Как выбрать ибп для видеонаблюдения

Однотактный автогенератор — ИБП

Схема простейшего обратноходового преобразователя:

Такой однотактный конвертер находит применение в небольших по мощности источниках питания, таких как зарядник для телефона.

Схема простейшего понижающего трансформатора. Применяется в грузовиках для прикуривателей с напряжением в 12 Вольт. То есть там, где необходимо понизить напряжение с 24 В до 12 В. Второе название однотактная схема преобразователя получила следующее — стабилизатор с ШИМ-модуляцией.

Также такую схему можно обнаружить в ресурсоёмких платах расширения, например, таких как видеокарты. При максимуме тока — минимум потерь.

Основной недостаток данной схемы — нет защиты от перегрузок, как по току, так и по напряжению.

Профессиональный подход

Не зря всю статью акцентировалось внимание на подключении дополнительного оборудования. Промышленные ИБП по большей части лишены этого преимущества

Примером тут можно показать, скажем, систему освещения у дежурного, которая в идеале также должна иметь аварийное питание. К сожалению, большинство моделей бесперебойников при попытке резко поднять нагрузку на их выходе, уйдут в защиту. А скачек происходит всегда, если, к примеру, включить лампочку.

Для решения проблемы со снабжением электроэнергией, достаточно приобрести преобразующий блок питания, контролер заряда аккумулятора, саму емкость и инвертор. В цене это будет не сильно отличаться от линейно-интерактивного ИПБ (среднего уровня), а по возможностям превысит online его варианты. Смонтировать систему достаточно просто, а для хранения компонентов вполне подойдет обычный электрощиток.

Главные три элемента, которые нужно рассмотреть более подробно — преобразующий БП, контроллер и инвертор, а вернее их вольтаж и мощность. Здесь есть непосредственная зависимость от используемых аккумуляторов. На сколько вольт устройства хранения заряда наиболее доступны, без учета от емкости, такие по характеристикам напряжений и должны быть все три компонента. То есть, для 12 В аккумулятора (можно автомобильного) подойдет БП 220–12 В, контроллер заряда 12 В и инвертор 12–220 В на выходе. Соединение элементов приводится на схеме:

Приведенная схема приблизительна и полярность на соединениях не указана, даже двойные проводники отображены единым. Но любой электрик прекрасно поймет, где «+» должен идти, а где «−». 12 В, и фаза с нулем 220 В.

Для трех основных элементов и понадобится знание рассчитанных мощностей потребителей. Мало того, что инвертор должен быть способен ее выдать, так еще и блок питания обязан обладать неким избытком для подзарядки батареи

Вообще, хотелось бы заметить, что обратив внимание на схему, видно, приведенная конструкция — это полный аналог online ББП

Теперь про время работы. Оно непосредственно зависит от доступного объема хранения заряда аккумуляторов и их вольтажа. Расчет производится по формуле: (Ah×V) /W=h, где Ah — емкость батареи (указывается на корпусе), V — ее напряжение (вольт), W — потребляемая мощность (ватт), h — результат, сколько часов работы обеспечит профессиональный ИБП.

Чем хороша самодельная конструкция — легким поиском необходимого. К примеру, аккумуляторы. Подойдут даже дешевые автомобильные или мотоциклетные. Для увеличения емкости, а значит и времени работы всего комплекса аварийного питания, их достаточно параллельно соединить друг с другом.

Ватты и вольт амперы

Выбор источника бесперебойного питания осуществляется по электрическим показателям. В паспорте и на корпусе каждого из них можно видеть обозначения, содержащие следующую информацию:

  • напряжение питания – 160-310 В;
  • частота напряжения сети на входе/выходе – 50-60/50Гц;
  • форма напряжения на входе/выходе – синусоида/синусоида;
  • мощность – от 500 Вт или 700 ВА.

