لقد رأيت الكثير من مشاريع كاميرات PTZ الشمسية تفشل لأن الفنيين اختاروا الجهد الخاطئ. تعمل الكاميرا بشكل جيد على الطاولة. ولكن بعد تشغيل 50 قدمًا من الكابل إلى عمود بعيد، لن يتم تشغيلها حتى. المشكلة؟ انخفاض الجهد استهلك كل الطاقة قبل وصولها إلى الجهاز.
اختيار 24 فولت بدلاً من 12 فولت يقلل من فقدان الإرسال إلى 25٪ فقط مما ستحصل عليه مع 12 فولت. يحدث هذا لأن مضاعفة الجهد تقلل التيار إلى النصف، وفقدان الطاقة يتبع مربع التيار (I²R). بالنسبة لتشغيل كابل بطول 50 قدمًا، تحافظ أنظمة 24 فولت على جهد ثابت بينما تفشل أنظمة 12 فولت غالبًا في تلبية الحد الأدنى من متطلبات الجهاز.
مقارنة جهد كاميرات PTZ الشمسية 12 فولت مقابل 24 فولت كفاءة الإرسال
إذا كنت تقوم بتركيب أجهزة عالية الطاقة متعددة كاميرات PTZ1 مع وحدات 4G في مواقع خارج الشبكة، فإن اختيار الجهد لا يتعلق بالكفاءة فقط. يتعلق الأمر بما إذا كان نظامك سيعمل على الإطلاق. دعني أشرح بالضبط كيف يؤثر الجهد على تكاليف الكابلات الخاصة بك، وموثوقية النظام، والأداء طويل الأجل.
جدول المحتويات
هل سيقلل نظام 24 فولت بشكل كبير من “انخفاض الجهد” في كابل الطاقة الخاص بي بطول 50 قدمًا؟
اعتقدت في السابق أن انخفاض الجهد كان مجرد إزعاج بسيط. ثم شاهدت مشروعًا بقيمة 15000 دولار على وشك الانهيار لأن الكاميرات كانت تعيد التشغيل باستمرار. كان لدى العميل أربع وحدات PTZ موزعة عبر مزرعة، كل منها على بعد 15 مترًا من الألواح الشمسية. في كل مرة حاولت فيها الكاميرا التكبير أو تشغيل أضواء الأشعة تحت الحمراء الخاصة بها، كان الجهد ينخفض إلى أقل من 11 فولت وتتعطل الوحدة بأكملها.
نعم، يقلل نظام 24 فولت من انخفاض الجهد بنسبة 75٪ مقارنة بـ 12 فولت لنفس حمل الطاقة وحجم الكابل. عندما تضاعف الجهد، تقلل التيار إلى النصف. نظرًا لأن انخفاض الجهد يساوي التيار مضروبًا في المقاومة (V=IR)، فإن تقليل التيار إلى النصف يقلل مباشرة من انخفاض الجهد. لكن فقدان الطاقة (الحرارة) ينخفض بشكل أكثر دراماتيكية لأنه يتبع I²R.
مخطط مقارنة انخفاض الجهد 24 فولت مقابل 12 فولت كابل طويل المسافة
الفيزياء وراء انخفاض الجهد
يحدث انخفاض الجهد لأن كل سلك له مقاومة. عندما يتدفق التيار عبر هذه المقاومة، يتم “استهلاك” بعض الجهد لتسخين السلك بدلاً من تشغيل الكاميرا الخاصة بك.
الصيغة بسيطة: انخفاض الجهد = التيار × المقاومة
إليك ما يهم: تظل المقاومة كما هي لسلك معين. لكن التيار يتغير بناءً على جهد نظامك.
إذا كانت كاميرا PTZ الخاصة بك تسحب 60 واط من الطاقة:
- عند 12 فولت: التيار = 60 واط ÷ 12 فولت = 5 أمبير
- عند 24 فولت: التيار = 60 واط ÷ 24 فولت = 2.5 أمبير
الآن لنفترض أن كابل بطول 50 قدمًا (ذهابًا وإيابًا = 100 قدم) لديه مقاومة 0.5 أوم:
- عند 12 فولت: انخفاض الجهد = 5 أمبير × 0.5 أوم = 2.5 فولت
- عند 24 فولت: انخفاض الجهد = 2.5 أمبير × 0.5 أوم = 1.25 فولت
يفقد نظام 24 فولت نصف الجهد. ولكن إليك الجزء الحاسم: تحتاج الكاميرا الخاصة بك إلى حد أدنى من الجهد للعمل. معظم كاميرات PTZ المزودة بـ وحدات 4G2 تحتاج إلى 11 فولت على الأقل للتمهيد بشكل صحيح.
