Vermeiden von Gleichspannungsabfällen über große Entfernungen

Ich versuche, meine IP-Kamera über eine große Entfernung von der Steckdose (ca. 10 m) mit Strom zu versorgen. Das mitgelieferte Netzteil für 5V 2A ist ca. 1,5 m lang.

Ich habe das Kabel abgeschnitten und es mit einem dickeren Draht verlängert (um einen Spannungsabfall zu verhindern), aber trotzdem fällt die Spannung am Ende auf etwa 4,5 V ab. Die Kamera wird eingeschaltet, aber wenn Sie PTZ-Bewegungen an der Kamera ausführen, wird sie neu gestartet.

Gibt es andere Lösungen als den Kauf eines neuen Adapters? Und wenn ich einen neuen Adapter kaufe, wie lautet die allgemeine Faustregel für den Spannungsabfall über x Meter Draht bei niedriger Gleichspannung?

Wenn Sie den Draht in der Nähe des Adapters abschneiden und von 1,5 m auf 10 m verlängern, können Sie einen Draht verwenden, der die 7-fache Querschnittsfläche hat und sich ähnlich wie 1,5 m Draht verhält.

Das bedeutet, dass der Kupferdurchmesser (nicht der Isolationsdurchmesser) √ sein mussfacher Durchmesser.$\sqrt{7} = 2.6$

Eine IP-Kamera, die ich zufällig hier auf meinem Schreibtisch habe, hat einen Adapter mit einer Nennspannung von 5 V / 2A und verwendet ein AWG20-Kabel (auf dem Kabel markiert). Überprüfen Sie Ihren Draht, um festzustellen, ob er ähnliche Markierungen aufweist, und verwenden Sie diese anstelle der von mir genannten.

Wenn Sie sich die obige Tabelle ansehen, hat AWG20 eine Querschnittsfläche von 0,52 mm, daher sollte AWG10-Draht mit einer Querschnittsfläche von 2,588 mm dies tun (AWG 12, die nächst dünnere übliche Größe, ist etwas zu leicht).

Wenn Sie sich in einem Land befinden, in dem mm anstelle von AWG verwendet wird, können Sie den mm-Durchmesser von 2,1 direkt verwenden. Sie könnten so etwas wie Lautsprecherkabel verwenden - zum Beispiel hat Belden 5T00UP einen Außendurchmesser von 9 mm

Das ist ziemlich fetter Draht. Wenn es nicht passt, müssen Sie eine höhere Spannung verwenden und einen Regler am anderen Ende des Kabels anbringen. Ein einfacher Adapter allein reicht nur aus, wenn Sie einen fetten Draht haben.

Sie können beispielsweise einen 12-V-Gleichstromadapter am anderen Ende und einen Schaltregler auf LM2576- Basis verwenden, um diesen Wert auf 5,0 V zu reduzieren. Beachten Sie, dass die Kamera wahrscheinlich zerstört wird, wenn der Regler ausfällt. Möglicherweise finden Sie bei eBay usw. ein Modul, das auf einem solchen Regler basiert.

Verwenden Sie ein Verlängerungskabel, um den Wechselstrom auf den erforderlichen Abstand zu bringen, und verwenden Sie dann das Netzteil.

Zwei mögliche Lösungen:

(1) KANN für Sie arbeiten: Fügen Sie am Ende der Kamera einen 5,4-V-fähigen Superkondensator hinzu.
Dies können 2 x 2,7 V-Kappen in Reihe sein, idealerweise mit Auswuchtung, oder 1 höhere Nennspannung (selten).

Dies wird im Laufe der Zeit auf 5 V aufgeladen und behandelt dann Kamerastöße. Bei längerem Gebrauch fällt es ab, ist aber bei Überspannungen und Spitzen immer noch viel besser.

Je mehr Kapazität desto besser.

Hier ist ein Beispiel 5.4V. 5F Kappe.
Der ESR beträgt 0,067 Ohm, was auf einen Entladestrom von mindestens 10 Ampere hinweist.

Auf Lager Digikey $ US15.30 1's.
Datenblatt - Bussman, 5,4 V, 5 F.

5F fällt normalerweise 1 V in 5 Sekunden bei 1 A Drain
oder 1 V in einer Sekunde bei 5 A Drain ab.
Dies bedeutet, dass Spannungsspitzen von beispielsweise einigen Ampere für den Bruchteil einer Sekunde (wahrscheinlich) Schwankungen in der Größenordnung von Zehntel Volt begrenzen.
Wie gut das für Sie funktioniert, ist TBD.

