Evitar la caída de voltaje de CC a largas distancias

Estoy tratando de alimentar mi cámara IP a una gran distancia de la toma de corriente (unos 10 m). El adaptador de corriente incluido, clasificado para 5V 2A es de aproximadamente 1.5m de largo.

Corté el cable y lo extendí usando un cable más grueso (para evitar la caída de voltaje) pero a pesar de eso el voltaje cae a aproximadamente 4.5V al final. La cámara se enciende, pero al hacer cualquier movimiento PTZ en la cámara se reinicia.

¿Alguna otra solución además de comprar un nuevo adaptador? Y si compro un nuevo adaptador, ¿cuál es la regla general para la caída de voltaje a través de un metro de cable cuando se suministra voltaje de CC bajo?

Si corta el cable cerca del adaptador y lo extiende de 1,5 ma 10 m, puede usar un cable que tenga 7 veces el área de la sección transversal y se comportará de manera similar a 1,5 m de cable.

Eso significa que el diámetro de cobre (no de aislamiento) debe ser veces el diámetro.$\sqrt{7} = 2.6$

Una cámara IP que tengo en mi escritorio aquí tiene un adaptador de 5V / 2A y usa un cable AWG20 (marcado en el cable). Verifique su cable para ver si tiene marcas similares y use esas en lugar de las que he mencionado.

Si observa la tabla anterior, AWG20 tiene un área de sección transversal de 0.52 mm, por lo que el cable AWG10 con un área de sección transversal de 2.588 mm debería hacerlo (AWG 12, el siguiente tamaño común más delgado, es un poco demasiado ligero).

Si se encuentra en un país que usa mm en lugar de AWG, puede usar el diámetro de mm de 2.1 directamente. Podría usar algo como cable de altavoz, por ejemplo, Belden 5T00UP tiene aproximadamente 9 mm de diámetro exterior

Eso es bastante gordo. Si no encaja, tendrá que considerar usar un voltaje más alto y colocar un regulador en el extremo más alejado del cable. Un adaptador simple solo no lo hará a menos que tenga un cable grueso.

Por ejemplo, podría usar un adaptador de 12 V CC en el extremo más alejado y un regulador de conmutación basado en LM2576 para reducirlo a 5.0 V. Tenga en cuenta que si el regulador falla 'encendido', es probable que la cámara sea destruida. Es posible que pueda encontrar un módulo basado en dicho regulador en eBay, etc.

Use un cable de extensión para obtener la CA la distancia requerida, luego use el adaptador de corriente.

Dos posibles soluciones:

(1) PUEDE funcionar para usted: agregue un supercondensador capaz de 5.4V en el extremo de la cámara.
Esto puede ser 2 x 2.7V caps en serie, idealmente con balanceo, o 1 voltaje más alto clasificado (raro).

Esto se cargará a 5V con el tiempo y luego manejará las sobretensiones de la cámara. Con el uso prolongado, caerá, pero seguirá siendo mucho mejor en sobretensiones y picos.

Cuanta más capacidad, mejor.

Aquí hay un ejemplo de 5.4V. 5F cap.
La ESR es de 0.067 Ohm, lo que sugiere al menos 10 amperios de corriente de descarga.

En stock Digikey $ US15.30 1's.
Hoja de datos - Bussman, 5.4V, 5F

5F caerá 1V en 5 segundos con un drenaje de 1A,
o 1V en un segundo con un drenaje de 5A.
Lo que significa que un aumento repentino de unos pocos amperios por fracción de segundo (probablemente) limitará las fluctuaciones en el orden de décimas de Volt.
Lo bien que funciona para usted es TBD.

