Какое напряжение видеосигнала от камеры

Особенности питания для видеокамер.

При построении систем безопасности, а в особенности, при конструировании систем видеонаблюдения, большое значение необходимо уделить электрическому питанию видеокамер и видеорегистраторов. В системах видеонаблюдения уменьшение напряжения питания провоцирует срыв синхронизации, появление шумов на изображении, а дальнейшее уменьшение напряжения приводит к полному прекращению передачи изображения.

При увеличение напряжения сверх необходимых параметров события могут развиваться по следующим сценариям:

• При перенапряжении (больше 14 вольт для 12-ти вольтовой камеры) происходит выгорание всей видеокамеры.
  Процесс идет по следующему сценарию — сначала выгорают входные цепи по питанию, после этого выгорает сама матрица. В этом случае необходима, как минимум, замена модуля видеокамеры.
• При работе уличных видеокамер с инфракрасной подсветкой с использованием в системе видеонаблюдения блоков питания, предназначенных для систем охраны (выходное напряжение 13,8 вольт) происходит следующее — в ночном режиме включаются Ик-диоды подсветки, но они работают в перегрузочном режиме. Сначала идет тепловой перегрев всей камеры, потом происходит полное, либо частичное выгорание модуля подсветки.

Для нормальной, стабильной и долгой работы видеокамеры необходимо стабилизированное напряжение 12 вольт.

Для объектов с применением камер с инфракрасной подсветкой при настройке системы мы рекомендуем:

• Включить все подсветки на всех камерах на объекте. Для этого достаточно заклеить малярным скотчем датчики освещения подсветок;
• Установить на регулируемом блоке питания такое напряжение, чтобы на самой дальней (от блока питания) видеокамере напряжение было 12 вольт. Подсветки в такой системе — основные потребители и при их выключении максимальное напряжение в системе будет не больше 12,5 вольт, что является приемлемым параметром для видеокамер.

Питание для систем видеонаблюдения.

Падение напряжения на питающем кабеле — наиболее частая проблема, с которой приходится сталкиваться при установке уличных видеокамер и ИК-прожекторов.
Рассматриваемая проблема прежде всего относится к уличным видеокамерам, работающим от напряжения питания 12 Вольт. Провод, по которому происходит подача питания на уличную видеокамеру, обладает сопротивлением, достаточным для потери нескольких вольт. В результате до камеры вместо требуемых 12 Вольт доходит гораздо меньшее напряжение. В свою очередь это ведет к ухудшению качества изображения, а также к снижению чувствительности видеокамеры. По статистике большая часть уличных камер устанавливается летом и при включении отлично работают. Неприятности начинаются в холодное время года, когда включается автоподогрев, резко увеличивающий потребление тока. Камера просто перестает работать.

Небольшое снижение напряжения порядка 2 Вольт практически не сказывается на работе камеры. Проблемы, как правило, начинаются при напряжении питания ниже 9,5-8,5 Вольт. Для питания матрицы камеры необходимо 2 типа напряжений: +15 Вольт и -7 Вольт, которые формируются внутренними умножителями внутри видеомодуля.
При снижении напряжении на входе камеры умножители не справляются с поставленной задачей и выдают некорректные значения. Вследствие этого сначала снижается чувствительность CCD-матрицы, а затем изображение начинает «заплывать». Особенно сильно падение напряжения питания сказывается на мощность ИК-подсветки. При уменьшении напряжения всего на 2 вольта интенсивность освещения падает до 5 раз.

Решение № 1: повышенное напряжение.
Одним из самых распространенных методов применяемых для питания уличных камер видео-наблюдения, является применение источника питания с повышенным выходным напряжением. Обычно для этих целей используются блоки питания с выходным напряжением 13,5-13,8 Вольт. Преимущество этого способа — простота установки. Основная сложность заключается в подборе питающего кабеля. Необходимо правильно подобрать его сечение, чтобы на камере по-лучить заданное напряжение питания. Ошибка в выборе сечения, ошибка с подбором длины ка-беля может привести к тому, что на камеру придет питание 13-13,5 вольт. Если сама видеокамера еще может выдержать такое перенапряжение (не рекомендуется пода-вать на камеру напряжение питания больше 12,5 вольт), то инфракрасная подсветка при таком ре-жиме будет работать с перегревом, в результате чего может выйти из строя.
Кроме этого, сложность возникает, когда используются несколько прожекторов ( или камер со встроенным ИК-прожектором), установленных на разных расстояниях от источников питания.

