Unikanie spadku napięcia prądu stałego na duże odległości

Próbuję zasilać moją kamerę IP na dużą odległość od gniazda zasilania (około 10 m). Dołączony zasilacz o napięciu znamionowym 5 V 2 A ma około 1,5 m długości.

Odciąłem kabel i przedłużyłem go grubszym drutem (aby zapobiec spadkowi napięcia), ale mimo to napięcie na końcu spada do około 4,5 V. Kamera włącza się, ale wykonywanie jakichkolwiek ruchów PTZ powoduje jej ponowne uruchomienie.

Jakieś rozwiązania inne niż zakup nowego adaptera? A jeśli kupię nowy adapter, jaka jest ogólna ogólna zasada spadku napięcia na x metrze drutu przy zasilaniu niskim napięciem stałym?

Jeśli przetniesz drut w pobliżu adaptera i przedłużysz go z 1,5 m do 10 m, możesz użyć drutu, który ma 7-krotność pola przekroju i będzie zachowywał się podobnie do 1,5 m drutu.

Oznacza to, że średnica miedzi (nie izolacji) musi być razy większa od średnicy.$\sqrt{7} = 2.6$

Kamera IP, którą akurat mam na biurku, ma adapter o napięciu 5 V / 2 A i wykorzystuje przewód AWG20 (oznaczony na przewodzie). Sprawdź swój drut, aby zobaczyć, czy ma podobne oznaczenia i użyj tych zamiast tych, o których mówiłem.

Jeśli spojrzysz na powyższą tabelę, AWG20 ma pole przekroju 0,52 mm, więc drut AWG10 o polu przekroju 2,588 mm powinien to zrobić (AWG 12, następny cieńszy wspólny rozmiar, jest nieco zbyt jasny).

Jeśli jesteś w kraju, który używa mm zamiast AWG, możesz użyć bezpośrednio średnicy mm 2,1. Możesz użyć czegoś takiego jak przewód głośnikowy - na przykład Belden 5T00UP ma około 9 mm średnicy zewnętrznej

To dość gruby drut. Jeśli to nie pasuje, musisz rozważyć użycie wyższego napięcia i umieszczenie regulatora na drugim końcu kabla. Sam prosty adapter nie zrobi tego, chyba że masz gruby drut.

Na przykład można użyć adaptera 12VDC na drugim końcu i regulatora przełączającego opartego na LM2576 , aby zmniejszyć to do 5,0 V. Pamiętaj, że jeśli regulator nie zadziała, kamera prawdopodobnie zostanie zniszczona. W serwisie eBay możesz znaleźć moduł oparty na takim regulatorze itp.

Użyj przedłużacza, aby uzyskać wymagany prąd zmienny, a następnie użyj zasilacza.

Dwa możliwe rozwiązania:

(1) MOŻE działać dla Ciebie: Dodaj superkondensator obsługujący 5,4 V na końcu kamery.
Mogą to być 2 x 2,7 V czapki połączone szeregowo, najlepiej z równoważeniem, lub 1 wyższe napięcie znamionowe (rzadko).

Z czasem ładuje się do 5 V, a następnie radzi sobie z skokami napięcia kamery. Przy dłuższym użytkowaniu spadnie, ale nadal będzie znacznie lepszy w przypadku skoków i skoków.

Im większa pojemność, tym lepiej.

Oto przykład 5,4 V. Czapka 5F
ESR wynosi 0,067 oma, co sugeruje co najmniej 10 amperów prądu rozładowania.

Na stanie Digikey 15,30 USD 1.
Arkusz danych - Bussman, 5,4 V, 5 F.

5F teoretycznie spadnie o 1 V w ciągu 5 sekund przy drenie 1 A
lub o 1 V w ciągu jednej sekundy przy drenie 5 A
Co oznacza, że ​​gwałtowne wzrosty rzędu kilku amperów przez ułamek sekundy (prawdopodobnie) ograniczą wahania do rzędu dziesiątych części wolta.
Jak dobrze to dla Ciebie działa, jest TBD.

Możesz użyć 2 x 2,7 V superkapsy szeregowo.
Pojemność netto wynosiłaby połowę wartości 1 cap dla dwóch zastosowanych równych limitów. np. 2 x 2,7 V, 100 uF szeregowo = 5,4 V, 50 F odpowiednik. Oto tabela
superkapów Digikey, w magazynie, wyceniona w 1 ilości i w kolejności malejącej pojemności
Jako wskazówka:
5000F 208 $!
1200F 49 USD
100F 10
USD 10F 3 USD

Oto
tabela porównawcza charakterystyk Supercaps Maxwell 2.7V od 1F do 3000F

(2) 4 baterie AA NimH z przyjemnością ustabilizują się po pewnym czasie do napięcia w stanie ustalonym i zapewnią zdolność udarową rzędu 5A-10A. 4,5 V / 4 = 1,125 V. Wartość NimH byłaby lepsza, gdyby napięcie w stanie ustalonym było wyższe, ale może być w porządku przy tym napięciu.