التأثير الفعلي على استقرار النظام
لنستخدم أرقامًا فعلية من تركيب نموذجي لكاميرا PTZ تعمل بالطاقة الشمسية:
| جهد النظام | طول الكابل | مقياس السلك | سحب التيار | انخفاض الجهد | الجهد عند الكاميرا | الحالة |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 12V | 50 قدمًا | 14 AWG | 5 أمبير | 2.5 فولت | 9.5 فولت | فشل (أقل من 11 فولت كحد أدنى) |
| 12V | 50 قدمًا | 10 AWG | 5 أمبير | 1.0 فولت | 11.0 فولت | هامشي (لا يوجد هامش أمان) |
| 24 فولت | 50 قدمًا | 14 AWG | 2.5 أمبير | 1.25 فولت | 22.75 فولت | ممتاز (هامش أمان كبير) |
| 24 فولت | 50 قدمًا | 16 AWG | 2.5 أمبير | 2.0 فولت | 22.0 فولت | جيد (هامش كافٍ) |
لاحظ شيئًا مهمًا: نظام 12 فولت بسلك 14 AWG يفشل تمامًا. ستحتاج إلى الترقية إلى سلك 10 AWG (الذي يكلف 3 أضعاف ويكلف ضعف الوزن) فقط لتلبية الحد الأدنى لمتطلبات الجهد بالكاد.
يعمل نظام 24 فولت بشكل جيد حتى مع سلك 14 AWG الأرق. يمكنك حتى استخدام 16 AWG ولا يزال لديك الكثير من هامش الجهد.
لماذا هامش الأمان مهم
كاميرات PTZ لا تسحب طاقة ثابتة. عندما تتحرك الكاميرا أو تميل أو تنشط مصابيح الأشعة تحت الحمراء، يزداد التيار. قد تسحب الكاميرا التي تسحب 3 أمبير عادةً 6 أمبير لفترة وجيزة أثناء حركة سريعة.
مع نظام 12 فولت يعمل على حافة تحمل الجهد الخاص به، تتسبب هذه الزيادات في التيار في انخفاض الجهد إلى ما دون الحد الأدنى. يعيد معالج الكاميرا الضبط. تفقد وحدة 4G الاتصال. تحصل على إعادة تشغيل عشوائية يكاد يكون من المستحيل تشخيصها عن بُعد.
يمنحك نظام 24 فولت مساحة للتنفس. حتى أثناء ذروة سحب التيار، تحافظ على جهد كافٍ للحفاظ على استقرار كل شيء.
تأثيرات درجة الحرارة على مقاومة الكابل
إليك شيء ينساه معظم المثبتين: تزداد مقاومة السلك مع درجة الحرارة. في ضوء الشمس المباشر، يمكن أن يصل الكابل الأسود الذي يمتد على طول عمود إلى 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت) أو أعلى.
مقاومة النحاس3 تزداد بحوالي 0.4٪ لكل درجة مئوية. الكابل الذي يكون أكثر سخونة بـ 30 درجة مئوية من درجة حرارة الغرفة سيكون لديه مقاومة أعلى بحوالي 12٪. هذا الانخفاض في الجهد البالغ 1.25 فولت عند 24 فولت يصبح 1.4 فولت. لا يزال مقبولاً. لكن هذا الانخفاض الهامشي البالغ 1.0 فولت عند 12 فولت يصبح 1.12 فولت، مما يدفع الكاميرا إلى ما دون عتبة التشغيل الخاصة بها.
هذا هو السبب في أن أنظمة 12 فولت التي تعمل بشكل جيد خلال الصباح البارد تبدأ في الفشل في حرارة الظهيرة.
