Предотвращение падения напряжения постоянного тока на большие расстояния

Я пытаюсь включить мою IP-камеру на большом расстоянии от розетки (около 10 м). Входящий в комплект адаптер питания, рассчитанный на 5 В 2А, имеет длину около 1,5 м.

Я обрезал кабель и протянул его, используя более толстый провод (чтобы предотвратить падение напряжения), но, несмотря на это, напряжение в конце упало примерно до 4,5 В. Камера включается, но любые движения камеры на ней приводят к ее перезагрузке.

Любые решения, кроме покупки нового адаптера? И если я куплю новый адаптер, какое общее правило для падения напряжения на х метре провода при подаче низкого напряжения постоянного тока?

Если вы обрежете провод рядом с адаптером и вытянете его с 1,5 до 10 метров, вы можете использовать провод, площадь которого в 7 раз больше поперечного сечения, и он будет вести себя так же, как и 1,5 метра.

Это означает, что диаметр меди (не изоляции) должен быть раза больше диаметра.$\sqrt{7} = 2.6$

У IP-камеры, которая у меня есть на столе, есть адаптер, рассчитанный на 5 В / 2 А, и он использует провод AWG20 (отмечен на проводе). Проверьте свой провод, чтобы увидеть, имеет ли он аналогичные маркировки и использовать те, которые я упоминал.

Если вы посмотрите на приведенную выше таблицу, AWG20 имеет площадь поперечного сечения 0,52 мм, так что провод AWG10 с площадью поперечного сечения 2,588 мм должен это делать (AWG 12, следующий более тонкий общий размер, слишком светлый).

Если вы находитесь в стране, где используется мм, а не AWG, вы можете напрямую использовать диаметр 2,1 мм. Вы можете использовать что-то вроде провода динамика - например, Belden 5T00UP имеет диаметр около 9 мм.

Это довольно толстый провод. Если он не подходит, вам нужно будет использовать более высокое напряжение и установить регулятор на дальнем конце кабеля. Один простой адаптер не сделает этого, если у вас нет толстого провода.

Например, вы можете использовать адаптер на 12 В постоянного тока на дальнем конце и импульсный стабилизатор на основе LM2576, чтобы уменьшить это до 5,0 В. Обратите внимание, что если регулятор не включится, камера, скорее всего, будет разрушена. Вы можете найти модуль на основе такого регулятора на eBay и т. Д.

Используйте удлинитель, чтобы получить переменный ток на нужном расстоянии, затем используйте адаптер питания.

Два возможных решения:

(1) МОЖЕТ работать на вас: добавьте суперконденсатор на 5.4V на конце камеры.
Это может быть 2 x 2,7 В последовательно, идеально с балансировкой, или 1 с более высоким номинальным напряжением (редко).

Это будет заряжать до 5 В с течением времени, а затем обрабатывать скачки камеры. При длительном использовании он будет падать, но все же будет намного лучше при скачках и скачках.

Чем больше емкость, тем лучше.

Вот пример 5.4V. 5F колпачок
ESR составляет 0,067 Ом, что соответствует минимум 10 амперам тока разряда.

В наличии Digikey $ 15.30 US 1.
Лист данных - Bussman, 5.4V, 5F

5F понизит значение 1 В через 5 секунд при 1 А,
или 1 В за одну секунду при 5 А.
Это означает, что скачки, скажем, в несколько ампер за долю секунды (вероятно) ограничат колебания порядка десятых долей вольт.
Насколько хорошо это работает для вас, это TBD.

Вы можете использовать 2 x 2,7 В суперкапы последовательно.
Чистая емкость будет вдвое меньше значения 1 кепки для двух одинаковых кепок. например, 2 x 2,7 В, 100 мкФ последовательно = 5,4 В, эквивалент 50F. Вот таблица с
суперкапами Digikey, в наличии, по цене в 1 количестве и в порядке убывания емкости
. Для
справки : 5000F $ 208!
1200F $ 49
100F $ 10
10F $ 3

Вот
сравнительная таблица характеристик максвелловских 2,7 В суперкапс с 1F по 3000F

(2) 4 батарейки NimH типа AA с течением времени будут успешно заряжаться до вашего установившегося напряжения и обеспечат скачки напряжения до 5A-10A. 4,5 В / 4 = 1,125 В. NimH будет лучше, если постоянное напряжение будет выше, но вполне может быть в порядке при этом напряжении.