Решение № 2: блок питания недалеко от камеры.
В случае установки источника питания рядом с камерой, например, с противоположной сто-роны стены внутри помещения, решается подавляющее большинство проблем, связанных с падением напряжения. Единственным ограничением может стать отсутствие места для установки самого блока питания в силу тех или иных причин.
Например, когда камера или ИК-прожектор расположены далеко от помещения, где возможно расположить источник питания.
Данное решение гарантирует стабильное питание на камере. Включение/выключение автоподогрева также не влияет на величину напряжения на камере видеонаблюдения. Вероятность появления наводок при таком решении — очень низкая. Но в любом случае необходимо предусмотреть отсутствие пересечения линии 12 Вольт с силовыми проводами.

Решение № 3: уличный блок питания.
Применение уличного источника питания позволяет полностью избавиться практически от всех видов наводок. В силу близкого расположения к видеокамере и короткой линии питания, напряжению просто негде теряться. Данный метод позволяет добиться стабильной яркости подсветки. Для ИК-прожекторов большой мощности использование уличного блока питания может оказаться единственно верным решением. В настоящее время такой подход получает все большее распространение благодаря снижению стоимости на герметичные уличные блоки питания.

Источник

Определение напряжения видеосигнала и видеофильтры

Информация об уровне входного сигнала содержится в уровне сигнала ПЧ и представляет собой сигналы амплитудной модуляции в огибающей сигнала ПЧ. При использовании аналоговых и цифровых фильтров ПЧ огибающая сигнала ПЧ детектируется после фильтрации последней промежуточной частоты (рисунок 1).

Рисунок 1 – Детектирование огибающей сигнала ПЧ

Эта архитектура аналогична схеме аналогового детектора огибающей, используемого для демодуляции амплитудномодулированных сигналов (рисунок 2). Сигнал ПЧ детектируется, высокочастотная составляющая сигнала устраняется фильтром нижних частот, и на выход схемы выдается напряжение видеосигнала.

Рисунок 2 – Детектирование огибающей сигнала ПЧ с помощью детектора огибающей

Для цифровых диапазонов оцифровывается сам сигнал ПЧ, т.е. огибающая определяется по выборкам после цифрового фильтра ПЧ. Если посмотреть на сигнал ПЧ, представленный комплексным вращающимся вектором (смотрите раздел 2.1), огибающая соответствует длине вектора, вращающегося с угловой скоростью ω_пч (рисунок 3). Огибающая может быть определена путем вычисления амплитуды с использованием алгоритма CORDIC[1].

Рисунок 3 – Сигнал ПЧ при синусоидальном входном сигнале, представленный комплексным вращающимся вектором

Из-за детектирования огибающей информация о фазе входного сигнала теряется, поэтому на дисплее может отображаться только амплитуда. Это одно из основных различий между детектором огибающей и БПФ-анализатором, описанным в разделе 3.1.

Динамический диапазон детектора огибающей определяет динамический диапазон анализатора спектра. Современные анализаторы имеют динамический диапазон около 100 дБ. Одновременно отображать настолько разные значения в линейном масштабе смысла нет. Поэтому на анализаторе спектра уровень обычно отображается в логарифмическом масштабе. Следовательно, перед детектором огибающей 33 сигнал ПЧ может быть усилен с помощью логарифмического усилителя 32 , тем самым увеличивая отображаемый на дисплее динамический диапазон (номера, выделенные синим цветом ссылаются на блоки на структурной схеме анализатора спектра в конце статьи).

Получающееся в итоге напряжение видеосигнала зависит от входного сигнала и выбранной полосы разрешения. На рисунке 4 показано несколько примеров. В этих примерах анализатор спектра настроен на фиксированную частоту, поэтому отображаемая полоса обзора (SPAN) равна 0 Гц (нулевая полоса обзора).

Рисунок 4a – Видеосигнал (оранжевые кривые) и сигнал ПЧ после фильтра ПЧ (синие кривые) – синусоидальный сигнал Рисунок 4b – Видеосигнал (оранжевые кривые) и сигнал ПЧ после фильтра ПЧ (синие кривые) – АМ сигнал, ширина полосы разрешения менее чем в два раза превышает ширину полосы модуляции Рисунок 4c – Видеосигнал (оранжевые кривые) и сигнал ПЧ после фильтра ПЧ (синие кривые) – АМ сигнал, полоса разрешения более чем в два раза превышает ширину полосы модуляции Рисунок 4d – Видеосигнал (оранжевые кривые) и сигнал ПЧ после фильтра ПЧ (синие кривые) – шум

За детектором огибающей следует видеофильтр 35 , который определяет полосу пропускания видеосигнала (B_V, VBW, video bandwidth). Видеофильтр представляет собой фильтр нижних частот первого порядка, используемый для освобождения видеосигнала от шума и для сглаживания кривой, которая затем отображается дисплее, чтобы изображение было стабилизировано. В описываемом анализаторе видеофильтр реализован в цифровом виде. Поэтому видеосигнал дискретизируется на выходе детектора огибающей с помощью аналого-цифрового преобразователя 34 , и его амплитуда квантуется.

