Evitare la caduta di tensione CC su lunghe distanze

Sto cercando di alimentare la mia telecamera IP a lunga distanza dalla presa di corrente (circa 10m). L'alimentatore incluso, valutato per 5 V 2 A, è lungo circa 1,5 m.

Ho tagliato il cavo e l'ho esteso usando un filo più spesso (per evitare la caduta di tensione) ma nonostante ciò la tensione scende a circa 4,5 V alla fine. La videocamera si accende, ma facendo qualsiasi movimento PTZ sulla videocamera provoca il riavvio.

Altre soluzioni oltre all'acquisto di un nuovo adattatore? E se compro un nuovo adattatore, qual è la regola generale per la caduta di tensione su x metri di filo quando si fornisce bassa tensione CC?

Se si taglia il filo vicino all'adattatore e lo si estende da 1,5 ma 10 m, è possibile utilizzare un filo che ha un'area della sezione 7 volte superiore e si comporterà in modo simile a 1,5 m di filo.

Ciò significa che il diametro del rame (non dell'isolamento) deve essere volte il diametro.$\sqrt{7} = 2.6$

Una telecamera IP che mi capita di avere sulla mia scrivania qui ha un adattatore valutato 5V / 2A e utilizza un cavo AWG20 (contrassegnato sul cavo). Controlla il tuo filo per vedere se ha segni simili e usa quelli piuttosto che quelli a cui ho fatto riferimento.

Se guardi la tabella sopra AWG20 ha un'area della sezione trasversale di 0,52 mm, quindi il filo AWG10 con un'area della sezione trasversale di 2,588 mm dovrebbe farlo (AWG 12, la dimensione comune più sottile successiva, è un po 'troppo leggera).

Se ti trovi in ​​un paese che utilizza mm anziché AWG, puoi utilizzare direttamente il diametro mm di 2,1. Potresti usare qualcosa come il cavo degli altoparlanti, ad esempio Belden 5T00UP ha un diametro esterno di circa 9 mm

È un filo piuttosto grasso. Se non si adatta, dovrai considerare di utilizzare una tensione più alta e di posizionare un regolatore all'estremità del cavo. Un semplice adattatore da solo non lo farà a meno che tu non abbia un filo grasso.

Ad esempio, è possibile utilizzare un adattatore da 12 V CC all'estremità opposta e un regolatore di commutazione basato su LM2576 per ridurlo a 5,0 V. Notare che se il regolatore non funziona "on", la telecamera verrebbe probabilmente distrutta. Potresti essere in grado di trovare un modulo basato su tale regolatore su eBay ecc.

Utilizzare una prolunga per ottenere la distanza CA necessaria per la CA, quindi utilizzare l'alimentatore.

Due possibili soluzioni:

(1) Potrebbe funzionare per te: aggiungi un supercondensatore con capacità di 5,4 V all'estremità della videocamera.
Può essere composto da 2 tappi da 2,7 V in serie, idealmente con bilanciamento o 1 voltaggio più elevato (raro).

Questo si caricherà a 5 V nel tempo e quindi gestirà le sovratensioni della fotocamera. Con l'uso prolungato cadrà, ma sarà ancora molto meglio su picchi e picchi.

Più capacità è, meglio è.

Ecco un esempio 5.4V. Tappo 5F.
L'ESR è di 0,067 Ohm, il che suggerisce almeno 10 di amplificatori di corrente di scarica.

Disponibile Digikey $ US15.30 1 di.
Scheda tecnica - Bussman, 5.4V, 5F

5F diminuirà teoricamente di 1 V in 5 secondi con un drenaggio di 1A
o 1 V in un secondo con un drenaggio di 5A.
Ciò significa che picchi di corrente di alcuni ampere per una frazione di secondo limiteranno (probabilmente) le fluttuazioni nell'ordine dei decimi di volt.
Quanto bene funziona per te è TBD.