Знание фактической прорисовки вашей камеры в различных состояниях поможет нам дать лучшие ответы.
Какое напряжение на адаптере под нагрузкой?
Это не должно сильно провисать, но может.

Вы сказали это

Камера включается, но любые движения камеры на ней приводят к ее перезагрузке.

Многие другие ответы говорят вам, как остановить падение среднего напряжения. Т.е. они говорят вам, как вы можете использовать достаточно толстый провод, чтобы непрерывно подавать на камеру больше энергии . Я думаю, что это излишне, потому что движения PTZ - это все двигатели, и двигатели используют очень большой ток в течение очень короткого времени при первом запуске. Так что может случиться так, что вам не нужны более толстые провода, вам просто нужно немного энергии, накопленной на конце камеры, чтобы помочь с этим броском.

Рассел говорит об использовании батарей или суперкапс для решения этой проблемы. Это хороший подход, но я думаю, что было бы неплохо попытаться выяснить, сколько пускового тока есть, прежде чем принимать решение о конкретном решении - если вы можете посмотреть на напряжение (со стороны камеры на кабеле) на осциллографе это было бы идеально. Простой дешевый алюминиево-электролитический конденсатор или 2 может быть все, что вам нужно.

Приобретите себе адаптер на 12-24 В и модуль стабилизатора с переключением напряжения 5 В. Подайте более высокое напряжение через линию и отрегулируйте его на конце камеры. Это заставит его потреблять меньше тока через линию, уменьшая потери напряжения (и, следовательно, мощности) вдоль линии.

И если я куплю новый адаптер, какое общее правило для падения напряжения на х метре провода при подаче низкого напряжения постоянного тока?

Ну, падение напряжения зависит от потребления тока и сопротивления удлинителя.

Например, если двигатели PTZ потребляют 1, Aа ваше сопротивление провода равно 1 ohm, по закону Ома вы получите падение напряжения 1 Ax1 ohm= 1 volt. Если для работы камеры требуется 4,5 вольт, то ваша камера обязательно сбросится.

Если вы не можете изменить нагрузку (как в этом случае), решение состоит в том, чтобы использовать еще более толстый провод, чтобы снизить сопротивление вашего удлинителя. Например, с ohmпроводом 0,3 вы получите падение напряжения всего 0,3 В, и камера все равно будет работать.

Изменить: я надеюсь, что более толстый провод подходит внутри трубопровода.

Я рекомендую использовать какой-либо повышающий преобразователь постоянного тока на входе и понижающий преобразователь на приемнике. Чем выше напряжение в проводе, тем меньше относительные потери на расстоянии. Создание и проектирование эффективных преобразователей постоянного тока в одиночку - непростая задача для экспертов, я бы порекомендовал любому новичку и всем, кто хочет, чтобы он быстро пошел и купил готовые.

Не думаете ли вы, что я сделал бы это, если бы это было возможно? Окружающая среда не допускает расширения системы кондиционирования, поскольку вся проводка находится внутри трубопровода. -

@navigator Вам просто нужен удлинитель со штекером, который можно разобрать, тогда пропустить провод через трубу не должно быть проблемой. - Электронный бизнес 19 часов назад

@eBusiness, да, это было бы очевидным решением. Тем не менее, в этом случае камера расположена высоко в месте, где повисшая точка A / C расширения не является ни выполнимой, ни элегантной.

Ваше мышление слишком ограничено. Переменный ток - лучший способ передачи энергии на большие расстояния, который был решен во время Войны течений еще в 19 веке.