Puede usar 2 supercaps de 2.7V en serie.
La capacitancia neta tendría la mitad del valor de 1 límite para dos límites iguales utilizados. por ejemplo, 2 x 2.7V, 100 uF en serie = 5.4V, 50F equivalente. Aquí hay una tabla de
supercapas Digikey, en stock, con un precio de 1 cantidad y en orden de capacitancia descendente
Como guía: ¡
5000F $ 208!
1200F $ 49
100F $ 10
10F $ 3

Aquí hay una
tabla comparativa de características de los supercaps Maxwell 2.7V de 1F a 3000F

(2) 4 baterías NimH AA se adaptarán felizmente a su voltaje de estado estable después de un tiempo y proporcionarán una capacidad de sobretensión de quizás 5A-10A. 4.5V / 4 = 1.125V. Un NimH sería mejor si el voltaje de estado estable fuera mayor, pero bien podría estar bien con este voltaje.

Conocer el dibujo real de su cámara en varios estados nos ayudaría a dar mejores respuestas.
¿Cuál es el voltaje en el adaptador bajo carga?
No debe ceder mucho, pero puede.

Has dicho esto

La cámara se enciende, pero al hacer cualquier movimiento PTZ en la cámara se reinicia.

Muchas de las otras respuestas le dicen cómo detener la caída de voltaje promedio. Es decir, le están diciendo cómo puede usar un cable lo suficientemente grueso como para suministrar más energía a la cámara continuamente . Creo que esto es excesivo porque los movimientos de PTZ son todos motores y los motores usan mucha corriente durante muy poco tiempo cuando comienzan. Por lo tanto, es posible que no necesite cables más gruesos, solo necesita algo de energía almacenada en el extremo de la cámara del cable para ayudar con esta irrupción.

Russell habla sobre el uso de baterías o supercaps para resolver este problema. Es un buen enfoque, pero creo que sería una buena idea tratar de ver cuánta afluencia hay antes de decidir una solución en particular, si puede ver el voltaje (en el extremo de la cámara del cable) en un osciloscopio Eso sería ideal. Un simple condensador electrolítico de aluminio barato o 2 puede ser todo lo que necesita.

Obtenga un adaptador de 12-24 V y un módulo regulador de conmutación de 5 V. Alimente el voltaje más alto a través de la línea y regúlelo en el extremo de la cámara. Esto hará que consuma menos corriente a través de la línea, reduciendo la pérdida de voltaje (y, por lo tanto, de potencia) a lo largo de la línea.

Y si compro un nuevo adaptador, ¿cuál es la regla general para la caída de voltaje a través de un metro de cable cuando se suministra voltaje de CC bajo?

Bueno, la caída de voltaje depende del consumo de corriente y la resistencia del cable de extensión.

Por ejemplo, si los motores PTZ consumen 1 Ay la resistencia de su cable es 1 ohm, según la ley de ohmios obtendrá una caída de voltaje de 1 Ax1 ohm= 1 volt. Si la cámara necesita 4,5 voltios para funcionar, entonces definitivamente su cámara se reiniciará.

Si no puede cambiar su carga (como en este caso), la solución es usar incluso un cable más grueso para reducir la resistencia de su extensión. Por ejemplo, con un ohmcable de 0.3 obtendrá solo una caída de 0.3v y la cámara seguirá funcionando.

Editar: espero que un cable más grueso encaje dentro de la tubería.

Mi recomendación sería utilizar algún tipo de convertidor elevador DC-DC en la alimentación y un convertidor reductor en el fregadero. Cuanto mayor es el voltaje en el cable, menores son las pérdidas relativas por distancia. Construir y diseñar convertidores DC-DC eficientes por sí mismo es una tarea difícil para los expertos, recomendaría a cualquier novato y a cualquiera que lo desee que vaya rápido y compre los prefabricados.

¿No crees que hubiera hecho eso si fuera posible? El entorno no permite una extensión de A / C ya que el cableado completo está dentro de una tubería. -

@navigator Solo necesita un cable de extensión con un enchufe que se pueda desmontar, luego pasar el cable a través de la tubería no debería ser un problema. - eBusiness hace 19 horas

@eBusiness, sí, esa habría sido la solución obvia. Sin embargo, en este caso, la cámara se encuentra en lo alto de un lugar donde colgar un punto de A / C de extensión no es factible ni elegante.

Tu pensamiento es demasiado limitado. La CA es la mejor manera de transmitir energía a largas distancias, que se resolvió durante la Guerra de las Corrientes en el siglo XIX.