Sie können 2 x 2,7 V Superkappen in Reihe verwenden.
Die Nettokapazität würde den halben Wert von 1 Kappe für zwei verwendete gleiche Kappen haben. zB 2 x 2,7 V, 100 uF in Reihe = 5,4 V, 50 F Äquivalent. Hier ist eine Tabelle mit
Digikey-Supercaps, auf Lager, zum Preis von 1 Stück und in der Reihenfolge der absteigenden Kapazität.
Als Richtlinie:
5000F $ 208!
1200F $ 49
100F $ 10
10F $ 3

Hier ist eine
Vergleichstabelle der Eigenschaften von Maxwell 2.7V-Superkappen von 1F bis 3000F

(2) 4 x NimH AA-Batterien setzen sich nach einer Weile glücklich auf Ihre stationäre Spannung ab und bieten eine Überspannungsfähigkeit von vielleicht 5A-10A. 4,5 V / 4 = 1,125 V. Ein NimH wäre besser, wenn die stationäre Spannung höher wäre, könnte aber bei dieser Spannung in Ordnung sein.

Wenn wir die tatsächliche Auslosung Ihrer Kamera in verschiedenen Zuständen kennen, können wir bessere Antworten geben.
Wie hoch ist die Spannung am Adapter unter Last?
Es sollte nicht viel durchhängen, kann aber.

Du hast das gesagt

Die Kamera wird eingeschaltet, aber wenn Sie PTZ-Bewegungen an der Kamera ausführen, wird sie neu gestartet.

Viele der anderen Antworten zeigen Ihnen, wie Sie den durchschnittlichen Spannungsabfall stoppen können. Das heißt, sie sagen Ihnen, wie Sie ein ausreichend dickes Kabel verwenden können, um die Kamera kontinuierlich mit mehr Strom zu versorgen . Ich denke, das ist übertrieben, weil die PTZ-Bewegungen alle Motoren sind und Motoren beim ersten Start für sehr kurze Zeit viel Strom verbrauchen. Es kann also sein, dass Sie keine dickeren Drähte benötigen, sondern nur etwas Strom am Kameraende des Kabels, um diesen Einschaltstrom zu unterstützen.

Russell spricht über die Verwendung von Batterien oder Supercaps, um dieses Problem zu lösen. Das ist ein guter Ansatz, aber ich denke, es wäre eine gute Idee, zu versuchen, festzustellen, wie viel Einschaltstrom vorhanden ist, bevor Sie sich für eine bestimmte Lösung entscheiden - wenn Sie die Spannung (am Kameraende des Kabels) an einem Oszilloskop betrachten können das wäre ideal. Ein einfacher billiger Aluminium-Elektrolytkondensator oder 2 kann alles sein, was Sie brauchen.

Holen Sie sich einen 12-24V-Adapter und ein 5V-Buck-Reglermodul. Führen Sie die höhere Spannung über die Leitung und regeln Sie sie am Kameraende. Dies führt dazu, dass weniger Strom über die Leitung gezogen wird, wodurch der Spannungs- (und damit Leistungsverlust) entlang der Leitung verringert wird.

Und wenn ich einen neuen Adapter kaufe, wie lautet die allgemeine Faustregel für den Spannungsabfall über x Meter Draht bei niedriger Gleichspannung?

Nun, der Spannungsabfall hängt von der Stromaufnahme und dem Widerstand des Verlängerungskabels ab.

Wenn beispielsweise die PTZ-Motoren 1 verbrauchen Aund Ihr Drahtwiderstand 1 beträgt ohm, erhalten Sie nach dem Ohmschen Gesetz einen Spannungsabfall von 1 Ax1 ohm= 1 volt. Wenn die Kamera 4,5 Volt benötigt, um zu arbeiten, wird Ihre Kamera definitiv zurückgesetzt.

Wenn Sie Ihre Last nicht ändern können (wie in diesem Fall), können Sie auch einen dickeren Draht verwenden, um den Widerstand Ihrer Verlängerung zu verringern. Zum Beispiel ohmwürden Sie mit einem 0,3- Draht nur einen 0,3- V-Abfall erhalten und die Kamera funktioniert immer noch.

Bearbeiten: Ich hoffe, ein dickerer Draht passt in die Rohrleitungen.

Meine Empfehlung wäre, eine Art DC-DC-Aufwärtswandler an der Einspeisung und einen Abwärtswandler an der Spüle zu verwenden. Je höher die Spannung im Draht ist, desto geringer sind die relativen Verluste pro Entfernung. Das Erstellen und Entwerfen effizienter DC-DC-Wandler selbst ist eine schwierige Aufgabe für Experten. Ich würde jedem Anfänger und jedem empfehlen, der schnell vorgefertigte kaufen möchte.

Glaubst du nicht, ich hätte das getan, wenn es möglich gewesen wäre? Die Umgebung erlaubt keine A / C-Erweiterung, da sich die gesamte Verkabelung in einer Rohrleitung befindet. - -

@navigator Sie benötigen nur ein Verlängerungskabel mit einem Stecker, der zerlegt werden kann. Dann sollte es kein Problem sein, den Draht durch das Rohr zu führen. - eBusiness vor 19 Stunden

@eBusiness, ja das wäre die offensichtliche Lösung gewesen. In diesem Fall befindet sich die Kamera jedoch hoch oben an einem Ort, an dem das Herumhängen eines A / C-Erweiterungspunkts weder möglich noch elegant ist.