Ватты и вольт-амперы отличаются между собой расчетом. Оба значения отражают единую характеристику – мощность, но она отличается. Привычным обозначением для простого пользователя являются именно Вт. Величина указывает на действительную мощность, которую способно выдавать устройство. В этих же значениях обозначается характеристика абсолютно любой другой техники: телевизоров, камер, коммутаторов. Чтобы определить требуемую мощность источника бесперебойного питания для построения системы видеонаблюдения, достаточно сложить характеристики всех подключаемых компонентов.

Если вместо Вт используется обозначение ВА, то для определения характеристик питания для видеонаблюдения потребуется воспользоваться формулой. Значение в ВА разделить на √2. Получим обычное значение мощности в Вт. Характеристик вольт-амперы указывает на полную мощность, которую способен обеспечить источник, что актуально при расчете реактивной нагрузки. Если к источнику подключаются другие импульсные преобразователи, то эта информация не имеет никакого значения.

В любом случае при выборе источника, необходимо рассчитывать его мощность с запасом. Небольшая надбавка позволит расширить систему видеонаблюдения, подключив дополнительные камеры.

Обзор популярных моделей UPS

В продаже имеется много моделей ИПБ, которые можно использовать для организации питания системы видеонаблюдения. В списке ниже по тексту представлены самые популярные ИБП:

  • Из числа резервных типов можно выделить EATON Ellipse ECO EL650. Высокопроизводительная модель источника питания, имеющая высокий рейтинг среди пользователей из различного сегмента. Оснащена гибкой настройкой режимов работы, многоуровневой защитой от перегрузок и возможностью дистанционного отключения подключенных устройств.
  • Из числа пользовательских моделей ИБП лучшей можно считать APC by Schneider Electric Smart-UPS 1000VA USB & Serial 230V. Отличается возможностью подключения к дизельным генераторным станциям. Имеет расширенное управление.
  • Среди блоков питания с двойным преобразованием внимания больше заслуживает источник Powercom VANGUARD VGS-2000XL. Он обладает повышенной надежностью работы в любых условиях, имеет минимальное время переключения и оснащен защитным байпасом.

От правильности выбора ИБП будет зависеть эффективность работы системы видеонаблюдения. Особенно это касается тех случаев, когда в сети наблюдаются постоянные сбои.

КАК ВЫБРАТЬ БЕСПЕРЕБОЙНЫЙ БЛОК

Рассматриваем 2 варианта:

  • ИБП на 12 вольт;
  • ИБП 220 вольт.

В первом случае нам подойдет любой бесперебойный блок, используемый в системах сигнализации. Для его расчета будем ориентироваться на уже приведенный пример.

У нас есть потребляемый ток, нужног только определиться с временем (Т), на которое нужно обеспечить резерв по питанию. Предположим, это 5 часов.

Определяем Е – емкость АКБ (аккумуляторной батареи), опять же не забываем про 20-30% запас, поскольку при глубоком разряде АКБ работать не будет и либо сработает защита блока, либо батарея «сдохнет»:

Е=T*I+20%*(T*I)= 5*2+20%*(5*2)= 12 А/час.

Это стандартный вариант и таких аккумуляторов продается достаточно.

Что еще учитываем: ИБП должен поддерживать как требуемую емкость батареи, так и обеспечивать рабочий ток 2 Ампера. По совокупности всех параметров выбираем нужную модель.

  • блок питания 4-5 тыс.руб;
  • АКБ – 1500 рублей.

Если требуется бо́льшее время резерва или у нас более мощный регистратор, то задача может стать не то, чтобы нетривиальной, но весьма дорогостоящей.

Например, даже для того, чтобы обеспечить резерв для нашего скромного регистратора в течение суток, потребуется аккумулятор порядка 65 ампер/час (12-15 тыс. рублей) и соответствующий бесперебойный блок питания (6-10 тыс. рублей).

В сумме это «удовольствие» обойдется не меньше 20.000 рублей при стоимости регистратора в комплекте с HDD порядка 10 тысяч. То есть в 2 раза дороже основного оборудования. Кстати, это иллюстрирует и сложности создания .

