Éviter la chute de tension CC sur de longues distances

J'essaie d'alimenter ma caméra IP sur une longue distance de la prise de courant (environ 10 m). L'adaptateur d'alimentation inclus, évalué pour 5V 2A, mesure environ 1,5 m de long.

J'ai coupé le câble et l'ai prolongé à l'aide d'un fil plus épais (pour éviter une chute de tension) mais malgré cela, la tension chute à environ 4,5 V à la fin. La caméra s'allume, mais tout mouvement PTZ sur la caméra la fait redémarrer.

Des solutions autres que l'achat d'un nouvel adaptateur? Et si j'achète un nouvel adaptateur, quelle est la règle générale pour la chute de tension sur x mètre de fil lors de la fourniture d'une tension CC faible?

Si vous coupez le fil près de l'adaptateur et que vous l'allongez de 1,5 m à 10 m, vous pouvez utiliser un fil qui a 7 fois la section transversale et il se comportera de la même manière que 1,5 m de fil.

Cela signifie que le diamètre du cuivre (et non de l'isolant) doit être fois le diamètre.$\sqrt{7} = 2.6$

Une caméra IP que j'ai sur mon bureau ici a un adaptateur de 5V / 2A et utilise du fil AWG20 (marqué sur le fil). Vérifiez votre fil pour voir s'il a des marquages ​​similaires et utilisez-les plutôt que ceux que j'ai mentionnés.

Si vous regardez le tableau ci-dessus, AWG20 a une section transversale de 0,52 mm, donc un fil AWG10 avec une section transversale de 2,588 mm devrait le faire (AWG 12, la prochaine taille commune la plus mince, est un peu trop léger).

Si vous êtes dans un pays qui utilise mm plutôt que AWG, vous pouvez utiliser directement le diamètre mm de 2,1. Vous pouvez utiliser quelque chose comme du fil d'enceinte - par exemple, le Belden 5T00UP mesure environ 9 mm de diamètre extérieur

C'est un fil assez gros. Si cela ne convient pas, vous devrez envisager d'utiliser une tension plus élevée et de mettre un régulateur à l'extrémité du câble. Un simple adaptateur seul ne le fera pas, sauf si vous avez un gros fil.

Par exemple, vous pouvez utiliser un adaptateur 12VDC à l'extrémité distante et un régulateur de commutation basé sur LM2576 pour réduire cela à 5,0V. Notez que si le régulateur tombe en panne, la caméra serait probablement détruite. Vous pourrez peut-être trouver un module basé sur un tel régulateur sur eBay, etc.

Utilisez une rallonge pour obtenir le CA à la distance requise, puis utilisez l'adaptateur secteur.

Deux solutions possibles:

(1) PEUT fonctionner pour vous: ajoutez un supercondensateur de 5,4 V à l'extrémité de la caméra.
Il peut s'agir de 2 bouchons de 2,7 V en série, idéalement avec équilibrage, ou 1 tension nominale supérieure (rare).

Cela se chargera à 5V au fil du temps, puis gérera les surtensions de la caméra. Avec une utilisation prolongée, il chutera, mais sera encore bien meilleur en cas de surtensions et de pointes.

Plus il y a de capacité, mieux c'est.

Voici un exemple 5.4V. Cap 5F.
L'ESR est de 0,067 Ohm, suggérant au moins 10 ampères de courant de décharge.

En stock Digikey15,30 $ US 1 pièce.
Fiche technique - Bussman, 5.4V, 5F

5F baissera théoriquement 1V en 5 secondes à un drain de 1A,
ou 1V en une seconde avec un drain de 5A.
Ce qui signifie que des surtensions de l'ordre de quelques ampères pendant une fraction de seconde limiteront (probablement) les fluctuations à environ dixièmes de volt.
À quel point cela fonctionne pour vous est à déterminer.

Vous pouvez utiliser 2 supercaps 2,7 V en série.
La capacité nette aurait la moitié de la valeur de 1 plafond pour deux plafonds égaux utilisés. par exemple 2 x 2,7 V, 100 uF en série = 5,4 V, 50F équivalent. Voici un tableau des
supercaps Digikey, en stock, au prix de 1 quantité et par ordre décroissant de capacité
A titre indicatif:
5000F 208 $!
1200F 49 $
100F 10
$ 10F 3 $

Voici un
tableau de comparaison des caractéristiques des supercaps Maxwell 2.7V de 1F à 3000F

(2) 4 piles NimH AA se calmeront volontiers à votre tension de régime permanent après un certain temps et fourniront une capacité de surtension de peut-être 5A-10A. 4,5 V / 4 = 1,125 V. Un NimH serait mieux si la tension en régime permanent était plus élevée mais pourrait bien être OK à cette tension.