È possibile utilizzare 2 supercaps da 2,7 V in serie.
La capacità netta avrebbe la metà del valore di 1 tappo per due tappi uguali utilizzati. ad es. 2 x 2,7 V, 100 uF in serie = 5,4 V, equivalente a 50F. Ecco una tabella di
supercap di Digikey, in stock, al prezzo di 1 quantità e in ordine decrescente di capacità
Come guida:
5000F $ 208!
1200F $ 49
100F $ 10
10F $ 3

Ecco una
tabella comparativa delle caratteristiche delle supercapsule Maxwell da 2,7 V da 1F a 3000F

(2) 4 batterie NimH AA si stabilizzeranno felicemente alla tensione di stato stazionario dopo un po 'e forniranno una capacità di sovraccarico di forse 5A-10A. 4,5 V / 4 = 1,125 V. Un NimH sarebbe migliore se la tensione allo stato stazionario fosse più alta, ma potrebbe anche essere OK a questa tensione.

Conoscere l'effettivo disegno della tua fotocamera in vari stati ci aiuterebbe a dare risposte migliori.
Qual è la tensione sull'adattatore sotto carico?
Non dovrebbe abbassarsi molto, ma potrebbe.

L'hai detto tu

La videocamera si accende, ma facendo qualsiasi movimento PTZ sulla videocamera provoca il riavvio.

Molte altre risposte ti dicono come fermare la caduta di tensione media. Cioè ti stanno dicendo come è possibile utilizzare un filo abbastanza spesso per fornire più potenza alla videocamera in modo continuo . Penso che questo sia eccessivo perché i movimenti PTZ sono tutti motori e i motori usano molta corrente per un tempo molto breve al primo avvio. Quindi potrebbe non essere necessario fili più spessi, è sufficiente un po 'di energia immagazzinata all'estremità della fotocamera del cavo per aiutare con questo picco.

Russell parla dell'utilizzo di batterie o supercaps per risolvere questo problema. È un buon approccio, ma penso che sarebbe una buona idea provare a vedere quanta spinta c'è prima di decidere una soluzione particolare - se sei in grado di guardare la tensione (all'estremità della videocamera del cavo) su un oscilloscopio sarebbe l'ideale. Un semplice condensatore elettrolitico in alluminio economico o 2 può essere tutto ciò di cui hai bisogno.

Procuratevi un adattatore da 12-24 V e un modulo regolatore buck a commutazione da 5 V. Alimenta la tensione più alta attraverso la linea e regolala all'estremità della telecamera. Ciò farà sì che assorba meno corrente lungo la linea, riducendo la perdita di tensione (e quindi di potenza) lungo la linea.

E se compro un nuovo adattatore, qual è la regola generale per la caduta di tensione su x metri di filo quando si fornisce bassa tensione CC?

Bene, la caduta di tensione dipende dal consumo di corrente e dalla resistenza del cavo di prolunga.

Ad esempio, se i motori PTZ consumano 1 Ae la resistenza del filo è 1 ohm, per la legge di ohm si otterrà una caduta di tensione di 1 Ax1 ohm= 1 volt. Se la videocamera ha bisogno di 4,5 volt per funzionare, allora la tua videocamera si ripristinerà sicuramente.

Se non riesci a modificare il carico (come in questo caso), la soluzione consiste nell'utilizzare anche un filo più spesso per ridurre la resistenza dell'estensione. Ad esempio, con un ohmfilo da 0,3 otterresti solo una caduta di 0,3 v e la fotocamera continuerà a funzionare.

Modifica: spero che un filo più spesso si inserisca all'interno delle tubazioni.

La mia raccomandazione sarebbe quella di utilizzare una sorta di convertitore step-up DC-DC all'alimentazione e un convertitore step-down al lavandino. Maggiore è la tensione nel filo, minori sono le perdite relative per distanza. Costruire e progettare da soli efficienti convertitori DC-DC è un compito complicato per gli esperti, consiglierei a tutti i principianti e a tutti coloro che lo desiderano veloce di acquistare quelli pre-costruiti.

Non pensi che lo avrei fatto se fosse stato possibile? L'ambiente non consente un'estensione A / C poiché il cablaggio completo si trova all'interno di una tubazione. -

@navigator Hai solo bisogno di una prolunga con una spina che può essere smontata, quindi far passare il filo attraverso il tubo non dovrebbe essere un problema. - eBusiness 19 ore fa

@eBusiness, sì, quella sarebbe stata la soluzione ovvia. Tuttavia, in questo caso, la telecamera è posizionata in alto in un luogo in cui non è possibile né elegante né penzolare un punto A / C di estensione.

Il tuo pensiero è troppo limitato. L'AC è il modo migliore per trasmettere energia su lunghe distanze, stabilita durante la Guerra delle Correnti nel XIX secolo.