Теперь что касается блока с выходным напряжением 220 Вольт. Поскольку в нашем случае требуется источник мощностью 30-50 Вт, то компьютерный ИБП по мощности не подойдет (линейка начинается от 500 ВА, что для нас явно много).

Лучше всего обратить внимание на «бесперебойники» для котлов отопления. Например, источник бесперебойного питания TEPLOCOM-50+ от компании Бастион при использовании внешнего аккумулятора 26А/ч «продержит» наш видеорегистратор 4 часа

Стоит он около 4000 рублей плюс АКБ.

Например, источник бесперебойного питания TEPLOCOM-50+ от компании Бастион при использовании внешнего аккумулятора 26А/ч «продержит» наш видеорегистратор 4 часа. Стоит он около 4000 рублей плюс АКБ.

Как видите, по деньгам 1 час резерва обходится примерно одинаково вне зависимости от того по какому напряжения мы обеспечиваем бесперебойного питания.

2010-2021 г.г.. Все права защищены.
Материалы, представленные на сайте, имеют ознакомительно-информационный характер и не могут использоваться в качестве руководящих документов

Как справиться с падением напряжения

Одним из главных параметров при выборе блока питания является его максимальный выходной ток. К примеру, если используется внешняя камера с ИК-подсветкой, она будет потреблять ток в пределах 500 мА. У аналогичного устройства без подсветки (для установки в помещении) этот показатель в два раза ниже (250-300 мА). При выборе блока питания следует закладывать определённый запас на потери.

Минимизации потерь мощности можно добиться несколькими способами:

  1. Увеличение сечения кабеля.

    Потребление в строенной сети (3 камеры с потреблением по 350 мА) в совокупности составляет 1,05 Ампера. Запас прочности по току в 20% в сумме даёт цифру 1,3 мА.

    Технические параметры каждой камеры по мощности должны быть не меньше 0,5 мА. Идеальный вариант, если на выходе блок питания оборудован встроенным регулятором напряжения. Так легче добиться правильных показателей при сложной конфигурации сети.

  2. Этот вариант целиком пригоден для случаев, когда между источником и сервером с одной стороны, и камерой с другой – минимальное расстояние. Как правило, ограничением является несущий объект (стена здания). Вывести кабель на открытый воздух просто, а вот объединить все БП для того, чтобы запитать от одного источника, не представляется возможным.

  3. Установка камер с питающим напряжением 24 Вольт.

    Применение камер с рабочим напряжением 24 Вольт позволяет достигать высокой длины питающей линии. Это следует из закона Ома, чем выше напряжение тем меньше сила тока протекает по проводнику при одинаковой потребляемой мощности, а чем меньше ток, тем меньше падение напряжения на внутреннем сопротивлении кабеля.

Установка блоков питания в непосредственной близости от регистраторов, а в идеале – камер. Это позволит справиться с потерями напряжения на пути от источника к камере. Индивидуальные параметры напряжения можно регулировать на любом участке кабеля, если использовать регулируемые источники. Финансовые расходы в этом случае целиком оправданы, так как 70% случаев выхода из строя оборудования объясняются реакцией на перепады напряжения в питающей сети.

Источники питания со стабилизаторами напряжения оборудованы большим количеством выдохов с индивидуальными параметрами настройки.

Подводя итоги, следует отметить, что идеальным вариантом для многокамерной системы является приобретение БП с удвоенным количеством разъёмов (4 камеры – 8 гнёзд). Цель – установка дополнительного стабилизирующего оборудования без использования отдельного источника питания во избежание потерь напряжения.

Жёсткие условия работы системы (бесперебойное функционирование большого количества камер в режиме 24/7) обусловливают использование только источников бесперебойного питания в металлическом корпусе, с обязательным резервом площади под установку дополнительных аккумуляторов.