Connaître le tirage réel de votre appareil photo dans différents états nous aiderait à donner de meilleures réponses.
Quelle est la tension à l'adaptateur sous charge?
Il ne devrait pas s'affaisser beaucoup, mais peut.

Tu as dit ça

La caméra s'allume, mais tout mouvement PTZ sur la caméra la fait redémarrer.

Beaucoup d'autres réponses vous indiquent comment arrêter la chute de tension moyenne. C'est-à-dire qu'ils vous disent comment vous pouvez utiliser un fil suffisamment épais pour fournir plus de puissance à la caméra en continu . Je pense que c'est exagéré car les mouvements PTZ sont tous des moteurs et les moteurs utilisent beaucoup de courant pendant très peu de temps lorsqu'ils démarrent pour la première fois. Il se peut donc que vous n'ayez pas besoin de fils plus épais, vous avez juste besoin d'un peu d'énergie stockée à l'extrémité de la caméra du câble pour vous aider avec cet appel.

Russell parle d'utiliser des piles ou des supercaps pour résoudre ce problème. C'est une bonne approche, mais je pense que ce serait une bonne idée d'essayer de voir combien d'appel il y a avant de décider d'une solution particulière - si vous êtes en mesure de regarder la tension (à l'extrémité de la caméra du câble) sur un oscilloscope ce serait idéal. Un simple condensateur électrolytique en aluminium bon marché ou 2 peut être tout ce dont vous avez besoin.

Procurez-vous un adaptateur 12-24V et un module régulateur abaisseur de commutation 5V. Faites passer la tension la plus élevée sur la ligne et réglez-la à l'extrémité de la caméra. Cela entraînera une consommation moindre de courant sur la ligne, ce qui réduira la perte de tension (et donc de puissance) le long de la ligne.

Et si j'achète un nouvel adaptateur, quelle est la règle générale pour la chute de tension sur x mètre de fil lors de la fourniture d'une tension CC faible?

Eh bien, la chute de tension dépend de la consommation de courant et de la résistance du fil d'extension.

Par exemple, si les moteurs PTZ consomment 1 Aet que la résistance de votre fil est 1 ohm, selon la loi d'Ohm, vous obtiendrez une chute de tension de 1 Ax1 ohm= 1 volt. Si l'appareil photo a besoin de 4,5 volts pour fonctionner, votre caméra se réinitialisera définitivement.

Si vous ne pouvez pas changer votre charge (comme dans ce cas), la solution est d'utiliser un fil encore plus épais pour abaisser la résistance de votre extension. Par exemple, avec un ohmfil de 0,3 , vous n'obtiendrez qu'une baisse de 0,3 V et l'appareil photo fonctionnera toujours.

Edit: J'espère qu'un fil plus épais s'insère à l'intérieur de la tuyauterie.

Ma recommandation serait d'utiliser une sorte de convertisseur élévateur DC-DC à l'alimentation et un convertisseur abaisseur à l'évier. Plus la tension dans le fil est élevée, plus les pertes relatives par distance sont faibles. Construire et concevoir des convertisseurs DC-DC efficaces par soi-même est une tâche délicate pour les experts, je recommanderais à tout novice et à tous ceux qui le souhaitent d'aller vite acheter des préconfigurés.

Ne pensez-vous pas que j'aurais fait ça si c'était possible? L'environnement ne permet pas une extension A / C car le câblage complet est à l'intérieur d'une tuyauterie. -

@navigator Vous avez juste besoin d'une rallonge avec une fiche qui peut être démontée, alors faire passer le fil à travers le tuyau ne devrait pas être un problème. - eBusiness Il y a 19 heures

@eBusiness, oui, cela aurait été la solution évidente. Cependant, dans ce cas, la caméra est située en hauteur dans un endroit où suspendre un point A / C d'extension n'est ni réalisable ni élégant.

Votre pensée est trop contrainte. Le courant alternatif est le meilleur moyen de transmettre de l'énergie sur de longues distances, qui a été réglé pendant la guerre des courants au XIXe siècle.

