System telewizji CCTV

Transkrypt

1 System telewizji CCTV Andrzej Brzozowski Skrót CCTV pochodzi od angielskich s³ów Closed Circuit TeleVision i oznacza telewizjê po³¹czon¹ w uk³adzie zamkniêtym. Ogólnie CCTV to zespó³ wspó³pracuj¹cych urz¹dzeñ do odbioru, przetwarzania, przekazywania oraz archiwizacji i wyœwietlania obrazu oraz dÿwiêku w obiektach monitorowanych. W sk³ad systemu CCTV wchodz¹: kamery przemys³owe, obiektywy, urz¹dzenia rejestruj¹ce obraz, monitory, zasilacze, przewody transmisyjne lub systemy bezprzewodowe, obudowy, uchwyty i inne akcesoria. Najprostszy i najtañszy domowy zestaw CCTV sk³ada siê z: ma³ej kamery CCD, kabla wielordzeniowego, zasilacza, kabla ze z³¹czem SCART do pod³¹czenia do telewizora lub magnetowidu. Systemy prze³¹czaj¹ce obrazy z wielu kamer mog¹ byæ stosowane na terenie wiêkszych posiad³oœci lub ma³ych przedsiêbiorstw. W artykule opisany zostanie system CCTV zbudowany z niedrogich i dostêpnych podzespo³ów wyposa ony w funkcje, które mo na spotkaæ tylko w profesjonalnych, sterowanych komputerem systemach. Kamera Kamera Kamera Kamera Czujniki ruchu Uk³ad steruj¹cy prac¹ sekwencyjn¹ Uk³ad prze³¹czaj¹cy Uk³ad skanowania czujników ruchu Rys.. Schemat blokowy systemu Magnetowid Uk³ad steruj¹cy magnetowidem i alarmem Alarm System mo e obs³ugiwaæ od do 0 kamer, z których obraz mo e byæ wyœwietlany na kilku monitorach. Na rysunku przedstawiono schemat blokowy systemu. Dla uproszczenia schematu pokazano system z czterema kamerami i czterema czujnikami ruchu. System pozwala na nastêpuj¹ce tryby pracy: automatyczna praca krokowa prze³¹czanie kamer sekwencyjne, wykrywanie ruchu prze³¹czanie kamer sygna³ami z czujników ruchu PIR, prze³¹czanie rêczne. Automatyczna praca krokowa polega na tym, e uk³ad prze- ³¹czaj¹cy prze³¹cza wyjœcia z kamer sekwencyjnie na wejœcie monitora i magnetowidu. Sekwencja krokowa ma regulacjê czasu podgl¹du obrazu dla ka dej kamery. Mo liwe jest wy³¹czenie wybranych kamer z sekwencji. W trybie wykrywania ruchu mo liwe jest lepsze monitorowanie obszaru dziêki zastosowaniu czujników ruchu umieszczonych w zasiêgu dzia³ania kamery. Czujniki ruchu PIR mog¹ byæ dowolnego typu: pasywne, aktywne, ciœnieniowe itp. Alarm wydaje krótkie dÿwiêki w czasie, gdy magnetowid zostaje uruchomiony przez czujnik ruchu i zapisuje obraz. W trybie automatycznej pracy krokowej prze³¹czanie kamer mo e byæ dokonywane tylko przez uk³ad sekwencyjny lub uk³ad sekwencyjny i uk³ad z czujnikami ruchu. W przypadku, gdy oba prze³¹czania dokonywane s¹ razem, prze³¹czanie sekwencyjne jest kontynuowane tak d³ugo, jak d³ugo czujnik ruchu nie wykrywa ruchu w s¹siedztwie kamery. W momencie wykrycia ruchu czujnik za³¹cza kamerê, alarm i magnetowid oraz blokuje prze³¹czanie sekwencyjne. Po ustawionym czasie magnetowid jest wy³¹czany i sekwencyjne prze³¹czanie jest kontynuowane. Mo liwoœæ w³¹czania kamer przez czujniki ruchu jest wielk¹ zalet¹ systemu w porównaniu do systemów wyposa onych tylko w pracê krokow¹. Czujnik ruchu mo e byæ stosowany ze zwyk³ym domowym magnetowidem. Poniewa magnetowid jest w³¹czany tylko w przypadku wyst¹pienia ruchu w pobli u kamery, a okresy czasu pomiêdzy tymi zdarzeniami nie s¹ nagrywane, w trybie longplay mo na nagraæ bardzo wiele zdarzeñ uruchamiaj¹cych czujniki ruchu. Krótki sygna³ dÿwiêkowy emitowany w czasie zdarzenia jest bardzo u yteczny. Obserwator systemu CCTV nie musi ca³y czas œledziæ ekranu monitora. Sygna³ alarmowy mo e byæ wykorzystywany nie tylko wtedy, gdy zdarzenie jest nagrywane, ale równie w celu zwrócenia uwagi obserwatora na ekran monitora. Uk³ad steruj¹cy prac¹ sekwencyjn¹ Na rysunku przedstawiono uk³ad steruj¹cy prac¹ sekwencyjn¹. Uk³ad generuje sygna³y wyjœciowe steruj¹ce uk³adem prze³aczaj¹cym kamery. Uk³ad czasowy IC - NE i licznik dekadowy IC - CD0 generuj¹ impulsy, których d³ugoœæ jest regulowana (maks. do 0 sekund) w ka dym kroku przez potencjometry RRV.