Znajomość faktycznego losowania kamery w różnych stanach pomoże nam w udzieleniu lepszych odpowiedzi.
Jakie jest napięcie na adapterze pod obciążeniem?
Nie powinno się zbytnio zwisać, ale może.

Ty to powiedziałeś

Kamera włącza się, ale wykonywanie jakichkolwiek ruchów PTZ powoduje jej ponowne uruchomienie.

Wiele innych odpowiedzi mówi, jak zatrzymać średni spadek napięcia. Oznacza to, że możesz użyć wystarczająco grubego drutu, aby stale dostarczać więcej energii do kamery . Myślę, że to przesada, ponieważ wszystkie ruchy PTZ są silnikami, a silniki zużywają dużo prądu przez bardzo krótki czas, gdy uruchamiają się po raz pierwszy. Być może więc nie potrzebujesz grubszych drutów, potrzebujesz tylko energii zgromadzonej na końcu kabla kamery, aby pomóc w tym rozruchu.

Russell mówi o używaniu baterii lub superkaps w celu rozwiązania tego problemu. To dobre podejście, ale myślę, że dobrym pomysłem byłoby sprawdzenie, jak duży jest rozruch, zanim zdecydujesz się na konkretne rozwiązanie - jeśli jesteś w stanie spojrzeć na napięcie (na końcu kamery) na oscyloskopie byłoby idealnie. Prosty tani aluminiowo-elektrolityczny kondensator lub 2 może być wszystkim, czego potrzebujesz.

Zdobądź adapter 12-24 V i moduł regulatora buck 5 V. Podaj wyższe napięcie przez linię i wyreguluj je na końcu kamery. Spowoduje to, że zacznie pobierać mniej prądu przez linię, zmniejszając straty napięcia (a tym samym mocy) wzdłuż linii.

A jeśli kupię nowy adapter, jaka jest ogólna ogólna zasada spadku napięcia na x metrze drutu przy zasilaniu niskim napięciem stałym?

Cóż, spadek napięcia zależy od poboru prądu i rezystancji przewodu przedłużającego.

Na przykład, jeśli silniki PTZ zużywają 1, Aa oporność drutu wynosi 1 ohm, zgodnie z prawem omowym otrzymasz spadek napięcia 1 Ax ohm1 = 1 volt. Jeśli kamera potrzebuje 4,5 wolta do pracy, to zdecydowanie kamera się zresetuje.

Jeśli nie możesz zmienić obciążenia (jak w tym przypadku), rozwiązaniem jest użycie nawet grubszego drutu, aby obniżyć rezystancję rozszerzenia. Na przykład z ohmdrutem 0,3 dostaniesz tylko spadek 0,3 V, a kamera będzie nadal działać.

Edycja: Mam nadzieję, że grubszy drut zmieści się w rurociągu.

Polecam użycie jakiegoś konwertera podwyższającego napięcie DC-DC na zasilaniu i konwertera obniżającego na zlewie. Im wyższe jest napięcie w przewodzie, tym mniejsze są straty względne na odległość. Samodzielne budowanie i projektowanie wydajnych konwerterów DC-DC jest trudnym zadaniem dla ekspertów, polecam każdemu nowicjuszowi i każdemu, kto chce go szybko kupić i kupić gotowe.

Czy nie sądzisz, że zrobiłbym to, gdyby to było możliwe? Środowisko nie pozwala na rozszerzenie układu klimatyzacji, ponieważ całe okablowanie znajduje się w rurociągu. -

@ anvigator Potrzebujesz tylko przedłużacza z wtyczką, którą można zdemontować, a następnie poprowadzenie drutu przez rurę nie powinno stanowić problemu. - eBiznes 19 godzin temu

@eBusiness, tak, to byłoby oczywiste rozwiązanie. Jednak w tym przypadku kamera znajduje się wysoko w miejscu, w którym zwisanie dodatkowego punktu klimatyzacji nie jest ani wykonalne, ani eleganckie.

Twoje myślenie jest zbyt ograniczone. AC to najlepszy sposób na przekazywanie mocy na duże odległości, który został rozstrzygnięty podczas Wojny o Prądy w XIX wieku.

