O uso de cabeamento estruturado em CFTV

O uso de cabeamento estruturado em CFTV

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Outubro de 2017 Edição do Mês

Da Redação


Sistemas de CFTV foram originalmente dimensionados para que o sinal de vídeo de uma câmera fosse transmitido até um monitor através de um cabo coaxial com 75 ohms de impedância. Esse cabo foi denominado como RG-59/U. RG (radio guide) era uma nomenclatura utilizada para cabos de RF na norma MIL-STD-196E; 59 era um número sequencial (era o 59º cabo a ser denominado) e o U significava que era de uso utilitário.

Segundo a norma, seu diâmetro externo é de 6,6 mm. Relativamente espesso, se considerarmos que é muito comum termos que passar 16 ou mais desses cabos em um único eletroduto, como quando entram na sala de segurança.

Para resolver esse problema, uma empresa americana teve a brilhante ideia de utilizar cabos de rede CAT 5 para transmitir o sinal de vídeo. Para isso ela criou baluns que adaptavam a impedância de 75 ohms da câmera para a impedância de 100 ohms dos cabos UTP e vice versa, levando o sinal de vídeo a até 300 m de distância.

Essa ideia foi imediatamente aceita pelo mercado de CFTV, pois além do cabo de rede ter um diâmetro externo menor (cerca de 5,25 mm), ainda possibilitava transmitir o sinal de vídeo de até 4 câmeras em um mesmo cabo, pois possui 4 pares. Sendo assim, ao invés de se passar 16 cabos de 6,6 mm em um eletroduto, passavam-se apenas quatro cabos de 5,25 mm!

Isso propiciava uma grande redução no custo de infraestrutura e do próprio cabeamento.

Mas a história não ficou por aí; seu próximo lançamento foi um balun que, utilizando os quatro pares de um cabo, conseguia enviar também alimentação para as câmeras.

Depois vieram os baluns ativos, que requerem alimentação, porém alcançam alguns quilômetros de distância.

 

O aumento da largura de banda

Quando esses baluns foram inventados, há mais de 15 anos, a resolução das câmeras era cerca de 330 TVL, ocupando uma largura de banda de apenas 4,13 MHz. 

Porém, quando a resolução horizontal das câmeras de vídeo começou a aumentar, a largura de banda necessária aumentou proporcionalmente.

Por exemplo, para uma câmera de 420 HTVL, são necessários 5,25 MHz de largura de banda; para 600 HTVL, 7,5 MHz.

O gráfico abaixo mostra a largura de banda necessária para cada valor de resolução horizontal:

 

 

O problema é que esse aumento de resolução vai de encontro às limitações físicas dos baluns. Vamos pegar como exemplo as especificações típicas de um balun passivo muito comum por aqui, fabricado por empresas chinesas:

 

 

Repare que a resposta de frequência especificada é de 0 a 6 MHz, para uma distância máxima de 300m.

No máximo 6 MHz de largura de banda? Então, de acordo com o gráfico acima, baluns passivos cortarão qualquer resolução acima de 480 HTVL!

Isso significa que se você pretende fazer uma instalação de CFTV com baluns passivos e cabo par trançado, não adianta utilizar câmeras com resolução superior à 480 HTVL, pois qualquer resolução acima disso será filtrada pelos baluns.

 

Já este outro fabricante de baluns prefere mostrar a resposta de frequência conforme a distância através de um gráfico onde, na curva “Distância Máxima Passivo”, temos:

  • Em vermelho, até 100 m de distância para 480 linhas de resolução;
  • Em verde, para uma resolução de 600 HTVL, apenas 30 m!
  • Em amarelo, para uma distância de 300 m, apenas 235 linhas de resolução!

Ou seja, para câmeras de maior resolução, não se pode utilizar cabos UTP com baluns passivos para distâncias muito longas.

Uma saída seria utilizar baluns ativos no lado do cabo que chega ao DVR pois, como são amplificados, aceitam uma largura de banda maior.