Pero "conectar CA a la cámara" no tiene que significar un cable de Home Depot con una salida dúplex y una verruga de pared enchufable al final de la misma. Todo lo que necesitas es un par de transformadores. El primero debe ser de alimentación a algo alrededor de 30-40V, el segundo de ese voltaje a 12v. Luego $ 5 en componentes para producir 5VDC. No debería tener problemas para colocar la mayoría de los componentes dentro de un tubo pequeño, el transformador puede ser un poco voluminoso.

Tan pronto como caiga por debajo de unos 60v, el código eléctrico deja de aplicarse. Necesitará una carcasa adecuada alrededor del primer transformador, pero después de eso no necesitará ningún método de construcción específico, solo métodos razonables.

La forma en que esto se hace normalmente es usar una fuente de alimentación de 4 cables que tenga cables de detección y fuerza.

2 cables más gruesos (fuerza) suministran la corriente y 2 cables generalmente más delgados simplemente detectan / miden el voltaje (no la corriente) en el extremo de la cámara. Luego, la fuente de alimentación regula para suministrar los 5 V en el extremo objetivo, compensando automáticamente la caída de voltaje a lo largo de los cables (obviamente, debe ser lo suficientemente gruesa como para suministrar la corriente dentro del rango de regulación de la fuente de alimentación)

Basándose en las sugerencias de Enemy Of the State Machine y Paul , esto es lo que creo que sería la solución más simple:

1. Compre una verruga de pared barata de 12 voltios capaz de suministrar al menos 1A más o menos. (Es posible que ya tenga uno por ahí, en cuyo caso puede omitir este paso).

2. También compre un pequeño convertidor reductor de 12 VCD a 5 VCD, como este o este . Estos se venden comúnmente para uso automotriz, por lo que debería poder encontrar uno a bajo precio en muchas tiendas; los enlaces de Amazon son principalmente para fines ilustrativos:

   

3. Si es necesario, corte y reemplace el cable de la verruga de pared de 12 V y póngalo en la cámara. Conecte su cámara al cable a través del convertidor reductor.

Hagamos los cálculos para confirmar que esto funcionará: su cámara consume 2 A a 5 V, para un total de 10 W, y su cable parece tener una resistencia de aproximadamente 0.5 V / 2 A = 0.25 Ω. Suponiendo una eficiencia de conversión del 95%, el convertidor consumirá 10 W / 0.95 ≈ 10.5 W, o I = 10.5 W / (12 V - U ) amperios, donde U = 0.25 Ω × I es la caída de voltaje sobre el cable. Sustituyendo la segunda ecuación en la primera y resolviendo , obtenemos U ≈ 0.89 A, que está dentro de las capacidades de una verruga de pared de 1 A.

También vemos que la caída de voltaje sobre el cable es I ≈ 0.89 A × 0.25 Ω ≈ 0.22 V, dejando 11.78 V para el convertidor, que debe manejar bien. (Los convertidores de potencia de los automóviles son, necesariamente, robustos; el de la imagen está especificado para tomar de 8 V a 23 V.) La potencia disipada por el cable será de 0.89 A × 0.22 V ≈ 0.2 W, o, para un 10 m cable, 0.02 W / m, que también parece razonable.

Si lo desea, puede aumentar el voltaje intermedio hasta 24 V o incluso 48 V para hacerlo aún más eficiente, pero lo bueno de 12 V es que se usa con tanta frecuencia, por lo que las piezas son baratas y fácilmente disponibles, y es bastante suficiente aquí.

¿Alimentación a través de Ethernet? Usted mencionó que era una cámara IP, por lo que probablemente sea compatible con POE. Puede usar un inyector POE si su interruptor no es compatible con POE. POE está clasificado para 100 metros, la misma longitud que el cable Ethernet.

Quizás no sea el método más barato, pero estoy usando una cámara ip de 12v en el extremo de un cable Ethernet barato de 50m usando POE. Acabo de agregar un divisor de POE activo al final de la ejecución. Sin cableado sofisticado, solo se necesita para impermeabilizar el divisor. Funciona perfectamente