Аналогично полосе разрешения, полоса пропускания видеосигнала также ограничивает максимально допустимую скорость развертки. При уменьшении полосы пропускания видеосигнала увеличивается минимальное необходимое время развертки (раздел 4.6.1).

Примеры на рисунке 4 показывают, что ширина полосы видеосигнала должна быть установлена в зависимости от полосы разрешения и конкретного типа измерения. При настройке ширины полосы видеосигнала также должен быть учтен используемый детектор (раздел 4.5). Последующие рассуждения не относятся к детекторам RMS (среднеквадратичных значений) (раздел 4.4 «Детекторы»).

Для измерений синусоидальных сигналов с достаточно высоким отношением сигнал/шум обычно выбирается ширина полосы видеосигнала, равная полосе разрешения. Однако при низком отношении сигнал/шум изображение на дисплее можно стабилизировать, уменьшив полосу пропускания видеосигнала. При этом сигналы со слабым уровнем отображаются в спектре более отчетливо (рисунок 5), а измеренные значения уровней становятся более стабильными и воспроизводимыми. В случае синусоидального входного сигнала уменьшение ширины полосы видеосигнала не влияет на отображаемый уровень. Это становится совершенно ясно, если посмотреть на напряжение видеосигнала, получающееся в результате подачи на вход анализатора синусоидального сигнала на рисунке 4a. Видеосигнал представляет собой чистое постоянное напряжение, поэтому видеофильтр не влияет на общий уровень видеосигнала.

Рисунок 5 – Синусоидальный сигнал с низким отношением сигнал/шум, показанный для большой (вверху) и малой (внизу) полосы пропускания видеосигнала

Для получения стабильных и воспроизводимых результатов измерений шума следует выбирать узкую полосу пропускания видеосигнала. Таким образом, шумовая полоса уменьшается, а высокие пики шума усредняются. Как более подробно описано в разделе 4.4, отображаемый средний уровень шума будет на 2,5 дБ ниже среднеквадратичного (действующего) значения сигнала.

При измерении импульсных сигналов следует избегать усреднения. Импульсы имеют высокое пиковое и низкое среднее значения (зависящие от коэффициента заполнения импульса). Чтобы избежать слишком низких отображаемых уровней, полосу пропускания видеосигнала следует выбирать намного больше, чем ширина полосы разрешения (рисунок 6). Более подробно это обсуждается в разделе 6.2.

Рисунок 6 – Импульсный сигнал, записанный с большой и малой полосой пропускания видеосигнала (верхнее и нижнее изображения соответственно); обратите внимание на уменьшение отображаемой амплитуды при небольшой полосе пропускания видеосигнала (смотрите на значение маркера)

Источник

ПИТАНИЕ КАМЕР И СИСТЕМ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

По виду напряжения питания камеры видеонаблюдения можно подразделить на три группы:

• с питанием постоянным напряжением 12 В (=12),
• постоянным 24 Вольта (=24),
• камеры, питающиеся от переменного напряжения 220 Вольт (

Основное достоинство использования постоянного напряжения питания — высокая степень электробезопасности. Вместе с тем, при значительных мощностях (большом количестве камер) требуется использование проводов значительных сечений.

Поскольку любой проводник обладает сопротивлением (которое тем выше, чем меньше его сечение и больше длина), на нем происходит падение части напряжения питания. В этом можно легко убедиться, вспомнив закон Ома (рис.1).

На участке L1 потери напряжения будут составлять U1, таким образом на камеру К1 поступит напряжения питания Uк1=Uп-U1. Следующей камере видеонаблюдения «достанется» еще меньше и так далее по цепочке.

Чтобы избавить Вас от излишних расчетов, приведу значения удельного сопротивления (Ом/метр) медных проводников, наиболее часто используемых сечений:

Сечение (мм 2 )	Удельное сопротивление (ом/м)
0,5	0,035
0,75	0,023
1,0	0,0175

Следует помнить, что при расчетах (проектировании) системы видеонаблюдения значение длины провода следует брать в два раза больше чем расстояние от блока до камеры, поскольку проводников два (плюс и минус). Пример расчета приведен в конце статьи.