Porém, um balun ativo custa cerca de 4 a 5 vezes mais que um par de baluns passivos, podendo inviabilizar o projeto.

Então teremos que voltar a utilizar o antigo (e grosso) cabo coaxial RG-59 para instalar câmeras de maior resolução?

Estava pesquisando uma alternativa para essa situação quando, em conversa com o Christian, fiquei sabendo que a Digital Security tem um novo parceiro, a Beta Cavi, uma empresa italiana especializada em cabos de alta qualidade, que está entrando no mercado brasileiro.

Entrei em contato com a Beta Cavi para conhecer seus produtos e percebi que a linha HD4 de cabos coaxiais poderia ser uma boa solução.

Os cabos coaxiais da linha HD 4 têm o condutor central de cobre puro, diâmetro externo de apenas 3,3 mm ─ metade do diâmetro do cabo RG-59 e ainda mais finos que um cabo RG59 mini (4mm) ─  e possuem uma opção híbrida, onde o cabo coaxial é acompanhado por dois cabos elétricos, nas cores preta e vermelha, com bitolas que vão de 2 x 0,5 mm2 até 2 x 2,5 mm2, para levar a alimentação DC até as câmeras.

 

 

 Veja as especificações neste link: http://www.betacavi.com/pt/

 Verifiquei que os substitutos mais adequados para o cabo par trançado seriam os modelos:

  • HD 4019 (somente coaxial) para passagem apenas do sinal de vídeo;
  • HD 4205, um cabo coaxial híbrido com 2 condutores de 0,5 mm2, para substituir a opção do cabo UTP levando sinal de vídeo e alimentação.

A Beta Cavi gentilmente me cedeu para testes um rolo desses cabos e também um rolo de seu cabo UTP modelo BNUTP5E.

Medi então a atenuação do sinal de vídeo nos dois tipos de cabo, coaxial e UTP, para frequências de 1 a 10 MHz, obtendo o gráfico abaixo:

 

 

Pelo gráfico, pode-se perceber que, a partir de 2 MHz, a atenuação do sinal de vídeo é muito maior no cabo UTP, pois o cabo coaxial não sofre o corte nas altas frequências causado pelo próprio cabo UTP e também pelos baluns, obrigatórios no cabo UTP.

Mas também existem outros motivos que fazem o cabo HD 4019 ser uma escolha melhor:

  • Não necessita de baluns, a conexão é direta;
  • Menos componentes no caminho, maior confiabilidade;
  • Mais adequado para conexão outdoor – os métodos de conexão utilizados nos cabos UTP (bornes de parafuso ou de pressão, conector RJ45) não oferecem o nível de proteção IP adequado  para uso externo, pois não impedem a penetração de poeira e umidade na conexão, que sofrerá  oxidação com a ação do tempo;
  • Elimina a necessidade de se acomodar um balun perto da câmera – para se tentar minimizar os problemas da conexão outdoor acima mencionados, esse balun teria que ser acomodado em uma caixa com proteção IP66;
  • Elimina a necessidade de se acomodar muitos baluns perto do DVR;
  • Instalação mais simples e mais limpa;
  • Economia obtida pela não necessidade dos baluns (aquisição, infraestrutura e instalação);
  • É certo que quatro cabos CAT5e ocupam bem menos espaço do que 16 cabos coaxiais Beta Cavi HD 4019. Porém, a infraestrutura necessária para ambos os casos é a mesma. Veja os diagramas abaixo, em escala:
    • Quatro cabos CAT5e ficam no limite de espaço disponível em um eletroduto de ½”:

 

Ou seja, não podem ser instalados nesse diâmetro de eletroduto.