Собираем бесперебойник

Наглядная схема модульного ИБП своими руками:

Итак, процесс сборки пошагово:

  1. Для начала нужно убедиться, что батареи рабочие. Вольтметром проверяем напряжение. Оно не должно быть ниже 2.7 В. Для нашего ИБП хватит двух батареек.
  2. Доводим уровень заряда до 100 %.
  3. В пластиковом корпусе вырезаем места для установки выключателя и контактного разъема для блока питания.
  4. К припаянным проводам батареек нужно впаять предохранители, выбираем в зависимости от источника потребления, не забудьте взять с запасом. Этим мы исключим случайное короткое замыкание.
  5. Все открытые места нужно надежно заизолировать. Для этого хорошо подойдет специальная термоусадка.
  6. Питающие батареи соединяем вместе в один блок изолентой.
  7. В пластиковом боксе вырезается окно для вольтметра.

  8. С помощью термопистолета приклеиваем датчик к корпусу. Этим же клеем заизолировать места вывода проводов.
  9. На аккумулятор закрепляется контроллер заряда. В этом варианте применен двусторонний скотч.
  10. Провода к контроллеру припаиваются к плате контроллера. Бесперебойник, схема которого видна ниже, почти готов.

  11. Затем соединяется вся схема нашего ИБП.
  12. К выходу обязательно припаять конденсатор. Этим мы защитим схему от микробросков и сделаем выравнивание рабочей частоты прибора. Для подбора не забываем, что на 1 Ватт выходной мощности требуется 100 микроФарад.

  13. Выставляем выходное напряжение на 12 вольт с помощью переменного резистора. Именно такое напряжение необходимо для питания роутера.
  14. Все элементы закрываем в коробку и ставим новый самодельный ИБП на зарядку.

ИБП выпускаемые в сборе

Наиболее простым способом обеспечить бесперебойным питанием систему видеонаблюдения будет покупка обычного ИБП. Ведь, в сущности, любой регистратор — тот же компьютер, функции которого ограничены одной нишей применения. Самое главное, чтобы параметры мощности бесперебойника укладывались в расчет, приведенный ранее и были достаточны для обеспечения энергией всего комплекса оборудования.

Что касается функциональности, здесь достаточен начальный уровень бесперебойника, главное, чтобы аккумулятор был емок и поддерживал максимальную длительность работы. Вообще, существует три вида ИБП, различающихся по нишам применения:

  1. Резервные или начальные бесперебойники.
    По-английски названия класса будет off-line, back-UPS или standonly. Их функций достаточно для обеспечения бесперебойного питания с частичным выравниванием токовых импульсов на выходе. Низкая цена и простота конструкции вытекает из только одной возможной реакции ИБП при нарушении энергоснабжения — выполнение перехода на питание от батареи.
  2. Бесперебойники линейно-интерактивного типа (англ. Line-interactive).
    Расширенная версия предыдущих. Главное отличие — улучшенный стабилизатор напряжения и повышенная скорость перехода на питание от батареи.
  3. ИБП с двойным преобразованием напряжения. Предназначены для бесперебойного снабжения серверов и критичного оборудования. Позволяют в горячем режиме подключать дополнительную нагрузку, без ухода в защиту. Обычно изготавливаются в корпусах, предназначенных для размещения в компьютерные стойки. Из-за своей функциональности, дороги, но обеспечивают наилучшее энергообеспечение за счет двойного преобразования напряжения. Внутренний блок питания сначала превращает переменный ток 220 В в постоянный 12 В, от которого дополнительно подпитывается аккумулятор. Затем встроенный инвертор из 12 В производит обратное преобразование в 220 В, которое уже и идет на внешнюю нагрузку. По-английски такие ИБП называются on-line или double conversation.

На текущий момент основными игроками рынка России стали «IPPON», «Powercom», «Cyberpower», «Энергия». Никаких претензий к качеству какого-либо производителя из перечисленных замечено не было.