Mais «faire fonctionner AC vers la caméra» ne signifie pas nécessairement un cordon Home Depot avec une prise duplex et une verrue murale enfichable à la fin. Tout ce dont vous avez besoin, c'est de deux transformateurs. Le premier doit être secteur à quelque chose autour de 30-40V, le second de cette tension à 12v. Ensuite, 5 $ de composants pour produire 5VDC. Vous ne devriez avoir aucun problème à placer la plupart des composants dans un petit tube, le transformateur peut être un peu encombrant.

Dès que vous descendez en dessous d'environ 60v, le code électrique cesse de s'appliquer. Vous aurez besoin d'un boîtier approprié autour du premier transformateur, mais après cela, vous n'avez pas besoin de méthodes de construction spécifiques, juste raisonnables.

La façon dont cela se fait normalement consiste à utiliser une alimentation à 4 fils avec des fils de détection et de force.

2 fils plus épais (force) fournissent le courant et 2 fils généralement plus fins détectent / mesurent simplement la tension (pas de courant) à l'extrémité de la caméra. L'alimentation se régule ensuite pour alimenter le 5V à l'extrémité cible, compensant automatiquement la chute de tension le long des câbles (il faut évidemment être suffisamment épais pour fournir sensiblement le courant dans la plage de régulation de l'alimentation)

S'appuyant sur les suggestions de Enemy Of the State Machine et de Paul , voici ce que je pense serait la solution la plus simple:

1. Achetez une verrue murale bon marché de 12 volts capable de fournir au moins 1A environ. (Vous en avez peut-être déjà un qui traîne, auquel cas vous pouvez ignorer cette étape.)

2. Achetez également un petit convertisseur abaisseur de 12 VCD à 5 VCD, comme celui-ci ou celui-ci . Ceux-ci sont généralement vendus pour une utilisation automobile, vous devriez donc pouvoir en trouver un à moindre coût dans de nombreux magasins; les liens Amazon sont principalement à des fins d'illustration:

   

3. Si nécessaire, coupez et remplacez le câble de la verrue murale 12 V et faites-le passer jusqu'à votre caméra. Connectez votre appareil photo au câble via le convertisseur abaisseur.

Faisons le calcul pour confirmer que cela fonctionnera: votre caméra tire 2 A à 5 V, pour un total de 10 W, et votre fil semble avoir une résistance d'environ 0,5 V / 2 A = 0,25 Ω. En supposant une efficacité de conversion de 95%, le convertisseur tirera 10 W / 0,95 ≈ 10,5 W, ou I = 10,5 W / (12 V - U ) ampères, où U = 0,25 Ω × I est la chute de tension sur le fil. En substituant la deuxième équation à la première et en résolvant , nous obtenons U ≈ 0,89 A, ce qui est bien dans les capacités d'une verrue murale de 1 A.

Nous voyons également que la chute de tension sur le fil est I ≈ 0,89 A × 0,25 Ω ≈ 0,22 V, laissant 11,78 V pour le convertisseur, qu'il devrait gérer correctement. (Les convertisseurs de puissance de voiture sont nécessairement robustes; celui de l'image est conçu pour prendre n'importe quoi de 8 V à 23 V.) La puissance dissipée sur le fil sera de 0,89 A × 0,22 V ≈ 0,2 W, ou, pour un 10 fil m, 0,02 W / m, ce qui semble également raisonnable.

Si vous le souhaitez, vous pouvez augmenter la tension intermédiaire jusqu'à 24 V ou même 48 V pour la rendre encore plus efficace, mais la bonne chose à propos du 12 V est qu'il est si couramment utilisé, donc les pièces sont bon marché et facilement disponibles, et c'est tout à fait suffisant ici.

Power over Ethernet? Vous avez mentionné qu'il s'agissait d'une caméra IP, donc elle prend probablement en charge POE. Vous pouvez utiliser un injecteur POE si votre commutateur ne prend pas en charge POE. POE est évalué à 100 mètres, la même longueur que le câble Ethernet.

Ce n'est peut-être pas la méthode la moins chère, mais j'utilise une caméra IP 12v à l'extrémité d'un câble Ethernet 50m bon marché utilisant POE. Je viens d'ajouter un séparateur POE actif à la fin de la course. Aucun câblage sophistiqué, juste nécessaire pour imperméabiliser le séparateur. Fonctionne parfaitement