  • O próximo diâmetro disponível para o eletroduto, o de ¾”, já acomoda com folga os 4 cabos CAT5e:

 

 

 

  • Mas o eletroduto de ¾” também consegue acomodar perfeitamente os 16 cabos coaxiais Beta Cavi HD 4019:

 

Ou seja, o custo de infraestrutura para se passar 4 cabos Cat5e ou 16 cabos coaxiais Beta Cavi HD 4019 é o mesmo.

E, para envio do sinal de vídeo e alimentação, por que compensa utilizar-se o cabo BetaCavi HD 4205 ao invés do cabo UTP?

Além dos mesmos motivos acima explanados para o cabo HD 4019 (exceto pelo último):

  • Seu diâmetro externo total é de 6,8 mm ─ cerca de 1,5 milímetros mais espesso que um cabo CAT 5 ─ e seus 2 cabos de 0,5 mm2 têm uma resistência de 3,77 ohms / 100 m, menor que a de um par de cabos do cabo CAT 5 (4,25 ohms / 100 m), atingindo uma distância cerca de 12 % maior:

 

Cabo

Resistência Ω/100m

Corrente de consumo da câmera (A)

0,1

0,2

0,3

0,5

0,8

1

Beta Cavi HD 4205  2 x 0,5 mm2  

3,77

159,15

79,58

53,05

31,83

19,89

15,92

UTP  2 x (2x24 AWG) 

4,25

141,18

70,59

47,06

28,24

17,65

14,12

 

Simulando uma instalação

Suponha que você precisa instalar quatro câmeras com canhão IR de 20m de alcance em um perímetro a 50, 75, 100 e 125 m da sala de segurança.

Usando-se os quatro pares de um único cabo par trançado, a instalação ficaria assim:

 

 

 

Você teria que “sangrar” o cabo a cada 25 m, escolher um par e fazer uma emenda com outro trecho de cabo UTP até cada câmera:

DVR -> Balun -> cabo UTP -> emenda -> cabo UTP -> Balun - > câmera

Utilizando-se quatro cabos HD 4019 da Beta Cavi, a instalação ficaria bem mais limpa e simples, sem emendas nem baluns:

 

 

DVR -> BNC -> cabo HD 4019 -> BNC - > câmera

E a alimentação das câmeras?

Se você quisesse usar um cabo UTP para cada câmera, enviando também a alimentação pelo cabo, não iria conseguir, pois conforme a tabela acima, a distância máxima permitida seria de 47 m (uma câmera com canhão IR de 20m consome cerca de 300 mA) e a primeira câmera já está a 50 m de distância.

Porém, isso seria perfeitamente possível com a linha HD4 da Betacavi:

  • Para a primeira câmera, a 50 m do DVR: 50 m de cabo Beta Cavi HD 4205 (2 x 0,5 mm2);
  • Para a segunda câmera, a 75 m do DVR: 75 m de cabo Beta Cavi HD 4207 (2 x 0,75 mm2);
  • Para a terceira câmera, a 100 m do DVR: 100 m de cabo Beta Cavi HD 4210 (2 x 1,00 mm2);
  • Para a quarta câmera, a 125 m do DVR: 125 m de cabo Beta Cavi HD 4215 (2 x 1,50 mm2);
  • Ou, para facilitar a aquisição e simplificar a instalação, utilizar um único tipo de cabo, o HD 4215, para todas as câmeras.

Conclusão

Para receber o sinal de vídeo e enviar alimentação para câmeras com resolução horizontal superior a 480 linhas, os cabos da Beta Cavi oferecem a solução mais econômica, mais simples e mais eficiente.

 

https://www.youtube.com/watch?v=KHgyRvJYtb0

 

 

Claudio de Almeida é consultor especializado em CFTV e mantém um site com informações sobre essa área (www.institutocftv.com.br). Formado em Engenharia Eletrônica, atua há 18 anos no mercado de segurança, tendo passado por empresas como Graber, Siemens e Gravo.

 

Fábio Ricardo Ambrósio

Business Development Manager

 

Website : www.betacavi.com

Email : vendas@betacavi.com

 

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