هل يمكنني استخدام أسلاك أرق وأكثر مرونة مع إعداد شمسي 24 فولت لتوفير تكاليف التركيب؟
أتذكر حساب تكلفة الكابل لمشروع يتكون من 20 كاميرا. جاء عرض سعر النحاس مقاس 10 AWG بسعر 2.80 دولار للقدم. بالنسبة لـ 4000 قدم من الكابل، فهذا يعني أكثر من 11000 دولار فقط للسلك. سأل العميل عما إذا كانت هناك أي طريقة لخفض هذه التكلفة دون المساس بالموثوقية.
نعم، تسمح لك أنظمة 24 فولت باستخدام سلك أرق بمقدار 2-3 مقاسات من الأنظمة المكافئة بجهد 12 فولت مع الحفاظ على نفس نسبة انخفاض الجهد. هذا يقلل عادةً من تكاليف الكابل بنسبة 40-60٪ ويجعل التركيب أسهل بكثير لأن السلك الأرق أخف وزناً وأكثر مرونة. بالنسبة لمسافة تشغيل تبلغ 50 قدمًا تحمل 60 واط، يمكنك استخدام مقاس 14 AWG بجهد 24 فولت بدلاً من مقاس 10 AWG بجهد 12 فولت.
تركيب سلك رفيع مرن لنظام كاميرات مراقبة بالطاقة الشمسية بجهد 24 فولت
اقتصاديات مقاس السلك
تزداد تكلفة السلك بشكل كبير كلما انتقلت إلى مقاسات أسمك. يحدث هذا لأنك تشتري المزيد من النحاس، والنحاس باهظ الثمن.
إليك تفصيل الأسعار لمقاسات الأسلاك الشائعة (تكاليف تقريبية لكابل خارجي ثنائي الموصل):
| مقياس السلك | التكلفة لكل قدم | الوزن لكل 100 قدم | المرونة | الاستخدام النموذجي لـ 12 فولت | الاستخدام النموذجي لـ 24 فولت |
|---|---|---|---|---|---|
| 16 AWG | $0.45 | 3.2 رطل | مرن جداً | مسافات قصيرة فقط (أقل من 10 أقدام) | مسافات متوسطة (تصل إلى 30 قدمًا) |
| 14 AWG | $0.70 | 5.1 رطل | مرن | تشغيلات قصيرة (حتى 15 قدمًا) | تشغيلات طويلة (حتى 60 قدمًا) |
| 12 AWG | $1.10 | 8.1 رطل | معتدل | مسافات متوسطة (تصل إلى 30 قدمًا) | تشغيلات طويلة جدًا (100 قدمًا+) |
| 10 AWG | $2.80 | 12.8 رطل | صلب | تشغيلات طويلة (حتى 50 قدمًا) | نادرًا ما تكون مطلوبة |
| 8 AWG | $4.20 | 20.3 رطل | صلب جدًا | تشغيلات طويلة جدًا (100 قدمًا+) | نادرًا ما تكون مطلوبة |
بالنسبة لتلك التشغيلة التي يبلغ طولها 50 قدمًا والتي ذكرتها سابقًا، فإن التبديل من 10 AWG إلى 14 AWG يوفر لك 2.10 دولار لكل قدم. على مدى 50 قدمًا، يبلغ ذلك 105 دولارات لكل كاميرا. مع 20 كاميرا، توفر 2100 دولار على الكابل وحده.
توفير تكاليف العمالة للتركيب
السلك الأرق لا يكلف أقل للشراء فحسب. بل يكلف أقل للتركيب.
سلك 10 AWG صلب وثقيل. تشغيله عبر مجاري الأسلاك يتطلب شخصين. ثني الزوايا الضيقة حول المنعطفات غالبًا ما يتطلب مسدسات حرارية أو أدوات خاصة. إنهاء الأسلاك السميكة في أطراف براغي يستغرق وقتًا أطول ويتطلب أحيانًا حلقات توصيل.
سلك 14 AWG مرن بما يكفي لشخص واحد للتعامل معه. يمر عبر مجاري الأسلاك بسهولة. ينحني حول المنعطفات بدون أدوات. يتم إنهاؤه بسرعة في أطراف براغي قياسية.
في مشروع مكون من 20 كاميرا، يمكن أن يكون فرق العمالة 2-3 ساعات لكل كاميرا. بسعر 75 دولارًا في الساعة لعمالة التركيب الماهرة، يمثل ذلك توفيرًا إضافيًا يتراوح بين 3000 دولار و 4500 دولار.