Ma "eseguire CA alla telecamera" non deve significare un cavo Home Depot con una presa duplex e una verruca a muro plug-in alla fine di esso. Tutto ciò che serve è un paio di trasformatori. Il primo dovrebbe essere alimentato da qualcosa di circa 30-40 V, il secondo da quella tensione a 12 V. Quindi $ 5 di componenti per produrre 5VDC. Non dovresti avere problemi a mettere la maggior parte dei componenti all'interno di un piccolo tubo, il trasformatore potrebbe essere un po 'ingombrante.

Non appena si scende al di sotto di circa 60 V, il codice elettrico cessa di applicarsi. Avrai bisogno di un involucro adatto attorno al primo trasformatore, ma successivamente non avrai bisogno di metodi di costruzione specifici, ma solo ragionevoli.

Il modo in cui ciò avviene normalmente consiste nell'utilizzare un alimentatore a 4 fili con cavi di rilevamento e forzatura.

2 fili più spessi (forza) alimentano la corrente e 2 fili generalmente più sottili rilevano / misurano la tensione (non trasportano corrente) all'estremità della telecamera. L'alimentatore si regola quindi per alimentare i 5 V all'estremità target, compensando automaticamente la caduta di tensione lungo i cavi (ovviamente deve essere abbastanza spessa da fornire sensibilmente la corrente entro l'intervallo di regolazione dell'alimentatore)

Sulla Nemico pubblico Machine e di Paolo suggerimenti, ecco quello che penso sarebbe la soluzione più semplice:

1. Acquista una verruca da parete a 12 volt economica in grado di fornire almeno 1A o giù di lì. (Potresti già averne uno in giro, nel qual caso puoi saltare questo passaggio.)

2. Acquista anche un piccolo convertitore step-down da 12 VCD a 5 VCD, come questo o questo . Questi sono comunemente venduti per uso automobilistico, quindi dovresti riuscire a trovarne uno economico in molti negozi; i collegamenti Amazon sono principalmente a scopo illustrativo:

   

3. Se necessario, tagliare e sostituire il cavo per la verruca da parete a 12 V e farlo passare fino alla videocamera. Collega la videocamera al cavo tramite il convertitore step-down.

Facciamo la matematica per confermare che funzionerà: la tua fotocamera assorbe 2 A a 5 V, per un totale di 10 W, e il tuo filo sembra avere una resistenza di circa 0,5 V / 2 A = 0,25 Ω. Supponendo un'efficienza di conversione del 95%, il convertitore assorbirà 10 W / 0,95 ≈ 10,5 W o I = 10,5 W / (12 V - U ) ampere, dove U = 0,25 Ω × I è la caduta di tensione sul filo. Sostituendo la seconda equazione nella prima e risolvendo , otteniamo U ≈ 0,89 A, che è ben all'interno delle capacità di una verruca da 1 A.

Vediamo anche che la caduta di tensione sul filo è I ≈ 0,89 A × 0,25 Ω ≈ 0,22 V, lasciando 11,78 V per il convertitore, che dovrebbe gestire bene. (I convertitori di potenza per auto sono, necessariamente, robusti; quello nella foto è pensato per prendere qualsiasi cosa da 8 V a 23 V.) La potenza dissipata sul filo sarà di 0,89 A × 0,22 V ≈ 0,2 W, o, per un 10 filo m, 0,02 W / m, che sembra anche ragionevole.

Se lo desideri, potresti aumentare la tensione intermedia fino a 24 V o anche 48 V per renderlo ancora più efficiente, ma la cosa bella di 12 V è che è così comunemente usato, quindi le parti sono economiche e facilmente disponibili, ed è abbastanza sufficiente qui.

Power over Ethernet? Hai detto che era una telecamera IP, quindi probabilmente supporta POE. È possibile utilizzare un iniettore POE se lo switch non supporta POE. POE è valutato per 100 metri, la stessa lunghezza del cavo Ethernet.

Forse non è il metodo più economico, ma sto usando una telecamera ip 12v sull'estremità di un cavo Ethernet da 50m economico usando POE. Ho appena aggiunto uno splitter POE attivo alla fine della corsa. Nessun cablaggio di fantasia, bastava impermeabilizzare lo splitter. Funziona perfettamente