Ale „podłączenie prądu przemiennego do kamery” nie musi oznaczać kabla Home Depot z gniazdem duplex i wtyczką ścienną na końcu. Wszystko czego potrzebujesz to kilka transformatorów. Pierwszy powinien być zasilany napięciem około 30-40 V, drugi od tego napięcia do 12 V. Następnie komponenty warte 5 USD do produkcji 5 V prądu stałego. Nie powinieneś mieć problemów z umieszczeniem większości elementów w małej rurce, transformator może być nieco nieporęczny.

Gdy tylko spadniesz poniżej około 60 V, kod elektryczny przestaje obowiązywać. Będziesz potrzebował odpowiedniej obudowy wokół pierwszego transformatora, ale potem nie potrzebujesz żadnych konkretnych metod konstrukcyjnych, tylko rozsądne.

Zwykle odbywa się to za pomocą 4-żyłowego zasilacza, który ma przewody czujników i siły.

2 grubsze druty (siła) dostarczają prąd, a 2 ogólnie cieńsze druty tylko wykrywają / mierzą napięcie (nie przewodzące prądu) na końcu kamery. Zasilacz następnie reguluje zasilanie 5 V na końcu docelowym, automatycznie kompensując spadek napięcia wzdłuż kabli (oczywiście musi być wystarczająco gruby, aby rozsądnie dostarczać prąd w zakresie regulacji zasilacza)

Opierając się na sugestiach Enemy Of the State Machine i Paula , oto, moim zdaniem, najprostsze rozwiązanie:

1. Kup tanią brodę ścienną o napięciu 12 woltów, która może dostarczyć co najmniej 1A. (Być może już masz jedną leżącą w pobliżu, w takim przypadku możesz pominąć ten krok.)

2. Kup także mały konwerter obniżający napięcie z 12 VCD na 5 VCD, taki jak ten lub ten . Są one zwykle sprzedawane do użytku motoryzacyjnego, więc powinieneś być w stanie znaleźć tanio w wielu sklepach; linki do Amazon służą głównie do celów ilustracyjnych:

   

3. W razie potrzeby wytnij i wymień kabel do brodawki ściennej 12 V i poprowadź go do aparatu. Podłącz kamerę do kabla za pomocą konwertera obniżającego.

Zróbmy matematykę, aby potwierdzić, że to zadziała: Twoja kamera pobiera 2 A przy 5 V, w sumie 10 W, a twój drut wydaje się mieć rezystancję około 0,5 V / 2 A = 0,25 Ω. Zakładając 95% efektywność konwersji, przetwornik pobiera 10 W / 0,95 ≈ 10,5 W lub I = 10,5 W / (12 V - U ) amperów, gdzie U = 0,25 Ω × I to spadek napięcia na przewodzie. Podstawiając drugie równanie do pierwszego i rozwiązując , otrzymujemy U 9 0,89 A, co dobrze mieści się w możliwości brodawki ściennej 1 A.

Widzimy również, że spadek napięcia na przewodzie wynosi I ≈ 0,89 A × 0,25 Ω ≈ 0,22 V, pozostawiając 11,78 V dla przetwornika, który powinien dobrze sobie poradzić. (Konwertery zasilania samochodowego są z konieczności solidne; ten na zdjęciu ma moc od 8 V do 23 V.) Moc rozproszona przez przewód wyniesie 0,89 A × 0,22 V ≈ 0,2 W lub, dla 10 m drutu, 0,02 W / m, co również wydaje się rozsądne.

Jeśli chcesz, możesz podnieść napięcie pośrednie do 24 V, a nawet 48 V, aby uczynić go jeszcze bardziej wydajnym, ale zaletą 12 V jest to, że jest tak powszechnie stosowany, więc części są tanie i łatwo dostępne, i jest całkiem wystarczające tutaj.

Power over Ethernet? Wspomniałeś, że była to kamera IP, więc prawdopodobnie obsługuje POE. Możesz użyć wtryskiwacza POE, jeśli twój przełącznik nie obsługuje POE. POE jest oceniane na 100 metrów, takiej samej długości jak kabel Ethernet.

Być może nie jest to najtańsza metoda, ale korzystam z kamery IP 12 V na końcu taniego kabla Ethernet 50 m przy użyciu POE. Właśnie dodałem aktywny rozdzielacz POE na końcu cyklu. Żadnego fantazyjnego okablowania, po prostu potrzebne do wodoodporności rozdzielacza. Działa świetnie