Что касается питания 220 Вольт, то, в большинстве случаев, здесь потерями напряжения можно пренебречь. Однако, с точки зрения безопасности этот вариант менее предпочтителен, хотя в ряде случаев, например при организации уличного видеонаблюдения, его реализация может оказаться проще и дешевле.

ПРОВОДА ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПИТАНИЯ К ВИДЕОКАМЕРЕ

Для подачи питания на камеру видеонаблюдения требуются, как минимум:

• провода и кабели;
• коммутационные изделия: штекеры, разъемы и пр.

Поскольку видеокамеры с напряжением 12 Вольт встречаются чаще всего, при рассмотрении вопроса подключения электроэнергии будем рассматривать этот случай. По большому счету, все что будет сказано применимо для любых вариантов, кроме камер на 220 Вольт.

С учетом того, что рассматриваемые подключения являются слаботочными, теоретически можно использовать любой провод (от силового до сигнального). Кабели с многопроволочными жилами предпочтительней однопроволочных по причине гибкости. Причем это свойство бывает полезно не столько при прокладке кабеля, сколько при его соединении с разъемом.

Лично для меня оптимальным вариантом является ШВВП 2х0,5 или ШВВП 2х0,75 с сечением жилы 0,5 и 0,75 мм 2 соответственно.

Для облегчения жизни монтажника существует комбинированный провод для систем видеонаблюдения КВК. Он представляет собой объединенные общим слоем изоляции коаксиальный кабель и уже упоминавшийся шнур ШВВП. Выгода при этом заключается в прокладке одной линии вместо двух.

В каких-то случаях это критично, в каких-то нет, но один недостаток следует отметить. Это необходимость установки блока питания в непосредственно близости от видеорегистратора.

В противном случае придется разделывать кабель посередине, провод питания пойдет на блок, а коаксиал – к регистратору. Зачастую это неудобно и явных выгод не сулит.

Кроме того, такое решение приемлемо для аналоговых камер, поскольку IP видеокамеры подключаются по витой паре, а не коаксиальному кабелю (речь идет о передаче видеосигнала). Стоит заметить, что организация их питания имеет дополнительные возможности.

Иногда требуется камера с автономным питанием. Это может быть беспроводная WiFi камера, или видеокамера с записью на карту памяти или флешку. Интересующиеся могут заглянуть сюда, но должен заметить этот вариант скорее исключение чем правило.

Разъемы для подключения питания камер можно разделить на две группы по способу соединения с проводом:

• под пайку;
• под винт (зажим).

Первый тип обеспечивает надежное долговременное соединение. Способ этот достаточно трудоемкий и в «полевых» условиях неудобен. Для этих случаев лучше подходит второй вариант.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПИТАНИЯ IP КАМЕРЫ

Помимо классического варианта: питания от отдельного блока, в IP видеонаблюдении существует возможность одновременной передачи по одной линии (витой паре) видеосигнала и постоянного напряжения. Это технология PoE (Power over Ethernet).

Достаточно подробно про нее написано в отдельной статье. Здесь же имеет смысл кратко перечислить основные устройства для организации питания ip камеры по витой паре.

К ним относятся:

• потребители (PD);
• источники (PSE);
• сплиттеры;
• конверторы.

Первая группа это ни что иное как видеокамеры, то есть конечные устройства. Источниками PoE могут являться отдельные блоки или коммутаторы, маршрутизаторы, поддерживающие данную опцию.

Вариантов и способов реализации здесь много, но их рассмотрение не является целью данной статьи.

Если PoE устройство, являющееся источником преобразует напряжение в сигнал для передачи по витой паре, то сплиттеры выполняют задачу прямо противоположную. На выходе они формируют постоянное напряжение для устройств, не поддерживающих технологию PoE. Конвекторы (преобразователи) служат для подключения камер, имеющих отличные от источника уровни напряжения и стандарты.

В ряде случаев применение блоков и других источников, поддерживающих PoE весьма удобно , например, для уличных ip камер.

БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Наиболее часто для питания камер видеонаблюдения используются блоки питания (БП) напряжением 12В.

Первое на что следует обратить внимание при выборе блока питания — это его мощность (рабочий ток), которые связаны между собой следующими соотношением:

P=I*U или I=P/U , где:

• P (Ватт) — мощность,
• I (Ампер) — ток,
• U (Вольт) — напряжение.

Следует заметить, что ориентироваться надо на номинальные значения тока и мощности, но никак не на максимальные (пиковые).

Теперь что касается некоторых функциональных возможностей блоков питания:

Если сетевое напряжение на объекте где установлено видеонаблюдение не подвержено скачкам и провалам, то можно использовать нестабилизированный блок, тем более он дешевле.

