Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Уменьшения синфазных помех можно добиться дифференциальным приемом с корректным заземлением ТВ камеры и приемного оборудования, применением изолирующих трансформаторов и изоляцией кабеля по всей длине, а для дифференциальных - привязкой уровня черного на приемном конце;

Как видно из (рис.1.13), симметричная передача обладает большей помехоустойчивостью к внешним помехам. Отфильтровать помеху попадающую в спектр сигнала при несимметричной передаче очень сложно.

Рис.1.13 Действие помех на асимметричную и симметричную линии

Очень распространённой причиной помех в системах видеонаблюдения являются «блуждающие» токи заземления. Физический принцип образования помехи крайне прост. Рассмотрим механизм образования помехи на примере системы наблюдения, состоящей из видеокамеры, линии связи на базе коаксиального кабеля и монитора. В данной системе реализуется несимметричная схема передачи видеосигнала, при которой оплётка кабеля выполняет функции второго проводника для передачи видеосигнала и высокочастотного экрана

Между тем в реальной системе видеонаблюдения, даже в простейшей, по оплётке кабеля будут протекать ещё и «блуждающие» токи промышленной частоты. Причина появления «блуждающих» токов в наличии потенциалов между разнесёнными приборами системы видеонаблюдения. В нашем случае, эта разница потенциалов между удалённой видеокамерой и монитором, образованная за счёт протекания между их точками заземления токов различного мощного промышленного оборудования, транспорта и т.д. Причём, видеокамера и монитор могут не иметь прямого электрического контакта с землёй, а соединяться с ней через ёмкости своих блоков питания. Таким образом, практически в любой видеосистеме образуется как минимум один «паразитный» контур заземления, при котором в цепи видеосигнала начинают протекать токи от различного промышленного оборудования, расположенного на объекте и прилегающей к нему территории. Подобные контуры заземления образуются как между удалённой камерой и приёмным оборудованием, так и между несколькими удалёнными камерами (рис.1.14).

Рис.1.14 Контуры заземления.

В результате сложения промышленных токов с видеосигналом на изображении возникают тёмные движущиеся тени, искажения, нарушается синхронизация, изменяются геометрические размеры объектов наблюдения. Разница потенциалов между точками заземления видеокамеры и приёмного оборудования на объекте может достигать десятков и сотен вольт уже при дистанции между ними в 300 - 500 метров. Реальный результат воздействия помехи от «блуждающих» токов заземления на объекте показан на (рис.1.15).

Рис. 1.15 Искажения, создаваемые помехами в заземлении

Влияние контуров заземления становится еще заметнее с увеличением дистанции передачи изображения и уменьшением уровня видеосигнала. При особенно неудачном заземлении видеооборудования велика вероятность получения электрического удара током при подсоединении или отсоединении разъёмов линий связи.

Очевидно, что для устранения искажений необходимо разорвать все «паразитные» контуры заземления. Существует несколько способов устранения «блуждающих» токов по цепям заземления видеооборудования. Во-первых, применяются видеокамеры с изоляцией корпуса и разъёмов от заземлённого кожуха и кронштейна. Оплётка кабеля и разъём подключения к видеокамере должны быть тоже изолированы от земли. Но при питании камеры в удалённой точке от электросети 220В / 50 Гц всё равно образуется «паразитный» контур через ёмкости блока питания камеры и нулевого провода электросети. Поэтому белее правильно передавать видеосигнал от камеры через гальваническую развязку. Наиболее распространены изолирующие видеотрансформаторы и оптоэлектронные развязки. Схема включения изолирующего видеотрансформатора в состав системы видеонаблюдения приведена на (рис.1.16).

Рис.1.16 Использование изолирующего трансформатора

Видеотрансформатор может устанавливаться как на передающей, так и на приёмной стороне линии связи. При таком включении видеооборудования протекание «блуждающих» токов промышленной частоты по оплётке кабеля исключается. Оптоэлектронная развязка действует аналогично, но требует источника электропитания.

Теперь несколько слов о помехах, возникающих при отсутствии контуров заземления, но с механизмом формирования, практически, идентичным рассмотренному выше. Речь пойдёт о периодической импульсной помехе, распространяющейся по нулевому проводу электросети. Как правило, помеха возникает от импульсных источников питания промышленного оборудования. Тактовая частота источников - несколько десятков килогерц. Пути распространения импульсной помехи: ёмкости между обмотками трансформаторов блоков питания видеооборудования и цепи, связанные с нулевым проводом электросети. Внешнее проявление импульсной помехи показано на (рис.1.17).

Рис. 1.17 Действие импульсной помехи

За последние годы широкое распространение получили цифровые системы обработки и регистрации видеосигнала на базе бытовых персональных компьютеров. Однако следует отметить, что на объектах в многоканальных системах на базе бытовых PC при длине линий связи уже в несколько десятков метров на изображении образуются помехи с широким спектром, источником которых являются конструкция и характеристики импульсного блока питания компьютера. Попутно следует отметить, что при замене цифрового регистратора на базе PC на аналогичный автономный «попе РС», искажения существенно снижаются или устраняются полностью. Разница в конструкции и схемотехнике бытового компьютера и специализированного автономного регистратора даёт о себе знать. В любом случае искажения изображения устраняются путём подключения всех видеокамер к компьютеру через гальванические развязки.

Не менее распространённой причиной искажений изображения являются электромагнитные помехи и наводки на линии связи. Электрические провода линий связи (коаксиальный кабель или витая пара) характеризуются погонным сопротивлением и ёмкостью, ограничивающими максимальную дистанцию передачи видеосигнала. При выборе кабельной продукции следует отдавать предпочтение качественным отечественным изделиям. На промышленных объектах километры кабельных линий связи превращаются в гигантскую широкополосную антенну, принимающую электромагнитные помехи от различных источников, в том числе наводки от соседних кабелей и радиоизлучения. Так же следует учитывать то, что медная или алюминиевая оплётка коаксиального кабеля абсолютно не защищает широкополосный видеосигнал от низкочастотных промышленных наводок и помех. Механизм образования синфазных, относительно земли, помех показан на (рис.1.18).

Рис.1.18 Возникновение синфазных помех

Синфазные помехи также отрицательно воздействуют на цепи питания видеооборудования. Поэтому на промышленных объектах длинные цепи питания постоянным током рекомендуется прокладывать в экране. Воздействие наведённых напряжений Е1 и Е2 на центральную жилу и оплётку кабеля, приводит к возникновению напряжения помехи ЕЗ, суммирующуюся с полезным видеосигналом. Значение ЕЗ зависит от величины наведённых помех Е1 и Е2, параметров линии связи и множества других факторов. Синфазные помехи присутствуют в любой системе видеонаблюдения, как правило не вызывая существенных искажений изображения. Другое дело, когда результат их воздействия становится неприемлемым с точки зрения качества результирующего видеоизображения, и необходимо принимать меры, исключающие негативные явления.

Можно выделить следующие категории источников помех:

• промышленные установки и кабели питания;

• трансформаторные подстанции и высоковольтные линии;

• преобразователи и источники бесперебойного питания;

• электросварка;

• электротранспорт;

• передающие антенны и многие другие потребители электроэнергии.

Проявление синфазных помех на экране монитора зависит от мощности и частотного диапазона источников помех. На (рис. 1.19) хорошо видны искажения изображения, вызванные прокладкой видеокабелей в непосредствен непосредственной близости от силовых цепей на объекте. Характер искажений свидетельствует о наличии промышленного оборудования со случайным импульсным потреблением электроэнергии.

Часто на объектах имеется множество источников помех, и проложить линии передачи видеосигнала без синфазных помех на изображении оказывается невозможным.

Рис. 1.19 Действие синфазных помех

Следует отметить, что значительно менее подвержены синфазным помехам симметричные линии передачи видеоизображения на основе экранированной витой пары и специальных приёмников и передатчиков видеосигнала. Применение экранированной витой пары позволяет на промышленном объекте получить максимальную дистанцию передачи изображения гораздо больше по сравнению с линией связи на основе коаксиального кабеля. Следует отметить, что максимальная дистанция передачи видеосигнала по коаксиальному кабелю ограничивается внешними помехами и наводками, а по витой паре - частотными потерями видеосигнала в линии связи.

1. Выводы по обзору

Из изложенного можно сделать следующие выводы.

При передаче видеосигналов по протяженным линиям видеосигнал претерпевает различные искажения. Для компенсации этих искажений необходимо использовать видеоусилители-корректоры с амплитудно-частотную характеристикой (АЧХ), обратной АЧХ кабеля.

Для определения максимальной дальности передачи при наличии видеоусилителя-корректора можно воспользоваться следующей формулой:

_,где

L_max-максимальная длина линии передачи в метрах;

F-коэффициент компенсации усилителя в децибелах;

V-затухание кабеля в децибелах на 100 метров при 5 МГц.

Для увеличения максимального расстояния используют каскадное включение устройств (как правило, не более 3...5 каскадов, расстояние порядка 6 км). Важной регулировкой при симметричной передаче является балансировка сигналов. Это следствие того, что параметры кабелей витой пары, а тем более телефонных, далеки от идеальных (это же относится и к разбросу характеристического сопротивления кабелей - порядка 10%).

Основными параметрами магистральных видеоусилителей являются:

• коэффициент усиления (желательно регулируемый);

• входное и выходное сопротивление, настраиваемое на волновое сопротивление кабеля;

• удобство монтажа;

• широкий диапазон рабочих температур;

• наличие гальванической развязки.

Основными доступными методами борьбы с помехами изображения

являются:

• использование видеоусилителей корректоров;

• экранирование и заземление;

• фильтрация синфазных наводок по линиям передачи видеосигнала;

• фильтрация помех по цепям электропитания видеооборудования;

• разнесение и ориентация линий связи относительно силовых цепей и источников помех;

• выбор качественной кабельной продукции;

• использование симметричных проводных линий связи на основе витой пары.

Сравнивая способы передачи можно утверждать что на протяженных участках применение витой пары имеет ряд преимуществ:

• возможность передачи нескольких сигналов в многопарном кабеле;

• более высокая помехозащищенность;

• более низкая стоимость кабеля.

К недостаткам способа низкочастотной передачи видеосигнала по симметричной линии можно отнести лишь необходимость покупки дополнительного модуля, реализующего преобразование сигнала в симметричную форму.

1. Разработка структурной схемы

Структурная схема разрабатываемого нами телевизионного прибора контроля изображена в приложении 1.

Она включает в себя:

• телевизионную камеру с устройством согласования;

• линию передачи видеосигнала;

• видеоусилитель-корректор;

• устройство отображения видеоинформации.

Приведем краткие характеристики основных узлов структурной схемы.

Характеристики

Список файлов ВКР