Ihr Denken ist zu eingeschränkt. Wechselstrom ist der beste Weg, um Energie über große Entfernungen zu übertragen, der während des Krieges der Strömungen im 19. Jahrhundert besiedelt wurde.

"AC zur Kamera laufen lassen" muss jedoch nicht unbedingt ein Home Depot-Kabel mit einer Duplex-Steckdose und einer steckbaren Wandwarze am Ende bedeuten. Alles was Sie brauchen ist ein paar Transformatoren. Der erste sollte an etwas zwischen 30 und 40 V angeschlossen sein, der zweite von dieser Spannung an 12 V. Dann Komponenten im Wert von 5 USD zur Herstellung von 5 VDC. Sie sollten keine Probleme haben, die meisten Komponenten in eine kleine Röhre zu stecken. Der Transformator ist möglicherweise etwas sperrig.

Sobald Sie unter etwa 60 V fallen, gilt der elektrische Code nicht mehr. Sie benötigen ein geeignetes Gehäuse um den ersten Transformator, aber danach benötigen Sie keine spezifischen Konstruktionsmethoden mehr, sondern nur vernünftige.

Normalerweise wird ein 4-Draht-Netzteil verwendet, das über Sende- und Kraftdrähte verfügt.

2 dickere Drähte (Kraft) liefern den Strom und 2 im Allgemeinen dünnere Drähte erfassen / messen nur die Spannung (nicht stromführend) am Kameraende. Die Stromversorgung regelt dann, um die 5 V am Zielende zu versorgen, wobei der Spannungsabfall entlang der Kabel automatisch kompensiert wird (muss offensichtlich dick genug sein, um den Strom innerhalb des Regelbereichs des Netzteils sinnvoll zu liefern).

Aufbauend auf den Vorschlägen von Enemy Of the State Machine und Paul ist hier meiner Meinung nach die einfachste Lösung:

1. Kaufen Sie eine billige 12-Volt-Wandwarze , die mindestens 1A oder so liefern kann. (Möglicherweise liegt bereits eine herum. In diesem Fall können Sie diesen Schritt überspringen.)

2. Kaufen Sie auch einen kleinen 12-VCD-zu-5-VCD-Abwärtswandler, wie diesen oder diesen . Diese werden üblicherweise für den Automobilbereich verkauft, daher sollten Sie in vielen Geschäften eine kostengünstige finden können. Die Amazon-Links dienen hauptsächlich zur Veranschaulichung:

   

3. Wenn nötig, schneiden Sie das Kabel für die 12-V-Wandwarze ab, ersetzen Sie es und führen Sie es zu Ihrer Kamera. Schließen Sie Ihre Kamera über den Abwärtswandler an das Kabel an.

Lassen Sie uns rechnen, um zu bestätigen, dass dies funktioniert: Ihre Kamera zieht 2 A bei 5 V für insgesamt 10 W, und Ihr Draht scheint einen Widerstand von etwa 0,5 V / 2 A = 0,25 Ω zu haben. Unter der Annahme eines Umwandlungswirkungsgrads von 95% zieht der Umrichter 10 W / 0,95 ≈ 10,5 W oder I = 10,5 W / (12 V - U ) Ampere, wobei U = 0,25 Ω × I der Spannungsabfall über dem Draht ist. Wenn wir die zweite Gleichung in die erste einsetzen und lösen , erhalten wir U ≈ 0,89 A, was gut innerhalb der Fähigkeiten einer 1 A-Wandwarze liegt.

Wir sehen auch, dass der Spannungsabfall über dem Draht I ≤ 0,89 A × 0,25 Ω ≤ 0,22 V beträgt , so dass 11,78 V für den Wandler übrig bleiben, den er gut handhaben sollte. (Auto-Stromrichter sind notwendigerweise robust; der auf dem Bild ist für 8 V bis 23 V ausgelegt.) Die über das Kabel abgegebene Leistung beträgt 0,89 A × 0,22 V ≈ 0,2 W oder für 10 m Draht, 0,02 W / m, was ebenfalls vernünftig erscheint.

Wenn Sie möchten, können Sie die Zwischenspannung auf 24 V oder sogar 48 V erhöhen, um sie noch effizienter zu machen. Das Schöne an 12 V ist jedoch, dass sie so häufig verwendet wird, dass die Teile billig und leicht verfügbar sind hier völlig ausreichend.

Strom über Ethernet? Sie haben erwähnt, dass es sich um eine IP-Kamera handelt, die wahrscheinlich POE unterstützt. Sie können einen POE-Injektor verwenden, wenn Ihr Switch POE nicht unterstützt. POE ist für 100 Meter ausgelegt und entspricht der Länge eines Ethernet-Kabels.

Vielleicht nicht die billigste Methode, aber ich verwende eine 12-V-IP-Kamera am Ende eines billigen 50-m-Ethernet-Kabels mit POE. Ich habe gerade am Ende des Laufs einen aktiven POE-Splitter hinzugefügt. Keine ausgefallene Verkabelung, nur erforderlich, um den Splitter wasserdicht zu machen. Funktioniert perfekt