Но «подключить к камере переменный ток» не обязательно означает шнур Home Depot с дуплексной розеткой и подключаемой настенной бородавкой на конце. Все, что вам нужно, это пара трансформаторов. Первый должен быть от сети около 30-40В, второй от этого напряжения до 12В. Затем 5 долларов на комплектующие для производства 5VDC. У вас не должно возникнуть проблем с размещением большинства компонентов внутри небольшой трубки, трансформатор может быть немного громоздким.

Как только вы опускаетесь ниже 60 В, электрический код перестает применяться. Вам понадобится подходящая оболочка вокруг первого трансформатора, но после этого вам не понадобятся какие-либо конкретные методы строительства, только разумные.

Обычно это делается с помощью 4-проводного источника питания, который имеет чувствительные и силовые провода.

2 более толстых провода (сила) подают ток и 2 обычно более тонких провода просто измеряют / измеряют напряжение (не токонесущий) на конце камеры. Затем источник питания регулирует подачу напряжения 5 В на целевом конце, автоматически компенсируя падение напряжения вдоль кабелей (очевидно, он должен быть достаточно толстым, чтобы обеспечить подачу тока в пределах диапазона регулирования блока питания).

Основываясь на предложениях Enemy of the State Machine и Пола , вот, что я думаю, было бы самым простым решением:

1. Купите дешевую 12-вольтовую настенную бородавку, способную питать не менее 1А или около того. (Возможно, у вас уже есть один, в этом случае вы можете пропустить этот шаг.)

2. Также купите небольшой понижающий преобразователь 12 VCD в 5 VCD, как этот или этот . Они обычно продаются для автомобильного использования, так что вы можете найти их дешево во многих магазинах; Амазонские ссылки в основном в иллюстративных целях:

   

3. Если необходимо, обрежьте и замените кабель для 12-вольтовой настенной бородавки и подключите его к камере. Подключите камеру к кабелю через понижающий преобразователь.

Давайте посчитаем, что это сработает: ваша камера потребляет 2 А при 5 В, в общей сложности, 10 Вт, и ваш провод, кажется, имеет сопротивление около 0,5 В / 2 А = 0,25 Ом. Предполагая эффективность преобразования 95%, преобразователь будет потреблять 10 Вт / 0,95 ≈ 10,5 Вт, или I = 10,5 Вт / (12 В - U ) ампер, где U = 0,25 Ом × I - падение напряжения на проводе. Подставляя второе уравнение в первое и решая , мы получаем U ≈ 0,89 A, что вполне соответствует возможностям 1 A бородавки.

Мы также видим, что падение напряжения на проводе составляет I ≈ 0,89 A × 0,25 Ω ≈ 0,22 В, оставляя 11,78 В для преобразователя, с которым он должен нормально работать. (Автомобильные силовые преобразователи обязательно должны быть надежными; на изображении предполагается, что они потребляют от 8 В до 23 В.) Мощность, рассеиваемая по проводам, составит 0,89 А × 0,22 В ≈ 0,2 Вт, или для 10 м провода 0,02 Вт / м, что тоже кажется разумным.

Если вы хотите, вы можете увеличить промежуточное напряжение до 24 В или даже до 48 В, чтобы сделать его еще более эффективным, но приятно то, что 12 В так часто используются, поэтому запчасти дешевы и легко доступны, и это вполне достаточно здесь.

Питание через Ethernet? Вы упомянули, что это была IP-камера, поэтому она, вероятно, поддерживает POE. Вы можете использовать POE Injector, если ваш коммутатор не поддерживает POE. POE рассчитан на 100 метров, той же длины, что и кабель Ethernet.

Возможно, это не самый дешевый метод, но я использую 12-вольтовую IP-камеру на конце дешевого 50-метрового кабеля Ethernet, используя POE. Я только добавил активный разделитель POE в конце прогона. Никаких причудливых кабелей, просто необходимо сделать водонепроницаемым сплиттер. Работает отлично