2 C 00n R k IC NE C 00µ/V R 0 D R 0k Prze³¹czniki S-S s³u ¹ do za³¹czania lub wy³¹czania potencjometrów ustawiaj¹cych czas obserwacji przez wybran¹ kamerê. Za³¹czenie prze³¹cznika umo liwia szybkie pominiêcie kamery. Za³¹czenie napiêcia zasilaj¹cego uk³ad powoduje ³adowanie siê kondensatora C i wyzerowanie uk³adu IC. Wyprowadzenie uk³adu IC przyjmuje stan wysoki. Na wyprowadzeniu IC pojawia siê stan wysoki, na pozosta³ych wyjœciach -0 jest stan niski. Czas trwania stanu wysokiego na wyjœciu zale y od ustawienia potencjometru RV. Wyjœcie steruje tranzystorem za³¹czaj¹cym przekaÿnik w uk³adzie prze³¹czaj¹cym kamery. Pierwszy impuls z wyjœcia zmienia stan licznika IC o i na wyjœciu pojawia siê stan wysoki dostarczaj¹c sygna³ steruj¹cy dla nastêpnego przekaÿnika w uk³adzie prze³¹czaj¹cym. Wyjœcie i wszystkie pozosta³e wyjœcia przyjmuj¹ w tym czasie stan niski. Ustawienie potencjometru RV decyduje o czasie trwania stanu wysokiego na wyjœciu. D R k C µ/v IC CD0 R RV RV RV RV S M S M S M S M D D D D 0 D-D N Rys.. Uk³ad steruj¹cy prac¹ sekwencyjn¹ Uk³ad IC licznik dekadowy CD0 mo e dostarczyæ 0 sygna³ów steruj¹cych przekaÿnikami. Po zakoñczeniu impulsu na ostatnim wyjœciu sekwencja rozpoczyna siê od pocz¹tku. W przypadku schematu z rysunku, gdzie wykorzystane s¹ tylko wyjœcia uk³adu IC, rozpoczêcie nowego cyklu wyzerowanie licznika osi¹gniête zosta³o poprzez przy³¹czenie wyprowadzenia 0 (pi¹te wyjœcie licznika) poprzez rezystor R i diodê D do wejœcia zeruj¹cego licznik. Uk³ad skanowania czujników ruchu Na rysunku przedstawiono schemat uk³adu skanowania czujników ruchu. Uk³ad skanowania czujników ruchu mo e posiadaæ 0 wyjœæ. Dla uproszczenia pokazane s¹ tylko cztery z nich. Uk³ad zegarowy IC i licznik IC s¹ wykorzystywane podobnie jak w uk³adzie sekwencyjnym z rysunku. Uk³ad IC pracuje na S 0 -V P C 00n R k C n IC NE R 00k IC CD0 0 wyjœcia czujników ruchu Tr B IC CD R k a b c d 0 R-R x0k IC a D R k D-D N D D C n R k D IC b C 00µ/V R0 00k RV M IC c d IC CD00 R k 0 +V Rys.. Uk³ad skanowania czujników ruchu -V

3 po³¹czenie z modu³em sterowania sekwencyjnego po³¹czenie z modu³em czujników P S D BY D BY Sa R k RL RL RL RL D-D N D D D D VP+ V R k R k R k R k LD LD Tr Tr LD Tr LD Tr S Tr Tr Tr Tr0 R k R k R0 k R k Tr R k Sa Tr R k Man Sb Oba Auto Czujn. Sb Sekw. R k czêstotliwoœci ok. 00kHz i steruje wejœciem licznika IC. Wyjœcia licznika w po³¹czeniu z bramkami uk³adu IC skanuj¹ wyjœcia czujników ruchu. Wyjœcia dla czujników i s¹ typu NC (normalnie zamkniête), wyjœcia i s¹ dla czujników typu NO (normalnie otwarte). Dowolne wyjœcie bramki IC przyjmuje stan wysoki wtedy, gdy stan czujnika ruchu i wejœcie bramki s¹ w stanie wysokim. Nastêpuje to wtedy, gdy odpowiednie wyjœcie z uk³adu IC i wyjœcie odpowiedniego czujnika ruchu przyjmuj¹ stan wysoki. Narastaj¹ce zbocze na wyjœciu bramki IC poprzez jedn¹ z diod D-D i kondensator C podawane jest do wejœcia przerzutnika monostabilnego zbudowanego z bramek b i c uk³adu IC. Przerzutnik wy³¹cza tranzystor TR i zatrzymuje pracê generatora IC powoduj¹c zatrzymanie skanowania czujników ruchu i utrzymanie stanu wysokiego na aktywnym wyjœciu. Wyjœcie to steruje przekaÿnikiem w uk³adzie prze³¹czaj¹cym. Kamera przypisana do danego czujnika ruchu zostaje za³¹czona. Czas pracy kamery jest ustalany w zakresie 0s-0s potencjometrem RV. Gdy tranzystor Tr jest wy³¹czony, normalnie zamkniête (po³¹czone do masy) wyjœcia czujników i przyjmuj¹ stan wysoki na okreœlony okres czasu. Dziêki temu uk³ad IC utrzymuje stan wysoki na wyjœciu niezale nie od stanu wyjœcia czujnika ruchu. W czasie, gdy na wyjœciu jednej z bramek IC jest stan wysoki, na wyjœciu bramki IC jest stan niski, który wykorzystywany jest do wy³¹czenia pracy sekwencyjnej lub kamery powi¹zanej z danym czujnikiem ruchu w zale noœci od po³o enia prze³¹czników S a/b z rysunku. Alarm dÿwiêkowy i magnetowid w³¹czane s¹ przez inne bramki uk³adu IC (wyjœcia tych bramek wyprowadzone s¹ na kontakty i z³¹cza P). Rys.. Pod koniec okresu czasu wyznaczonego po³o eniem potencjometru RV wyjœcia bramek IC b i c powracaj¹ do stanu spoczynkowego przywracaj¹c normalne dzia³anie uk³adu sekwencyjnego lub uk³adu œledzenia czujników ruchu. W danym momencie czasu wybrana mo e byæ tylko jedna kamera i sygna³y odebrane z innych czujników ruchu w czasie dzia³ania kamery s¹ pomijane. Nale y zwróciæ uwagê na fakt, e koñcówki - czujników ruchu s¹ na potencjale wy szym ni masa urz¹dzenia w czasie gdy tranzystor Tr jest wy³¹czony. Je eli przypadkowo koñcówka - zostanie zwarta z koñcówk¹ uk³adu, to aden z czujników ruchu nie bêdzie dzia³a³. przedstawiono na rysunku. Dwa zestawy tranzystorów steruj¹ przekaÿnikami w³¹czaj¹cymi kamery. Tranzystory sterowane s¹ sygna³ami z uk³adu sekwencyjnego i uk³adu czujników ruchu. Trzypozycyjny prze³¹cznik S pozwala na wybór jednego z poni ej wymienionych trybów pracy: kamera w³¹czana tylko przez uk³ad sekwencyjny, kamera w³¹czana tylko przez czujniki ruchu, kamera w³¹czana przez oba uk³ady- uk³ad sekwencyjny i czujniki ruchu. W przypadku, gdy wybrany jest tryb pracy tylko czujnikami ruchu, w momencie, gdy kamera nie jest uruchomiona przez czujnik (nie wykryto ruchu), konieczne jest wybranie jednej z kamer jako domyœlnej aby do monitora by³ podawany jakikolwiek sygna³. Wybór kamery jest dokonywany tranzystorem Tr i prze³¹cznikiem S. W koñcu ka dego cyklu za-

4 trzymania skanowania czujników ruchu tranzystor Tr jest w³¹czany i kamera jest wybierana prze³¹cznikiem S. W przypadku, gdy wybrany jest tryb pracy, w którym kamera jest w³¹czana przez uk³ad sekwencyjny i czujniki ruchu (S w po³o eniu Oba ), przy braku sygna³u z czujników ruchu kamera wybierana jest uk³adem sekwencyjnym. Po otrzymaniu sygna³u z czujnika ruchu, uk³ad skanuj¹cy czujniki przerywa pracê uk³adu sekwencyjnego poprzez wy³¹czenie tranzystora Tr (baz¹ tranzystora steruje sygna³ z wyjœcia bramki IC z rysunku ) i przejmuje sterowanie wybran¹ kamer¹. Dzia³anie uk³adu skanuj¹cego czujniki koñczy siê w momencie zakoñczenia cyklu zatrzymania skanowania. Diody LED- wskazuj¹, która kamera w danym momencie jest aktywowana. Prze³¹cznik S prze³¹cza tryby: automatyczny, rêczny. W przypadku wyboru trybu rêcznego kamera mo e byæ wybrana bezpoœrednio prze³¹cznikiem S. Diody D-D t³umi¹ stany przejœciowe przekaÿników. Prze³¹czanie sygna³ów z kamer Na rysunku przedstawiono przyk³ad uk³adu zasilania i prze³¹czania kamer. Na schemacie z rys.. kamery i zasilane s¹ napiêciem V wytwarzanym przez lokalnie rozmieszczone stabilizatory typu L z napiêcia zasilaj¹cego +V dostarczanego przez zasilacz. Kamery i zasilane s¹ napiêciem +V wytwarzanym przez zasilacze pod³¹czone do napiêcia sieci. Sygna³y z kamer podawane s¹ do przekaÿników RL-RL uk³adu prze³¹czaj¹cego. W przypadku kamery umieszczonej w odleg³ej lokalizacji zastosowano nadajnik i odbiornik sygna³u pracuj¹ce na czêstotliwoœci GHz. Uk³ad przekaÿników wybiera sygna³ do wyœwietlania na monitorze. Pozosta³e sygna³y z kamer s¹ blokowane, aby nie by³o przes³uchów pomiêdzy torami sygna³ów. Wad¹ przedstawionego rozwi¹zania jest du a iloœæ przewodów ekranowanych s³u ¹cych do przesy³ania sygna³u. Na rysunkach i przedstawiono znacznie lepsze sposoby po³¹czenia kamer. PrzekaŸniki RL-RL z rysunku prze³¹czaj¹ napiêcie zasilaj¹ce +V na wybran¹ kamerê. Ka - da kamera wyposa ona jest w lokalny uk³ad z przekaÿnikiem i stabilizatorem napiêcia V. Cewka przekaÿnika w³¹czona jest pomiêdzy masê uk³adu a napiêcie zasilania. Pojawienie siê napiêcia zasilaj¹cego V w uk³adzie lokalnym powoduje za³¹czenie przekaÿnika i podanie do kabla koncentrycznego sygna³u z kamery. Wszystkie inne ni wybrana kamery s¹ w tym czasie od³¹czone od kabla koncentrycznego przenosz¹cego sygna³ i nie s¹ zasilane. Dziêki takiemu po³¹czeniu obci¹ enie Ÿród³a napiêcia zasilania jest minimalne i nie ma przes³u- kamery i RLa Kamera V L Kamera V kamera kamera Kamera Kamera V V Kamera V Kamera Nadajnik L L RLa RL RL RL RL 0Vac 0Vac V System telewizji CCTV Odbiornik V V Uk³ad prze³¹czaj¹cy RL RL RL RL RLa RLa Rys.. Uk³ad zasilania i prze³¹czania kamer L Rys.. Zdalne prze³¹czanie kamer sposób pierwszy kamery i RL Kamera V L Kamera V kamera kamera RL (kolektory tranzystorów Tr-) V RL RL L Rys.. Zdalne prze³¹czanie kamer sposób drugi

5 L Sieæ zasilaj¹ca 0Vac N PE TR 0V/V TR 0V/V chów pomiêdzy sygna³ami z kamer. System przedstawiony na rysunku pracuje poprawnie z kamerami, które maj¹ krótki czas pomiêdzy momentem zasilania kamery a pojawieniem siê sygna³u na wyjœciu. Je eli mamy kamery, które d³ugo siê w³¹czaj¹ po podaniu napiêcia zasilania, lepiej jest zastosowaæ system przedstawiony na rysunku. W tym przypadku kamery s¹ zasilane ca³y czas. PrzekaŸniki uk³adu prze³¹czaj¹cego s¹ tutaj umieszczone w pobli u kamer. Ka dy przekaÿnik jest po³¹czony przewodem z uk³adem steruj¹cym prze³¹czaniem. Kontakty przekaÿnika przy³¹czaj¹ sygna³ z wybranej kamery do kabla koncentrycznego po³¹czonego z monitorem oraz ³¹cz¹ do masy wyjœcia innych kamer. F F BR A BR A C 000µ/V C 00n Rys.. Uk³ad zasilaj¹cy Do z³¹cza P C µ V IC L Tr R k PZ C 00n C µ/v C µ/v R k C 00µ/0V LD IC CD0 R k Stop V V Do magnetowidu S Nagrywanie 0 S Uk³ad zasilania Uk³ad zasilaj¹cy przedstawiono na rysunku. wytwarza dwa napiêcia zasilaj¹ce: +V do zasilania kamer, +V do zasilania uk³adów steruj¹cych. Transformatory TR, TR i bezpieczniki F, F s¹ dobrane tak, aby zapewniæ w³aœciw¹ wydajnoœæ pr¹dow¹ dla systemu. Wa nymi elementami s¹ kondensatory C i C, które musza byæ umieszczone bardzo blisko wyprowadzeñ stabilizatora IC ze wzglêdu na stabilnoœæ uk³adu. Stabilizator typu L mo e byæ zasilany napiêciem z zakresu: 0V. Maksymalny pr¹d wyjœciowy stabilizatora jest równy A. Je eli uk³ad CCTV wymaga wiêkszego pr¹du wejœciowego, to mo na zastosowaæ stabilizator LS, którego wydajnoœæ pr¹dowa wynosi A. Sterowanie magnetowidem i alarmem W opisywanym systemie CCTV mo na zastosowaæ domowy magnetowid pracuj¹cy w trybie longplay z trzygodzinn¹ kaset¹ - co pozwala na nagranie 00 sekund (0 0 =00). Przy czasie dzia³ania jednej kamery ustawionym na 0 sekund pozwala to na nagranie 0 zdarzeñ (00 / 0=0). W przypadku ma³ych instalacji CCTV zatrudnianie osoby do obserwacji kamer jest niepotrzebne. Zastosowanie alarmu uruchamianego sygna³em z czujnika ruchu pozwala na zwrócenie uwagi obserwatora na zdarzenie. C µ/v Rys.. Schemat uk³adu sterowania magnetowidem i alarmem. Na rysunku przedstawiono uk³ad sterowania magnetowidem i alarmem. W uk³adzie zastosowano poczwórny prze³¹cznik typu CD0, którego wyjœcia steruj¹ uruchamianiem i zatrzymywaniem nagrywania. Narastaj¹ce zbocze sygna³u z czujnika ruchu ³aduje kondensator C i za³¹cza tranzystor Tr. Tranzystor zasila g³oœnik piezoelektryczny PZ i wyprowadzenie IC. Podanie napiêcia dodatniego do wyprowadzenia IC powoduje, e impedancja pomiêdzy wyprowadzeniami i zmienia siê z wysokiej na ma³¹. Zmiana ta jest wykorzystywana do w³¹czenia funkcji nagrywania w magnetowidzie. W³¹czenie nagrywania mo e byæ zrealizowane poprzez przy³¹czenie wyprowadzeñ prze³¹cznika Record magnetowidu ( lub jego pilota) do wyprowadzeñ i IC. Kiedy koñczy siê okres nagrywania, wyprowadzenie z³¹cza P zmienia stan na wysoki ³aduj¹c kondensator C. Napiêcie z kondensatora podawane jest do wejœcia IC, co powoduje zmianê impedancji pomiêdzy wyjœciami i z wysokiej na ma³¹. Zmianê t¹ mo na wykorzystaæ do zatrzymania nagrywania pod³¹czaj¹c wyprowadzenia prze³¹cznika Stop magnetowidu (lub jego pilota) do wyprowadzeñ i. Prze³¹czniki S i S s³u ¹ do testowania po³¹czenia z magnetowidem i do zdalnego uruchomienia i zatrzymania nagrywania. }