Защита от перегрузок и замыканий.

Главным образом — это нужно для защиты самого блока. Однако, при срабатывании он отключит все питаемые от него камеры, как следствие — система «зависнет».

На важных с точки зрения безопасности объектах для минимизации подобных рисков стоит использовать несколько источников питания (для небольших групп камер — отдельный) или многоканальные блоки с независимой защитой по каждому каналу. Кстати, это позволит предотвратить возможность взаимных помех по цепи питания.

Импульсный блок питания при прочих равных условиях имеет меньшие габариты и вес, чем трансформаторный. Для больших токов он предпочтительнее.

Если система видеонаблюдении имеет небольшое количество камер – это может быть вариант с:

• частным домом;
• дачей;
• квартирой,

то можно обойтись трансформаторным. Здесь определяющим фактором выбора будет цена.

Стоит учесть, что некачественное импульсное устройство может явиться источником дополнительных помех.

Многоканальные блоки питания.

Одна из проблем, которая может встретиться при эксплаутации системы видеонаблюдения – помеха в виде полос на экране монитора. Она может быть вызвана разными причинами, в том числе и наводками на камеру или линию питания.

Через блок питания такая помеха может распространиться на все камеры системы. Чтобы этого не произошла используют многоканальные БП, в которых видеокамеры развязаны друг от друга по питанию различными схемотехническими решениями.

БЕСПЕРЕБОЙНЫЕ БЛОКИ И ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ КАМЕР

Для камер бесперебойное питание имеет смысл при наличии резерва для остальных компонентов оборудования системы, например, видеорегистраторов или ПК. Для особо важных объектов эту опцию рекомендуется предусмотреть.

Кроме общих никаких особых требований в большинстве случаев к ним не предъявляется. Используются широко распространенные блоки бесперебойного питания для систем сигнализации. По ссылке можно посмотреть пример их расчета, но конспективно я приведу его и здесь.

Осуществляется он в два этапа:

• определяем номинальную мощность (ток);
• рассчитываем емкость аккумулятора (АКБ).

По первой позиции берем токи потребления всех камер, подключаемых к источнику и суммируем. Обратите внимание, ориентировать нужно на максимальные значения. Например, ночью видеокамера за счет инфракрасной подсветки потребляет большую мощность (ток). То же самое касается камер уличного исполнения с подогревом.

Найдите в характеристиках именно такие параметры, если они указаны отдельно – это достаточно важный момент.

От емкости аккумулятора зависит как долго камера будет работать в автономном режиме. Учтите такие моменты как:

• нет смысла брать для расчета время большее, чем для других компонентов системы;
• не нужно доводить АКБ до полного разряда, поэтому запас по емкости берите 20-30%.

Давайте прикинем, уличная камера с ИК подсветкой может потреблять до 1,5 Ампер. При емкости аккумулятора 7 А/час этого хватит часа на 3 работы. Соответственно, если к одному бесперебойному блоку мы подключим три таких видеокамеры, то он проработает в автономном режиме немногим более часа.

Учтите, в режиме работы от сети он должен обеспечивать номинальный ток 4,5 А. Кроме того, токи в режиме резерва и при работе от сети могут отличаться. И еще – максимально поддерживаемая блоком емкость АКБ тоже нормируется. Поэтому смотрите на совокупность всех перечисленных выше параметров.

Для видеорегистраторов или видеосерверов обеспечение бесперебойной работы в автономном режиме на протяжении более менее длительного времени задача может не столько сложная, сколько дорогая.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПИТАНИЯ ДЛЯ КАМЕР ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Исходные данные:

• количество камер видеонаблюдения — 4,
• расстояние до камер 50 метров (будем считать, что все камеры расположены в непосредственной близости друг от друга),
• ток потребления каждой камеры 150 мА,
• напряжение питания камеры видеонаблюдения 12В+/-10%.

Определяем суммарный ток потребления I=150*4=600мА=0,6А .

Выбираем соответствующий блок питания, смотрим параметры его выходного напряжения, например 12,6+/-0,2В.

Определяем минимальный уровень напряжения блока 12,6-0,2=12,4В и камеры 12В-10%=10,8В .

Максимально допустимый уровень потерь составит U=12,4-10,8=1,6В .

Рассчитываем максимально возможное сопротивление линии (рис.1) R=U/I=1,6/0,6=2,7 Ом .

Общая длина провода L=50*2=100 метров .

Максимально допустимое удельное сопротивление Rуд=R/L=2,7/100=0,027 Ом/метр .

По приведенной в начале статьи таблице определяем, что сечение провода должно составлять не менее 0,75 мм 2 .

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник