監控用雲臺及解碼器

監控用雲臺

雲臺就是兩個交流電機組成的安裝平臺,可水平和垂直的運動。但要注意區別於照相器材中的雲臺概念。照相器材的雲臺一般來說只是一個三腳架,只能通過手來調節方位;而監控系統所說雲臺是通過控制系統在遠程可控制其轉動及移動方向的。雲臺轉動速度衡量雲臺檔次高低重要指標。雲臺水平和垂直方向是由兩個不同的電機驅動的,因此雲臺的轉動速度也分爲水平轉速和垂直轉速。由於載重的原因,垂直電機在啓動和運行保持時的扭矩大於水平方向的扭矩,在加上實際監控時對水平轉速的要求要高於垂直轉速,因此一般來說雲臺的垂直轉速要低於水平轉速。

 

雲臺類型

按使用環境分爲室內型和室外型,主要區別是室外型密封性能好,防水、防塵,負載大。

按安裝方式分爲側裝和吊裝,就是把雲臺是安裝在天花板上還是安裝在牆壁上。

按外形分爲普通型和球型,球型雲臺是把雲臺安置在一個半球形、球形防護罩中,除了防止灰塵干擾圖像外,還隱蔽、美觀、快速。

按照可以運動功能分爲水平雲臺和全方位(全向)雲臺。

按照工作電壓分爲交流定速雲臺和直流高變速雲臺。

按照承載重量分爲輕載雲臺、中載雲臺和重載雲臺。

按照負載安裝方式分爲頂裝雲臺和側裝雲臺。

根據使用環境分爲通用型和特殊型。通用型是指使用在無可燃、無腐蝕性氣體或粉塵的大氣環境中,又可分爲使用型和室外型。最典型的特殊型應用是防爆雲臺。

 

內部結構

全方位雲臺內部有兩個電機,分別負責雲臺的上下和左右各方向的轉動。其工作電壓的不同也決定了該雲臺的整體工作電壓,一般有交流 24V、交流220V及直流24V。當接到上、下動作電壓時,垂直電機轉動,經減速箱帶動垂直傳動輪盤轉動;當接到左、右動作電壓時,水平電機轉動並經減速箱帶動雲臺底部的水平齒輪盤轉動。  雲臺需要說明的是雲臺都有水平、垂直的限位栓,雲臺分別由兩個微動開關實現限位功能。當轉動角度達到預先設定的限位栓時,微動開關動作切斷電源,雲臺停止轉動。限位裝置可以位於雲臺外部,調整過程簡單,也可以位於雲臺內部,通過外設的調整機構進行調整,調整過程相對複雜。但外置限位裝置的雲臺密封性不如內置限位裝置的雲臺。

室外雲臺與室內雲臺大體一致,只是由於室外防護罩重量較大,使雲臺的載重能力必須加大。同時,室外環境的冷熱變化大,易遭到雨水或潮溼的侵蝕。因此室外雲臺一般都設計成密封防雨型。另外室外雲臺還具有高轉矩和扼流保護電路以防止雲臺凍結時強行起動而燒燬電機。在低溫的惡劣條件下還可以在雲臺內部加裝溫控型加熱器。

 

轉動速度

交流雲臺使用的是交流電機,轉動速度固定,一般爲水平轉動速度爲4°/秒~6°/秒,垂直轉動速度爲3°/秒~6°/秒。有的廠家也生產交流型高速雲臺,可以達到水平15°/秒,垂直9°/秒,但同一系列雲臺的高速型載重量會相應降低。  雲臺直流型雲臺大都採用的是直流步進電機,具有轉速高、可變速的優點,十分適合需要快速捕捉目標的場合。其水平最高轉速可達40~50°/秒,垂直可達10~24°/秒。另外直流型雲臺都具有變速功能,所提供的電壓是直流0至36V之間的變化電壓。變速的效果由控制系統和解碼器的性能決定,以使雲臺電機根據輸入的電壓大小做相應速度的轉動。常見的變速控制方式有兩種,一種是全變速控制,就是通過檢測操作員對鍵盤操縱桿控制的位移量決定對雲臺的輸入電壓,全變速控制是在雲臺變速範圍內實現平緩的變速過渡。另外一種是分檔遞進式控制,就是在雲臺變速範圍內設置若干擋,各檔對應不同的電壓(轉動速度),操作前必須先選擇所需轉動的速度檔,在對雲臺進行各方向的轉動操作。

 

轉動角度

雲臺的轉動角度尤其是垂直轉動角度與負載(防護罩/攝像機/鏡頭總成)安裝方式有很大關係。雲臺的水平轉動角度一般都能達到355°,因爲限位栓會佔用一定的角度,但會出現少許的監控死角。當前的雲臺都改進了限位裝置使其可以達到360°甚至365°(有5°的覆蓋角度),以消除監控死角。用戶使用時可以根據現場的實際情況進行限位設置。例如安裝在牆壁上的壁裝式,即使雲臺具有360°的轉動角度,實際上只需要監視雲臺正面的180°角度,即使轉動到後面方向的180°也只能看到安裝面(牆壁),沒有實際監控意義。因此壁裝式只需要監視水平180°的範圍,角裝式只需監視270°的範圍。這樣避免雲臺過多地轉動到無需監控的位置,也提供了雲臺的使用效率。   雲臺頂裝式雲臺的垂直轉動角度一般爲+30°至-90°,側裝的垂直轉動角度可以達到±180°,不過正常使用時垂直轉動角度在+20°至-90°即可。

 

載重量

雲臺的最大負載是指垂直方向承受的最大負載能力。攝像機的重心(包括防護罩)到雲臺工作面距離爲50mm,該重心必須通過雲臺迴轉中心,並且與雲臺工作面垂直,這個中心即爲雲臺的最大負載點,雲臺的承載能力是以此點作爲設計計算的基準。如果負載位置安裝不當,重心偏離迴轉中心,增大了負載力矩,實際的載重量將小於最大負載量的設計值。因此雲臺垂直轉動角度越大,重心偏離也越大,相應的承載重量就越小。  雲臺雲臺的載重量是選用雲臺的關鍵,如果雲臺載重量小於實際負載的重量不僅會使操作功能下降,而且雲臺的電機、齒輪也會因長時間超負荷損壞。雲臺的實際載重量可從3kg到50kg不等,同一系列的雲臺產品,側裝時的承載能力要大於頂裝,高速型的承載能力要小於普通型。

 

環境指標

室內使用的雲臺的要求不高,雲臺的使用環境的各項指標主要針對室外使用的雲臺。其中包括使用環境溫  雲臺度限制、溼度限制、防塵防水的IP防護等級。一般室外環境使用的雲臺溫度範圍爲-20℃至+60℃,如果使用在更低溫度的環境下,可以在雲臺內部加裝溫控型加熱器使溫度下限達-40℃或更低。溼度指標一般爲95%不凝結。防塵防水的IP等級應達到IP66以上。IP防護等級的高低反映了設備的密封程度,主要指防塵和液體的侵入,它是一種國際標準,符合1997年的BS5490標準和1976年的IECS529標準。IP後的第一個數值表示抗固體的密封保護程度,第二位表示抗液體保護程度,第三位表示抗機械衝擊碰撞。另外在實際使用中應根據環境選擇使用相適合的材料和防護層,如鐵質外殼不適合使用在潮溼和具有腐蝕性的環境中。

 

特殊用途

雲臺的應用範圍很廣,各種特殊行業也對雲臺產品有一定的需求,由於使用環境特殊因此需要雲臺產品具有滿足現場環境特殊防護性能,常見的有水下型、高溫型、低溫型、防腐型和防爆型。特殊雲臺對使用的材料、防護等級、防護方式等都有嚴格的要求,並必須遵守相應的行業特殊標準。其中以防爆型雲臺最爲突出。

 

雲臺與解碼器

變焦鏡頭可以實現焦距、光圈、遠近的監控畫面變化,雲臺可以實現左右、上下、自動等監控位置變化,解碼器是一種可以把變焦鏡頭、雲臺、報警信號等控制信號與主機之間以485互相連接的設備,解碼器負責解碼485信號,然後執行相應的動作。

 

解碼器結構

 

主要有:

地址撥碼開關、協議撥碼開關、波特率撥碼開關、RS485通信接口、交流電源輸入、雲臺控制輸出、鏡頭控制輸出等。

 

解碼器內部示意圖

 

解碼器的鏈接

 

IP Camera的輸出485信號與解碼器相連,如果協議匹配,即可對雲臺及變焦鏡頭的控制。

 

雲臺控制協議

主要有如下通信協議:

1、PELCO-D

2、PELCO-P




這裏的使用的PELCO-D協議來自PELCO公司

PELCO(派爾高),始創於1957年,美國南加州;正式成立於1987年6月1日的PELCO公司,作爲引領業界潮流的視頻監控產品製造商,始終如一地爲全球客戶提供全系列高品質、專業的視頻監控系統產品及相關設備。公司總部位於美國加州Clovis,是當地規模最大的企業之一,亦是世界上最大的視頻監控系統產品製造商。

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