Теперь, что касается дополнительных функций ИБП. К примеру, таких, как «мягкое» отключение питания. То есть, когда в бесперебойнике кончается батарея, он через кабель отправляет сигнал на ведомое устройство, чтобы оно «правильно» завершило работу. Эта функция есть у всех видов БП. Вот только толку от нее для видеонаблюдения никакого. Нет или очень редко встречается контроль UPS в видеорегистраторах, а видеокамерам все равно как их выключат.

Номинальное и реальное потребление ПЭВМ

При выборе источников бесперебойного питания следует учитывать номинальное и реальное потребление устройств. Например, в компьютерах используется блок питания с увеличенной мощностью как минимум в 2 раза, потому что система в разных режимах потребляет различное количество энергии. Когда устройство находится в режиме ожидания и не запущены никакие процессы, энергопотребление минимально.

Стоит запустить программу 3D-моделирования, потребляемая мощность увеличивается в разы. Примерно то же самое происходит с камерами. В дневное время для их работы требуется меньше энергии, в ночное ввиду использования ИК подсветки – больше. Для питания камер системы видеонаблюдения рекомендуется устанавливать бесперебойники. Их мощность как минимум на 30-40% больше потребляемой, а величина должна быть указан именно в ваттах.

Бесперебойник 12 В для роутера

Конечно, основная функция ИБП для компьютеров — сохранение данных и возможность штатно отключить питание устройства от сети.

Но. В наш век цифровых технологий стандартный ноутбук может переждать в автономном режиме до 3–5 часов, пока не включится снова электричество.

Ноутбуком пользоваться можно, но без интернета. Почему? Просто тока в сети нет, и он тоже не работает. Но кабельные лини интернета работают.

А мы так привыкли к интернету, что когда отключают свет, становится как то неуютно без «мировой паутины».

Так никто и ничто не мешает сделать ИБП хотя бы для роутера. Тем более это совсем не сложно и сделать бесперебойник своими руками домашнему умельцу вполне реально.

Как рассчитать мощность ИБП

Расчет мощности ИБП для построения системы видеонаблюдения осуществляется в зависимости от количества подключаемых устройств. Также следует учесть небольшой запас на возможность расширения комплекса. Например, в нем будет задействовано 4 камеры и один роутер, обеспечивающий доступ в интернет. Соответственно, для обеспечения стабильного питания подобной системы потребуется источник с мощностью не менее 50 Вт с учетом 10% запаса. Как правило, менее 300 ВА UPS не продаются.

Помните, когда предстоит рассчитать характеристики ИБП, учитывайте показания в вольт-амперах, которые отличаются от привычных в √2. При покупке блоке питания, необходимо учитывать запас, так как все производители указывают предельные значения своего оборудования.

Аккумулятор 18650 и его разновидности

Основной элемент будущего бесперебойника это аккумулятор литий-ионного типа 18650. По форме и размерам — аналог стандартных пальчиковых батареек ААА или АА.

Емкость пальчиковых аккумуляторов находится в границах 1600–3600 мАч. С выходным напряжением в 3.7 В.

Есть несколько разновидностей батарей класса 1865. Различия только по химическому составу:

  1. Литий-марганцевые (Lithium Manganese Oxide).
  2. Литий-кобальтовые (Lithium Cobalt Oxide).
  3. Литий-железо-фосфатные (Lithium Iron Phosphate или феррофосфатные).

Все они с успехом применяются:

  • в телефонных зарядках;
  • в ноутбуках;
  • фонариках и так далее.

Типы источников бесперебойного питания


Ellipse ECO Range

Источником бесперебойного питания называется устройство, которое оснащено электронным блоком коммутации и аккумулятором. Электроника осуществляет оперативное переключение с сети на автономное питание в случае пропадания сетевого напряжения. Также некоторые модели могут регулировать амплитуду питания  в моменты просадки и внезапных всплесков энергии.

В зависимости от целевого использования все ИБП как для систем видеонаблюдения, так и для другого оборудования условно можно разделить на несколько больших групп по определенным признакам. При выборе стоит определиться, для каких случаев требуется питание. Соответственно, оно может быть резервным, On Line или линейно-интерактивным.