المزايا الميكانيكية
السلك الأرق له فوائد عملية حقيقية تتجاوز التكلفة:
المرونة: يمكن لسلك 14 AWG إجراء انحناءات حادة بزاوية 90 درجة دون أن يتجعد. هذا مهم عند توجيه الكابلات عبر صناديق توصيل مزدحمة أو حول العوائق على عمود.
الوزن: يزن تشغيل بطول 100 قدم من كابل 10 AWG ما يقرب من 13 رطلاً. نفس الطول من 14 AWG يزن 5 أرطال فقط. عندما تحمل الكابلات لأعلى سلم بارتفاع 30 قدمًا، فإن هذا الفرق مهم.
توافق الموصلات: تم تصميم العديد من وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية ومحطات الكاميرا لسلك 14-16 AWG. غالبًا ما يتطلب إدخال سلك 10 AWG في هذه المحطات محولات أو تجعيدًا مخصصًا.
ملء الموصل: تحدد قوانين الكهرباء مقدار الأسلاك التي يمكنك تشغيلها عبر موصل4. السلك الأرق يعني أنه يمكنك تشغيل المزيد من الدوائر عبر نفس الموصل، أو استخدام موصل أصغر (أرخص).
العقبة: لا تزال بحاجة إلى التحجيم المناسب
التحويل إلى 24 فولت لا يعني أنه يمكنك استخدام أي سلك رفيع عشوائي. لا تزال بحاجة إلى حساب انخفاض الجهد والتأكد من بقائه ضمن الحدود المقبولة (عادةً 3% أو أقل).
القاعدة العامة: لنفس نسبة انخفاض الجهد، يمكنك استخدام سلك بمقاومة 4 أضعاف عند 24 فولت مقارنة بـ 12 فولت. نظرًا لأن مقاومة السلك تتضاعف تقريبًا لكل 3 مقاسات مقياس، فهذا يعني أنه يمكنك استخدام سلك أرق بمقدار 2-3 مقاسات.
ولكن تحتاج أيضًا إلى التحقق من سعة التيار5 (القدرة على حمل التيار). على الرغم من أن أنظمة 24 فولت تسحب تيارًا أقل، إلا أنك لا تزال بحاجة إلى سلك سميك بما يكفي للتعامل مع هذا التيار بأمان دون ارتفاع درجة الحرارة. بالنسبة لمعظم تطبيقات PTZ الشمسية التي تسحب 2-4 أمبير، فإن 14 AWG أكثر من كافٍ.
متى لا يكون السلك الأرق مناسبًا
هناك مواقف لا يجب عليك فيها تقليل حجم السلك حتى مع 24 فولت:
تشغيلات طويلة جدًا (أكثر من 100 قدم): حتى عند 24 فولت، ستحتاج إلى سلك أسمك للحفاظ على انخفاض الجهد مقبولاً.
أحمال عالية الطاقة (أكثر من 100 واط لكل كاميرا): تسحب الكاميرات ذات الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء أو السخانات الكبيرة تيارًا أكبر. احسب انخفاض الجهد الخاص بك.
بيئات قاسية: إذا كان الكابل الخاص بك سيتعرض للحرارة الشديدة أو سوء الاستخدام المادي أو القوارض، فإن السلك الأسمك يوفر متانة أكبر.
التوسع المستقبلي: إذا كنت قد تضيف المزيد من الكاميرات أو الأجهزة ذات الطاقة الأعلى لاحقًا، فإن زيادة حجم السلك الآن أرخص من استبداله لاحقًا.
هل كفاءة تحويل الكاميرا أفضل عند تزويدها بـ 24 فولت بدلاً من 12 فولت؟
كان لدي عميل أصر على 24 فولت لأنه قرأ في مكان ما أن “الجهد الأعلى أكثر كفاءة دائمًا”. كان على حق جزئيًا. كفاءة الإرسال أفضل بالتأكيد. ولكن ماذا يحدث داخل الكاميرا نفسها؟ هذا هو المكان الذي تصبح فيه الأمور مثيرة للاهتمام.
كفاءة التحويل الداخلية للكاميرا أقل بنسبة 1-3٪ عادةً عند تزويدها بـ 24 فولت بدلاً من 12 فولت لأن محول DC-DC الداخلي للكاميرا يجب أن يخفض الجهد من جهد أعلى. ومع ذلك، فإن هذه الخسارة الداخلية الصغيرة تتضاءل تمامًا بسبب انخفاض خسارة نقل الكابل بنسبة 50-75٪. كفاءة النظام الإجمالية أفضل بكثير مع 24 فولت لأي تشغيل كابل يزيد عن 10 أقدام.
منحنى كفاءة محول DC-DC الخافض 12 فولت مقابل 24 فولت مدخل
كيف تعمل مزودات طاقة الكاميرا
لا تعمل كاميرات PTZ الحديثة مباشرة على 12 فولت أو 24 فولت. داخل غلاف الكاميرا، توجد مستويات جهد متعددة:
- المعالج الرئيسي: 5 فولت أو 3.3 فولت
- مشغلات المحرك: 12 فولت
- مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء: 3-5 فولت (اعتمادًا على التكوين التسلسلي / المتوازي)
- وحدة 4G: 3.8 فولت إلى 4.2 فولت
- مستشعر الصورة: 1.8 فولت إلى 3.3 فولت
تستخدم الكاميرا محولات DC-DC6 (عادةً محولات خافضة) لخفض جهد الإدخال إلى هذه المستويات المختلفة. هذه المحولات فعالة، ولكنها ليست مثالية. تفقد بعض الطاقة على شكل حرارة.
كفاءة المحول الخافض
نموذجية محول خافض7 تعمل بكفاءة 85-95%. تعتمد الكفاءة على عدة عوامل:
نسبة جهد الإدخال إلى الإخراج: انخفاضات الجهد الأكبر تعني عمومًا كفاءة أقل قليلاً. خفض 24 فولت إلى 5 فولت هو انخفاض أكبر من خفض 12 فولت إلى 5 فولت.
تيار الحمل: المحولات تكون أكثر كفاءة عند 50-80% من تيارها المقنن الأقصى. عند الأحمال الخفيفة جدًا أو الأحمال الثقيلة جدًا، تنخفض الكفاءة.
تردد التبديل: يمكن للمحولات ذات التردد الأعلى استخدام محثات أصغر ولكن قد يكون لديها خسائر تبديل أعلى.
لكاميرا تحتاج إلى 5 فولت داخليًا:
- إدخال 12 فولت: المحول الخافض يخفض 7 فولت (كفاءة ~92%)
- إدخال 24 فولت: المحول الخافض يخفض 19 فولت (كفاءة ~89%)
هذا الفرق البالغ 3% يعني أن كاميرا تسحب 30 واط عند خط 5 فولت الداخلي ستسحب:
- عند إدخال 12 فولت: 30 واط ÷ 0.92 = 32.6 واط من مصدر 12 فولت
- عند إدخال 24 فولت: 30 واط ÷ 0.89 = 33.7 واط من مصدر 24 فولت
نظام 24 فولت يهدر 1.1 واط إضافي داخل الكاميرا. على مدار 24 ساعة، هذا يعادل 26 واط-ساعة من الحرارة الإضافية.
لماذا لا يهم هذا
هذا الـ 1.1 واط الإضافي من الخسارة الداخلية غير ذي صلة تمامًا مقارنة بخسائر الكابلات.
لنستخدم مثالنا السابق: 50 قدمًا من كابل 14 AWG، حمل كاميرا 60 واط.
فقدان الكابل في نظام 12 فولت:
- التيار: 5 أمبير
- انخفاض الجهد: 2.5 فولت
- فقدان الطاقة: 5 أمبير × 2.5 فولت = 12.5 واط
فقدان الكابل في نظام 24 فولت:
- التيار: 2.5 أمبير
- انخفاض الجهد: 1.25 فولت
- فقدان الطاقة: 2.5 أمبير × 1.25 فولت = 3.1 واط
يوفر نظام 24 فولت 9.4 واط في فقدان الكابلات ولكنه يهدر 1.1 واط إضافية في التحويل الداخلي. صافي التوفير: 8.3 واط.
هذا تحسن بنسبة 14% في كفاءة النظام الإجمالية. على مدار 24 ساعة، هذا يوفر 200 واط-ساعة لكل كاميرا. مع أربع كاميرات، توفر 800 واط-ساعة في اليوم. هذا هو الفرق بين الحاجة إلى لوحة شمسية بقدرة 200 واط مقابل لوحة بقدرة 150 واط.
اعتبارات إدارة الحرارة
الحرارة الإضافية المتولدة داخل غلاف الكاميرا من تحويل DC-DC الأقل كفاءة ليست مشكلة عادةً. تم تصميم أغلفة الكاميرات لتبديد 5-10 واط من الحرارة من خلال التبريد السلبي (الغلاف الألومنيوم يعمل كمشتت حراري).
المشكلة الحرارية الأكبر هي في الكابل نفسه في الواقع. تذكر فقدان الطاقة البالغ 12.5 واط في نظام 12 فولت؟ تنتشر هذه الحرارة على طول 50 قدمًا من الكابل. في ضوء الشمس المباشر، يمكن أن يدفع هذا درجة حرارة الكابل إلى مستوى عالٍ بما يكفي لتسريع تدهور العزل.
فقدان الكابل البالغ 3.1 واط في نظام 24 فولت يولد حرارة أقل بكثير، مما يطيل عمر الكابل.
متى تكون الكفاءة الداخلية مهمة بالفعل
هناك سيناريو واحد تصبح فيه الكفاءة الداخلية للكاميرا مهمة: مسارات كابلات قصيرة جدًا (أقل من 5 أقدام) مع كاميرات عالية الطاقة.
إذا كان فقدان الكابل الخاص بك ضئيلًا (لنقل، 0.5 واط)، فإن فقدان التحويل الداخلي الإضافي البالغ 1.1 واط يصبح مهمًا. في هذه الحالة، قد يكون نظام 12 فولت أكثر كفاءة قليلاً بشكل عام.
لكن هذا السيناريو نادر في تركيبات PTZ الشمسية. إذا كانت الكاميرا الخاصة بك على بعد 5 أقدام فقط من اللوحة الشمسية والبطارية، فربما لا تحتاج إلى اتصال 4G أو طاقة شمسية في المقام الأول. ستقوم فقط بتشغيل طاقة التيار المتردد.
الفائز الحقيقي بالكفاءة: وحدات تحكم الشحن MPPT
إليك ما يهم حقًا لكفاءة النظام الشمسي: وحدة التحكم بالشحن الخاصة بك.
جيد MPPT8 تعمل وحدة التحكم بالشحن (تتبع نقطة الطاقة القصوى) بكفاءة 96-98% بغض النظر عما إذا كانت تشحن بنك بطاريات 12 فولت أو 24 فولت. عادةً ما يكون جهد الألواح الشمسية 18-22 فولت للألواح “12 فولت” أو 36-44 فولت للألواح “24 فولت”.
رخيص تعديل عرض النبضة9 تهدر وحدات التحكم (تعديل عرض النبضة) 20-30% من طاقتك الشمسية. الترقية من PWM إلى MPPT توفر طاقة أكبر بكثير من أي فرق بين مدخل كاميرا 12 فولت و 24 فولت.
إذا كنت جادًا بشأن الكفاءة، فأنفق أموالك على وحدة تحكم MPPT عالية الجودة، وليس على القلق بشأن ما إذا كانت كاميرتك تفضل 12 فولت أو 24 فولت.
كيف أختار بين 12 فولت و 24 فولت لنظام به أربع كاميرات PTZ عالية الطاقة؟
لقد انتهيت للتو من تصميم نظام لموقع بناء بأربع كاميرات PTZ موزعة على مسافة 200 متر. كانت كل كاميرا تحتوي على تقريب بصري 40X، ومدى الأشعة تحت الحمراء 800 متر، ووحدة 4G. كان الدافع الأول للعميل هو استخدام 12 فولت لأن “هذا ما تستخدمه بطاريات السيارات”. اضطررت إلى شرح سبب كون ذلك كارثة.
بالنسبة للأنظمة التي تحتوي على أربع كاميرات PTZ عالية الطاقة، اختر 24 فولت إذا كانت أي كاميرا تبعد أكثر من 15 قدمًا عن مصدر الطاقة، أو إذا تجاوز إجمالي طاقة النظام 200 واط، أو إذا كنت بحاجة إلى تقليل تكاليف الكابلات. اختر 12 فولت فقط إذا كانت جميع الكاميرات ضمن 10 أقدام من بنك البطاريات وتحتاج إلى أقصى توافق مع ملحقات السيارات. بالنسبة لمعظم التركيبات الاحترافية، يعتبر 24 فولت هو الخيار الواضح.
مخطط أسلاك بنك بطاريات 24 فولت لنظام كاميرات PTZ شمسي بأربع كاميرات
تحليل ميزانية الطاقة
يمكن لكاميرات PTZ عالية الطاقة المزودة بوحدات 4G ومدى الأشعة تحت الحمراء الطويل أن تسحب تيارًا كبيرًا. دعنا نحسب ميزانية طاقة واقعية:
استهلاك الطاقة لكل كاميرا:
- في وضع الخمول (بدون حركة، بدون أشعة تحت حمراء): 8 واط
- حركة عموم/إمالة نشطة: 15 واط
- باعثات الأشعة تحت الحمراء بكامل طاقتها: 20-30 واط
- وحدة 4G ترسل: 5-6 واط
- سخان (إذا كان مجهزًا ونشطًا): 10-20 واط
هذا يضع الحد الأقصى الإجمالي لكل كاميرا عند 55-80 واط. لأربع كاميرات نشطة في وقت واحد ليلاً، هذا يعني 220-320 واط إجمالي.
عند 12 فولت، الحد الأقصى للتيار = 320 واط ÷ 12 فولت = 26.7 أمبير
عند 24 فولت، الحد الأقصى للتيار = 320 واط ÷ 24 فولت = 13.3 أمبير
هذا التيار البالغ 26.7 أمبير عند 12 فولت شديد. يتطلب كابل مقاس 6 AWG أو أسمك لأي مسافة تزيد عن 30 قدمًا. يقلل نظام 24 فولت التيار إلى النصف، مما يسمح باستخدام كابل مقاس 12-14 AWG لنفس المسافة.
الخاتمة
بعد تصميم عشرات الأنظمة الشمسية PTZ، قاعدتي بسيطة: إذا كنت بحاجة إلى تشغيل كابل الطاقة لأكثر من 15 قدمًا، استخدم 24 فولت.
الفوائد ساحقة:
- انخفاض 75% في فقدان الإرسال
- انخفاض 40-60% في تكاليف الكابلات (أسلاك أرق وأرخص)
- تشغيل مستقر حتى أثناء اندفاعات التيار ودرجات الحرارة المرتفعة
- انخفاض 50% في تيار بنك البطارية (ضغط أقل على البطاريات)
- تحويل جهد سهل إلى 12 فولت باستخدام محول تيار مستمر إلى تيار مستمر $20 إذا لزم الأمر
السبب الوحيد المقنع لاستخدام 12 فولت هو المسافات القصيرة جدًا أو الاعتماد الكامل على المكونات الخاصة بالسيارات التي تعمل بجهد 12 فولت. بالنسبة للآخرين، 24 فولت هو الخيار الاحترافي.
1. نظرة عامة على كاميرات PTZ (التدوير والإمالة والتكبير) وتطبيقاتها. ︎↩︎ 2. صفحة ويكيبيديا حول تقنية النطاق العريض المتنقل 4G. ︎↩︎ 3. شرح المقاومة الكهربائية في الكابلات وكيف تؤثر درجة الحرارة عليها. ︎↩︎ 4. إرشادات لحسابات ملء الموصلات بناءً على الأكواد الكهربائية. ︎↩︎ 5. تعريف وشرح سعة التيار (القدرة على حمل التيار) للموصلات. ︎↩︎ 6. مقال عام حول محولات التيار المستمر إلى مستمر وأنواعها. ︎↩︎ 7. مقال ويكيبيديا حول محولات الخفض (محولات التيار المستمر إلى مستمر خافضة للجهد). ︎↩︎ 8. شرح تتبع نقطة أقصى طاقة المستخدمة في وحدات تحكم الشحن بالطاقة الشمسية. ︎↩︎ 9. شرح التضمين بعرض النبضة واستخدامه في وحدات تحكم الشحن. ︎↩︎