В первой части мы определились с основными понятиями – всепогодная видеокамера и термокожух. Начали рассматривать ключевые моменты выбора, затронув внешние критерии оценки.
Во второй части мы рассмотрим конструктивные особенности, на которые следует обратить внимание, принимая решение о применении всепогодной камеры в конкретных условиях.
Следующее, что заслуживает пристального внимания – способ крепления торцевых крышек термокожуха, в одной из которых находится защитное стекло.
Во-первых, способ крепления должен обеспечивать надежную герметизацию. Во- вторых, по крайней мере, одна из этих крышек должна достаточно легко сниматься и устанавливаться на место силами самого потребителя (инсталлятора), обеспечивая всякий раз полную герметизацию. В-третьих, допускать многократность такой операции, поскольку установка камеры в термокожух, ее ремонт, настройка самой видеокамеры и объектива неминуемо связаны с открытием кожуха.
В данной статье мы рассматриваем самые «рядовые» массовые варианты, не затрагивая различные специальные условия эксплуатации, накладывающие свои жесткие ограничения.
На абсолютном большинстве таких термокожухов, представленных на рынке, торцевые стенки крепятся встык через резиновую прокладку посредством винтов, ввинчивающихся в торец корпуса.
Это соединение заслуживает детального рассмотрения, ибо ценовая конкуренция на рынке нередко подвигает производителей к недопустимым упрощениям.
Если честно, вызывает опасение широко применяемое на кожухах не цилиндрической формы крепление стенок только на два винта, расположенных диаметрально противоположно.
Необходимо обеспечить одинаковое усилие прижатия по всей плоскости соприкосновения поверхностей. Из школьного курса геометрии известно, что две точки плоскость не определяют – останется возможность колебания поверхностей относительно друг друга в пределах величин, допускаемых упругостью уплотнительной резины.
Если есть неравномерность этой упругости, обусловленная качеством используемой резины, вполне реальна возможность получить разгерметизацию. Кроме того, при чрезмерном усилии на винтах возможна деформация самой стенки. В особенности передней, которая в действительности представляет собой рамку для установки защитного стекла, а посему имеет сравнительно невысокое допустимое напряжение на изгиб.
Усилие изгиба будет создаваться упругостью уплотнительной резины, а плечо изгибающего момента – половина высоты стенки кожуха, в середине которой находится крепежный винт.
Даже если остаточной деформации стенки не происходит, усилие прижатия все равно буде неравномерным по всей поверхности контакта.
А еще проще – посмотреть, «как люди делают», причем, очень-очень давно. Водолазный шлем к скафандру крепится минимум тремя болтами, так и называют в народе простейший тяжеловодолазный костюм – «трехболтовка». Можно было бы на два болта, делали бы на два. У них риски – человеческая жизнь. На защелках и защелочках подводных соединений я не встречал.
Клиновые с кремальерами рассматривать, как вариант, не будем – цены далеко не для наших камер.
А посему, крепеж стенок «правильного» цилиндрического термокожуха осуществляется минимум тремя винтами через резиновую прокладку.
Но и этого недостаточно для полной оценки соединения. Крепление просто встык позволит уплотнительной резиновой прокладке «гулять» по фланцу, резина будет выдавливаться за пределы стенок, тем самым будет иметь место неравномерность уплотнения.
На рисунке 1 показано соединение задней крышки с цилиндрическим корпусом кожуха для самого «рядового» исполнения всепогодной камеры.
В данном случае крепление осуществляется на три винта. Крышка крепится не просто встык, а, так называемым, плоско – цилиндрическим соединением.
Заход цилиндра крышки внутрь цилиндра корпуса больше, чем толщина резиновой прокладки. При сжатии прокладка упрется во внутренний цилиндр крышки, а не будет бесполезно вдавливаться внутрь пустоты бокса, не будет иметь возможности «гулять» по плоскостям соприкосновения, что очень существенно повысит надежность герметизации всего соединения.
Чтобы окончательно герметично закрыть наш термокожух, осталось разобраться со стеклом. Несмотря на сложность обработки, на сравнительно низкие прочностные характеристики, стекло нам никак не «обойти» - все же бокс для видеокамеры.
Если в процессе эксплуатации камера не подвергается вибрации, частым знакопеременным нагрузкам на стекло, ощутимому внешнему избыточному давлению (не более ~ 0,1-0,2 атм.), короче, висит где-нибудь на заборе периметра, на столбе, на стене коттеджа и т.п. и «есть не просит», вполне достаточным оказывается установка стекла в переднюю крышку просто на клею-герметике.
Все же мы на рынке – приходится думать и о конечной цене. Если камера «на своем месте», стекла ни разу не вылетали, и герметизация не нарушалась.
Будем считать, что на этом с герметизацией рядового кожуха разобрались.
Теперь перейдем к его «термо» составляющей.
Что касается низких температур. Минимальный отрицательный предел для абсолютного большинства камер на нашем рынке составляет в самом лучшем случае минус 10 градусов Цельсия.
Связано это с тем, что такой предел имеет элементная база, на которой создана наша камера. Возможно, если бы мы строили свои системы в тропической и экваториальной климатических зонах, нам бы этого оказалось достаточно, но даже для субтропического климата вполне могут иметь место более низкие атмосферных температуры.
Кроме того, мы говорим о диапазоне рабочих температур.
А рабочее – это не предельное испытательное значение, ибо каждый элемент схемы имеет свой «собственный» разброс параметров.
И нет никакой гарантии, что на грани фола изделие будет работать устойчиво и длительное время.
А мы говорим о 100% защите необслуживаемого изделия, которое никто никогда не побежит дополнительно оборачивать одеялами на объекте. Значит, должен быть запас надежности.
Откуда определить этот запас? Из протоколов испытаний, которые любой уважающий себя производитель имеет на всю свою продукцию и предоставляет по требованию заказчика.
Вот вам еще один из «железных» критериев выбора – наличие протокола испытаний и возможность с ним ознакомиться.
Если честно, для потребителя этот документ несравненно актуальнее и важнее, нежели просто сертификат соответствия, который дает лишь формальное юридическое право на применение изделия, не неся никакой актуальной технической информации о самом изделии.
В общем, камеру на морозе необходимо греть. Система такого обогрева, таким образом, составляет обязательный элемент изделия, под названием «термокожух».
Конечно, должна быть система термостабилизации – обогрев автоматически должен включаться при некоем нижнем температурном пределе внутри бокса, и выключаться при верхнем. Никто не будет заниматься включением-выключением обогрева камер «в ручную», пусть и централизовано с поста.
Как именно реализован обогрев – не столь важно, лишь бы камера «чувствовала» себя комфортно.
Кроме того, чрезвычайно актуальна система предотвращения холодного запуска. В особенности для IP-камер, которые могут просто сразу выйти из строя, если в момент включения окружающая температура окажется ниже допустимой рабочей. Смысл этой системы состоит в том, чтобы питание на установленную в термокожухе аппаратуру подавалось не в момент подключения всепогодной камеры к линии питания, а только по достижении нижнего рабочего предела температуры внутри бокса.
Разные схемы обогрева принципиально отличаются только по величинам тока потребления.
А вот сама величина тока потребления имеет значение.
При проектировании систем, насчитывающих десятки, а то и сотни камер, пренебречь этим параметром не удастся.
Кроме того, очень важна величина тока потребления при питании всепогодной видеокамеры от выносного блока питания (блока бесперебойного питания), находящегося на удалении от камеры.
Нередко этот момент остается без внимания, и камера перестает устойчиво работать. Поэтому отдельно на нем останавливаемся.
Проходя по линии питания от блока питания к камере, ток на этой линии создает падение напряжения, равное I х R, где R- общее сопротивление линии (двух проводов). В результате сама камера получит не номинальное напряжение блока питания U, а U- IxR.
Чем больше ток потребления, тем больше падение напряжения в линии. Чем длиннее линия и меньше сечение провода, тем больше R, соответственно больше будет и падение напряжения IxR.
И вполне может так случиться, что того, что «достанется» видеокамере, ей попросту не хватит. Если в зимнее время изображение от камеры периодически исчезает на экране, а потом снова появляется, скорее всего, вы попали именно на эту ситуацию – при включении обогрева резко повышается ток потребления, соответственно, резко возрастает падение напряжения в линии, и камере не хватает оставшегося напряжения для работы.
Бокс прогревается, обогрев отключается, падает ток потребления, падает падение напряжения – изображение вновь появляется.
С этой точки зрения термокожухи, питающиеся напряжением 24В, оказываются предпочтительней, нежели с питанием 12В.
Непосредственно на устанавливаемую внутри камеру с внутреннего стабилизатора в любом случае будет подаваться напряжение 12В. А 24В, точнее, то, что от них останется после падения напряжения в линии, подаётся подается только на систему обогрева.
Зато линия вторичного питания, от блока питания до камеры, может быть практически в два раза длиннее при прочих равных условиях (тип и сечение питающего кабеля).
Для того, чтобы максимально растянуть во времени интервал между последовательными включениями системы обогрева, снизить требуемую мощность нагревателя, снизив, тем самым, общий ток потребления, да и вообще, чтобы бесплатно не греть атмосферу, правильный термокожух должен быть утеплен.
Поскольку металл корпуса имеет очень высокую теплопроводность, необходимо максимально снизить ее, покрыв весь корпус изнутри теплоизоляционным материалом.
На рисунке 3 показан корпус термокожуха, изнутри покрытый изолоном.
В большинстве случаев соотношение свободного внутреннего объема кожуха и объема самой камеры с объективом не требуют принудительной циркуляции воздуха внутри бокса – все и так достаточно равномерно прогреется.
Но когда речь идет о камерах с объективами, фокусные расстояния которых измеряются в десятках сантиметров, термокожухи для них оказываются больших размеров. Для нормальной работы камеры помимо системы обогрева требуется установка вентилятора.
Стоимость вентилятора по сравнению со стоимостью подобных камер и объективов незначительна. А его отсутствие ставит под угрозу корректную работу камеры. Очень важно, чтобы вентилятор был установлен.
Пример подобного термокожуха представлен на рис.4
Если кожух всепогодной камеры действительно герметичный, атмосферная влага ему не страшна. Даже в условиях полного заливания водой.
Но верно и обратное – имеющаяся в термокожухе влага после его окончательной герметизации никуда уже не денется. При нагреве будет превращаться в пар и конденсироваться, в том числе, на стекле и объективе, не позволяя тем самым камере выполнять свои прямые обязанности – видеть.
Отсюда вывод – окончательное закрытие кожуха должно производиться в условиях атмосферной влажности, не превышающей допустимую. В реальности это около 40%. Где найти такие условия, например, в вечно сыром Санкт-Петербурге?
Мы закрываем свои всепогодные камеры, предварительно выдержав их в открытом состоянии в термостате при температуре + 40 0 С в течение нескольких часов.
В «походных» условиях можно порекомендовать воспользоваться для просушки внутреннего объема обычным бытовым феном.
И перед закрытием дополнительно положить в бокс пакет с силикагелем. После чего кожух оперативно закрыть. Но главный вывод, который должен сделать для себя потребитель (инсталлятор) – закрывать термокожух прямо на объекте в месте установки под отрытым небом недопустимо.
Вот с этим приходится сталкиваться, к сожалению, не так уж и редко.
Сейчас стали популярны вариофокальные объективы. Их использование позволяет не высчитывать каждый раз необходимое фокусное расстояние, а прямо на месте установки выставить требуемый угол обзора, наблюдая «живую» ситуацию на экране монитора.
При желании этот угол можно поменять, не приобретая нового объектива.
Только одно забывают. Открыть камеру можно, выставить необходимый угол обзора можно. Но после этого камеру надлежит снять с кронштейна, отнести в помещение и произвести герметизацию, как указано выше.
Лучше при помощи термостата, на худой конец – с помощью фена и силикагеля. Потому что атмосферной влаги бывает слишком много, и даже пакетик силикагеля с ней не справится, и в холодное время при прохождении точки росы в процессе нагревания / остывания, конденсат неминуемо будет собираться на стекле. Камера будет работать некорректно.
Но даже если мы сделали всё как надо, какая-то влажность все равно в боксе присутствует. В условиях резких перепадов температур наружного воздуха на работоспособность камеры она никак не повлияет.
Но если не принять отдельных мер, непременно отразится «на лице» в практически прямом смысле, т.е. на стекле, защищающем объектив.
Спираль, как на заднем стекле автомобиля, наклеить, в принципе, можно, но этим неизбежно посадим светосилу всей нашей оптической системы, существенно повысим трудоемкость, а значит, цену изделия, очень сильно усложним процесс замены стекла при необходимости.
На рисунке 5 представлено наше типовое решение задачи обогрева стекла.
Бленда вокруг объектива не только закрывает все внутренности бокса, но, являясь радиатором транзистора, выполняет функцию обогревателя стекла.
Теплопроводность металла бленды высокая, располагается она практически вплотную к стеклу, за счет этого имеем равномерный обогрев стекла.
Что касается защиты стекла снаружи от внешних осадков (снег, дождь).
Вспомним автомобиль. Да, на лобовом стекле «дворники». Но расположено оно таким образом, что принимает на себя «весь удар стихии» под самыми неблагоприятными углами атаки. Для заднего стекла даже в снегопад обогрева вполне достаточно, чтобы полноценно видеть дорогу. А обогрев зеркал? Включил, и без всяких тряпок в дождь и снег уверенно все, что надо, видишь.
Что касается отдельных капель, появляющихся на небольшой период времени, то мы видим их только тогда, когда смотрим именно на них, трансфокатор нашего глаза отрабатывает на минимальное фокусное расстояние. Когда мы смотрим на объект, отраженный в зеркале, никаких капель мы не видим (работает глаз на других «фокусах»). То же самое будет и с термокожухом.
Поговорим про запыленность.
На каком-нибудь мукомольном комбинате взвешенная в атмосфере мучная пыль планомерно оседает на все, в том числе и на стекло термокожуха.
То же касается всевозможных химических производств. Такие загрязнения могут очень быстро воспрепятствовать видеонаблюдению. В этом случае без внешних очистителей не обойтись.
И выбирая термокожух для подобных условий стоит отдельно поинтересоваться возможностью установки на него внешнего стеклочистителя. Пример такого стеклоочистителя представлен на рисунке 6.
Само крепление камеры в термокожухе должно быть, естественно, удобным и надежным, исключающим какие-либо колебания камеры относительно бокса при любых возможных условиях.
Но есть и очень принципиальный момент установки видеокамеры в кожух, на который мы всегда обращали, обращаем и будем обращать внимание, оценивая ту или иную модель, и настоятельно советуем это делать всем. Может быть, даже в самую первую очередь.
Нагревательные элементы, не «висят в воздухе», а крепятся к элементам собственно термокожуха. Нередко элементы кожуха являются радиаторами транзисторов в схемах стабилизации питающего напряжения.
На выходе же непосредственно с камеры «минус» питания и линии сигнала, как правило, объединены.
Если кожух предназначен для установки корпусированной видеокамеры, то крепление её осуществляется в абсолютном большинстве случаев через штатное винтовое крепление к кронштейну, являющимся элементом конструкции термокожуха.
При этом корпус камеры может быть металлическим иметь электрический контакт с общим минусом камеры. Кронштейн для установки видеокамеры в бокс также в основной своей массе металлический.
Все это подробно расписано для того, чтобы стало понятно, как много есть шансов получить электрический контакт «минуса» сигнала с корпусом термокожуха, а далее – с кронштейном его крепления.
Если производитель кожуха специально не озадачится этим вопросом, и электрический контакт «минуса» сигнала с кронштейном крепления будет иметь место, в сигнальной цепи (даже неважно какой) системы появится дополнительная «земля» в каждой точке установки такой видеокамеры, установленной в термокожух, если опора, на которой крепится кронштейн, имеет контакт с землей.
То есть, это практически любая металлическая опора, любая токопроводящая поверхность. Если внешнее питание кожуха составляет 220 В (т.е. сам термокожух или устанавливаемая в него камера имеют встроенный блок питания), сам корпус обязан быть заземлен по требованиям техники безопасности.
Во всех таких случаях наличие помехи на сигнал без принятия дополнительных мер со стороны инсталлятора стопроцентно гарантированно из-за наличия земляных петель.
А бывало, что и монтажники с лестниц падали – разница потенциалов земли в различных точках большой системы может измеряться и сотнями вольт.
Бороться с этим можно – надо разорвать электрическую цепь между кронштейном термокожуха и землей.
Либо это можно сделать конструктивно, установив промежуточную диэлектрическую опору между кронштейном и поверхностью (если только питание термокожуха и установленной в ней камеры низковольтное), либо посредством включения в линию сигнала гальванической развязки или опторазвязки.
Однако, если таких камер в системе не одна, а десять, двадцать, пятьдесят, это повлечет за собой совершенно неоправданные дополнительные финансовые расходы, пропорциональные количеству камер.
Но главное, это является свидетельством того, что производитель таких кожухов, мягко говоря, дилетант на нашем рынке, не владеющий в должном объеме вопросом, за который взялся. От него можно ждать и других «сюрпризов».
Не исключаю, что какие-то нюансы я мог и пропустить. Но основные «контрольные вешки» всепогодных видеокамер, надеюсь, довел до читателя.
Отдельно подчеркиваю, что в данном случае мы говорили исключительно об обычных, рядовых термокожухах для обычных «уличных» видеокамер, которые призваны просто работать на улице.
Для любых специальных условий эксплуатации какие-то моменты могут и совпадать с изложенными выше, но в чем-то непременно будут отличаться, поэтому рассматриваться такие специальные термокожухи должны отдельно применительно к «своим собственным» специальным условиям.
Возвращаясь к исходному моменту о том, что всепогодная камера – это просто камера, помещенная в термокожух, заострим внимание на том, что именно термокожух имеет приоритетную роль в обеспечении надежности работы всепогодной камеры в сборе.
Как видим, есть много нюансов, которые необходимо учитывать, правил, которые надо соблюсти, и при выборе термокожуха, и при установке в него видеокамеры, и при монтаже непосредственно на объекте.
Добавьте к этому еще и грамотный выбор самой видеокамеры с требуемыми параметрами, которую надлежит установить в термокожух.
Поэтому рынок сегодня (и мы в том числе) предлагает именно всепогодные камеры в сборе.
Таким образом, и выбор собственно камеры, и подбор для нее надлежащего термокожуха в зависимости от заявленных условий эксплуатации, и установку камеры в термокожух рынок берет на себя.
И это, как правило, оказывается намного выгодней для потребителя, нежели выполнять все эти работы самому, как по временному фактору, так и по трудозатратам, которые напрямую связаны с финансовыми расходами.
В этом случае производитель отвечает перед потребителем за полный функционал всего изделия в целом под названием «всепогодная камера».
Но всё равно потребитель должен понимать приоритетность параметров в зависимости от своих задач и принципиальные критерии выбора.
Хотя никто не запрещает потребителю выполнить установку камеры в термокожух самостоятельно.
Александр Попов, технический эксперт компании Тахион