Резервные источники – используются на случай длительного пропадания основного питания. Называются UPS Back UPS. Второй тип – линейно-интерактивные. Также имеют название Smart UPS. Кроме простого переключения с сети на АКБ обладают дополнительными функциями: контроль энергопотребления,  установка времени включения и режимов регулирования выходного напряжения.

Источники питания типа On Line. К ним относятся блоки, которые работают постоянно, выполняя роль стабилизатора.

Резервный ИБП

Резервным блоком питания называется устройство, которое имеет в своем составе аккумулятор и схему автоматического заряда. Переключение на него происходит каждый раз при полном пропадании напряжения питания в сети. Используется для длительной работы оборудования. Требуют использования более энергоемких аккумуляторных батарей.

Так как для питания видеокамер требуется не более 12 В, то рационально использовать ИБП не с выходным напряжением 220В, чтобы потом его опять преобразовать в нужное значение. Намного эффективнее установить автономный блок питания с выходным пониженным до 12В. Можно напрямую запитать от АКБ с таким уровнем, исключив необходимость дополнительного преобразования из низкой амплитуды в высокую.

Кроме питания камер, также следует обеспечить бесперебойным питанием и стационарный компьютер. Для него кроме 12В также требуется 5В и 3.3В. Обеспечить такими напряжениями будет сложнее. Именно поэтому чаще устанавливаются обычные бесперебойники с высоким выходным уровнем напряжения.

Линейно-интерактивный ИБП или SmartUPS

Данная категория устройств бесперебойного питания для системы видеонаблюдения является более приспособленной к перегрузкам и провалам. Блоки питания имеют более сложную электронику, которая отслеживает любые изменение напряжения. Устройство способно самообучаться с целью оптимизации питания.

Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания отличаются сложной схемной реализацией. В их состав обычно входят:

  • Стабилизатор напряжения широкого предела. Если в обычных блоках амплитуда напряжения составляет от 180 до 260 В, то такие устройства смогут обеспечить стабильную синусоиду с амплитудой  220В в пределе входных напряжений от 160 до 310 В.
  • Подобные ИБП могут самостоятельно регулировать ток потребления от аккумуляторных батарей, что зависит от величины нагрузки. Данное свойство позволяет продлить время автономной работы батареи в несколько раз.
  • Обладает наибольшей скоростью реакции переключения между сетью и резервным питанием, что исключает вероятность возникновения нежелательных помех.

Источники бесперебойного питания, выполненные по технологии SmartUPS, оснащены интеллектуальной системой регулирования выходного напряжения. Можно вручную настроить максимальный и минимальный пороги переключения.

OnLine ИБП

При использовании бесперебойника для видеонаблюдения типа On Line обеспечивается регулярное стабильное питание камер от встроенного аккумулятора. Тот, в свою очередь, постоянно заряжается от сети. Особенность подобных ИБП заключается в отсуствии скачков, связанных с переключением, скорость перехода с сетевого на аварийное питание не играет значения, потому что нагрузка питается уже от встроенного АКБ. Сложность системы в нужде грамотно распределять и регулировать мощность, одновременно, восстанавливая заряд. Данные источники отличаются усложненной конструкцией, что привело к повышению окончательной стоимости.

Как это будет работать

У роутеров есть свои штатные блоки питания. В этой схеме мы его убрали и заменили на 9 вольтовый. От такого напряжения работает новое устройство.

Или более подробно. Новым 9-ти вольтовым блоком питания подается напряжение на повышающий преобразователь, который работает в паре с балансным контроллером заряда. Напряжение 12 Вольт в штатном режиме идет для питания роутера.

Но если произойдет отключение тока, наш контроллер заряда переключит работу ИБП от встроенных батарей. По мере использования аккумуляторов, их выходное напряжение будет падать. Чтобы избежать их полного разряда, контроллер отключит работу в тот момент, когда выходное напряжение достигнет 2.7 В.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий