IP-enheter som VoIP-telefoner, trådlösa åtkomstpunkter, Pan-Tilt-Zoom (PTZ) säkerhetskameror har medfört många fördelar för människors liv i olika aspekter. Normalt drivs IP -enheter via vanlig AC -ström eller via Ethernet -kablar med PoE -teknik i utomhusmiljöer. Idag kommer vi att ta itu med frågan om att driva IP-enheter utomhus och utforska olika energilösningar för långdistansdistribution utomhus.
Välj PoE framför nätström när du driver IP -enheter
En av de största utmaningarna med att driva IP -enheter utomhus är bristen på tillgängliga nätuttag. Platser där människor planerar att installera enheterna har inte nödvändigtvis elektrisk infrastruktur tillgänglig vid varje slutpunkt. Dessutom ökar omgivningstemperaturen för utomhusinställningar också risken för överhettning i kraftenheter. Växelström genererar vanligtvis högre elektriska strömmar, vilket gör den mer benägen att överhettas och gnista vilket kan orsaka potentiella bränder och kraftöverskott. När den oansvarigt används eller appliceras under en lättantändlig omständighet kommer den att explodera när laddaren värms upp.
Power over Ethernet (PoE) -teknologi ger både elektrisk ström och dataanslutning (10/100/1000 Mbps) till terminalenheterna på twisted-pair-Ethernet-kablage på ett maximalt avstånd på 100 m, vilket eliminerar behovet av ytterligare elektrisk infrastruktur och traditionell kabeldragning med stor flexibilitet vid installation. Dessutom har PoE bara en relativt låg spänning på 60V med en användarvänlig plug-and-play-design, vilket gör installationen enklare och snabbare med minskade elektriska risker och minskade kostnader för att anlita professionella elektriker. Jämfört med den traditionella strömförsörjningen som växelström behöver PoE inte en separat kraftledning för att driva terminalenheterna, vilket bidrar till en betydande minskning av installationskostnaderna med en mer pålitlig och säkrare strömanslutning.
Hur levererar PoE Omkopplare ström till IP -enheter?
Ett komplett PoE -system består av två delar: kraftförsörjningsutrustning (PSE) och drivna enheter (PD). PSE avser enheter som levererar ström till de anslutna enheterna med olika PoE -standarder för att underlätta installation och hantering i olika scenarier, från kommersiella applikationer som VoIP -telefoner, IP -kameror till industriella applikationer som passerkontrollsystem. De vanligaste PSE: erna är omkopplare (även kända som endspans) och PoE-injektorer (midspans), mellanliggande enheter som levererar ström från/till icke-PoE-enheter. Bland annat har PoE -omkopplare utvecklats som ett effektivt medium för både ström- och dataanslutning för IP -enheter via en enda Ethernet -kabel. Å andra sidan är PD -enheter enheter som tar emot ström från PSE, klienten för hela PoE -systemet. Dessutom kommer de flesta drivna enheter att ha en extra kontakt för externa strömförsörjningar som en säkerhetskopia om PoE -strömsystemet går sönder.
Arbetsprocess för PoE -omkopplare för strömförsörjningar
Följande steg är arbetsprocessen för PoE -switchar för att leverera ström till PD: er.
Detektering av PD: erna I början kommer PoE-omkopplaren att skicka en korrekt spänningspuls till terminalenheterna för att detektera om den elektriska strömmen är kompatibel mellan PSE och PD, eller med andra ord för att kontrollera om fjärrenheterna är PoE- kompatibel eller inte. Om svaret är negativt kommer strömställaren inte att leverera ström till de defekta terminalenheterna (endast dataöverföring tillåten) för att förhindra potentiella skador på enheter som inte är PoE. Det är värt att nämna att denna förhandlings- eller kommunikationsprocess endast är tillgänglig i aktiva PoE-omkopplaren , vilka är klassade som IEEE 802.3af, IEEE 802.3at eller IEEE 802.3bt-kompatibla, medan passiva PoE-omkopplaren , även kända som icke-standard omkopplaren, följer inte någon IEEE -standard och levererar ström till PD: er vid en viss spänning oavsett kompatibilitet.
Klassificering av PD: er för att förhindra överbelastning av terminalenheterna som förkortar livslängden för de anslutna enheterna kan IEEE-klagomål PD grovt kategoriseras i olika klasser beroende på deras effektbehov för att förhindra att terminalenheter drar mer ström än de faktiskt behöver. PoE-klasser spelar en avgörande roll för att säkerställa effektiv kraftfördelning genom att mäta mängden effekt som en PD kräver och därigenom låta PSE omfördela överskottsström till mer energisugna terminalenheter för att uppnå optimal fördelning av befintlig effekt. Och det är något som inte bör försummas att uppmätt effekt på PSE alltid är något högre än PD för spänningsförlust som tillskrivs effektförlust (effektförlust som värme). Omkopplaren klassificerar automatiskt PD: erna på rankningarna 0-8 och levererar ström till enheterna i enlighet därmed. En terminal som klassificeras som klass 3 kommer att få 6,49-12,95 watt effekt, medan PSE faktiskt kommer att leverera 15,4 watt, med en effektförlust på minst 2,45 watt. Följande diagram visar mängden effekt som tilldelats olika klasser.
Börja med att stänga av strömmen: Efter att ha mätt mängden effekt som varje terminalenhet behöver, kommer omkopplaren att ge en låg spänning till PD: erna (vanligtvis mindre än 15 mikrosekunder) och sedan gradvis öka till hela 48V DC-effekten. Efter att spänningen har höjts till 48V, kommer PoE -omkopplaren att ge avbrottsfri ström till PD: erna. På så sätt kan antingen PSE eller PD få maximalt effektskydd för att förhindra situationer med överbelastning eller underbelastning. Eftersom omkopplaren är hot-swappable med enkel plug-and-play-installation kan användare byta eller koppla bort enheten utan att ta enheten offline eller koppla bort strömmen. När den drivna enheten tas bort eller kortsluts (överbelastad eller slut på energibudget), kommer PoE-omkopplaren att stänga av strömförsörjningen (vanligtvis inom 0,3-0,4 sekunder) och återgå till detekteringsproceduren för att säkerställa den pågående funktionen av enheter.
4 sätt att driva IP -enheter utomhus med PoE -utrustning
Som tidigare nämnts är det inte bara omöjligt att använda växelström för att installera utomhus-IP-enheter (inga tillgängliga nätuttag) utan också (överhettningsexplosion). Men alla dessa faror kan elimineras genom att använda PoE för att säkerställa normal funktion hos både PSE och PD.
#1inomhus strömförsörjningsutrustning+en solid kopparkabel
Med PoE kan människor på distans tillhandahålla stabila och pålitliga strömkällor till terminalenheterna i en klimatkontrollerad inställning (dvs. kontrollrummet) genom att helt enkelt ansluta PSE: erna (PoE-omkopplare, injektorn etc.) till terminalenheterna via en enda koppar kabel (Cat5/6). Men kom ihåg att välja rena koppar-Ethernet-kablar framför kopparklädda aluminiumkablar (CCA) eftersom CCA-kablar drabbas av större avskrivningar än massiva kopparkablar, vilket leder till betydande dämpning och återöverföring. Ännu värre är att CCA -kablar har allvarligt DC -motstånd med mer kraft omvandlad till värmeenergi under överföring. Tvärtom, massiva kopparkablar lider mindre signal- och effektförlust över långdistansdata och kraftöverföring med immunitet mot ogynnsamma väderförhållanden eller frätande element.
#2 PoE ++ omkopplare+PoE utomhus omkopplare som en genomströmnings omkopplare+Ethernet kablar
Normalt stöder standard PoE-omkopplare endast IEEE 802.3af/at med en maximal strömförsörjning på 12,95/25,5W, så en PoE ++-omkopplare rekommenderas starkt för att driva mer krävande terminalenheter eller flera enheter med låg effekt som statiska övervakningskameror. I motsats till PoE- och PoE+ -enheter levererar PoE ++ omkopplare ström i en två/fyra-tvinnad kopparkabel med en maximal strömförsörjning på upp till 51W under typ 3 och 71W under typ 4 till fjärr-IP-enheter. Det är allmänt erkänt att det maximala avståndet för Ethernet -kabeln är 100m/328ft, så en extra PoE omkopplare kan användas som ett överföringsstopp för förlängning, för utomhus PoE -omkopplaren kan ta emot energi från en annan PoE omkopplare och ge ström till PD: erna . Installationen är ganska enkel: anslut den inomhus PoE ++ omkopplaren till den externa omkopplaren med en 100m Ethernet -kabel och anslut sedan utomhusbrytaren till terminalenheterna med en annan kabel.
#3mediakonverterare+fiberkablar+PoE -switch med SFP -kortplatser+Ethernet -kabel
En av de mindre nedgångarna i PoE vid distribution över långa avstånd är att dess hastighet gradvis kommer att försämras (sakta ner till 10 Mbps/s) när avståndet ökar, medan fiberoptiksystemet har ett världsberömt rykte för höghastighetsdataöverföring över långa sträckor (upp till 10 km-80 km) med en hastighet av 1000 Mbps/s (kommer att äventyras om du använder inte kompatibla routrar eller enheter). Eftersom fiberkablar överför data genom ljus (laser eller LED) är det immun mot elektromagnetisk störning som minskar risken för dämpning (signalförlust). För att installera IP -enheter med fiberoptiska kablar behövs en mediakonverterare och SFP -transceivrar för att konvertera de digitala signalerna till optiska signaler, eller vice versa. Och för enkel installation rekommenderas det starkt att använda förslutna fiberoptiska kablar. Eftersom fiberkablar endast överför data, behövs en strömförsörjning för att driva PoE omkopplaren vid nätverkets kant. Anslut först mediaomvandlaren (ansluten till strömmen) med PoE omkopplaren utomhus genom att sätta in transceivrarna i SFP-facken på båda sidor och använda förslutna kablar för anslutning; slå sedan på utomhus PoE -omkopplaren och anslut den till PD: erna med en Ethernet -kabel.
#4 media converter+fiberkablar+PoE utomhus media converter+Ethernet kabel
Spänningsfall (VD) är ett vanligt problem vid kabeldragning över långa sträckor, särskilt på större fastigheter (dvs. gårdar). Det är förlusten av spänning i slutet av en kabelkörning som orsakas av strömmen som går genom ett likströmsmotstånd. Faktum är att kablar av valfri längd eller storlek har viss likströmsmotstånd, vilket kommer att växa i proportion när avståndet ökar. Och tekniskt sett, när kopparkablarna värms upp på grund av en högre ström eller en plötslig temperaturhöjning, ökar också deras motstånd, vilket leder till ett högre spänningsfall. För mycket VD kommer att resultera i dålig prestanda för PoE -utrustning på grund av låg spänning och ibland orsaka säkerhetsrisker (överhettning och ljusbågar). För att minska strömförlusten i en krets behövs större kopparkablar, och det rekommenderas starkt att använda VD-kalkylatorn för att ta reda på den optimala kabelstorleken för att minska onödig strömförlust samtidigt som den är kostnadseffektiv. En annan lösning är att förkorta nätsladdens längd genom att flytta strömkällan tillbaka till nätverkets kant. PoE-mediaomvandlaren är utformad för digital-optisk signalomvandling samtidigt som den kan ge ström till terminalenheterna (en gång ansluten till strömkällan). Och en effektregulator är förkonstruerad för att säkerställa stabil effekt oavsett spänningsfluktuationer. Anslut först mediaomvandlaren med PoE utomhusmediekonverteraren med förterminerade fiberkablar; slå sedan på PoE -mediaomvandlaren och anslut den till terminalenheten.
Felsökning av PoE -strömförsörjning
Om PoE stängs av utan orsak rekommenderas följande steg för diagnos:
1. Kontrollera om de enheter som drivs stöder PoE —— Inkompatibla eller icke-PoE-enheter kan inte ta emot PoE-ström från PSE, och oöverträffade anslutningar kommer att bränna ner enheterna.
2.Kontrollera om PD: erna överskrider maximal strömförsörjning —— Om PSE bara stöder IEEE 802.3at med en maximal strömförsörjning på 30W per port (25,5W till PD: erna), en PD som kräver mer effekt än 25,5 W kan då inte få tillräckligt med ström för att starta. Vid oansvarig användning kan den anslutna enheten skadas av underbelastning och instabil ström.
3. Kontrollera om watten för alla anslutna enheter överstiger effektbudgeten —— En 16-portars PoE omkopplaren med en effektbudget på 200W kan samtidigt driva 12 enheter med standard PoE/IEEE 802.3af (12 × 15.4W = 184.8W <200W ) men kan bara driva 6 enheter med PoE+/IEEE 802.3at standard (6 × 30W = 180W <200W) åt gången.
