Escolhendo Cabos Coaxiais para CFTV
Publicado por mpperes em 30-May-2006 22:20 (59997 leituras)
Um sistema de CFTV é constituido por diversos componentes e cada um tem sua importância na obtenção de uma imagem de video de qualidade. Muitos projetistas especificam muito criteriosamente todos os itens de hardware e software do sistema, porém os meios de transmissão normalmente só especificam alguns dados gerais.
A escolha do meio de transmissão mais adequado para o sistema de CFTV é um dos aspectos mais importantes no projeto de um sistema de qualidade e na maioria das vezes este é o item menos entendido e levado em conta. Não adianta possuir os melhores sistemas câmeras com as lentes de maior qualidade ligadas a um poderos processador de vídeo, se o meio de transmissão não for adequado, todo o sistema apresentará imagens de baixa qualidade. A maioria dos problemas comuns de baixa qualidade de imagem pode ser evitado através da seleção do meio de transmissão mais adequado e seguindo os procedimentos e técnicas de instalação corretos.
Tipos de Cabos Coaxiais
O sinal de vídeo de CFTV é normalmente transmitido utilizando-se cabos coaxiais. Os cabos coaxiais foram concebidos para transmitir a banda de frequência completa do sinal de vídeo, com um mínimo de atenuação ou distorção, tornando este tipo de cabo uma ótima opção para CFTV. De qualquer forma existem diversos tipos de cabos coaxiais, e a escolha de um cabo coaxial inadequado pode degradar a transmissão do sinal e muitas vezes até permitir que interferências Eletromagnéticas ou Rádio-Frequências (EMI/RFI) sejam introduzidas no sinal causando altos níveis de ruído. Estes fatores podem acarretar em uma imagem com baixa qualidade.
Existem vários tipos de construções para cabos coaxiais. A compreensão de seus diversos parâmetros e a seleção do cabo adequado para sistemas de CFTV irá eliminar a maioria dos problemas que possam vir a ocorrer em uma transmissão de sinal de vídeo. O sinal de vídeo é a compressão de dois componentes de sinal, um de baixa frequência (informações de pulso de sincronismo horizontal e vertical), e de alta frequência (Sinal de vídeo). Para transmitir este espectro completo de frequências com um mínimo de distorção e atenuação, é importante escolher um tipo de cabo coaxial que possua parâmetros compatíveis com as especificações da transmissão do sinal de vídeo em sistemas de CFTV.
Os parâmetros a considerar são características mecânicas como o material do núcleo condutor, material dielétrica, tipo e material da malha além da capa e isolação. As características elétricas como resistência, capacitância, impedância e atenuação são extremamente críticas para uma operação correta. Abaixo daremos uma descrição de cada um destes componentes:
Núcleo Condutor
O núcleo Condutor ou Condutor Central mais recomendado para as aplicações de CFTV é de cobre nú, fornecendo um ótimo desempenho na transmissão de sinal. Devido ao fato do sinal de video de CFTV ser um sinal de vídeo banda-base (sem modulação) e com componentes com frequências relativamente baixas em comparação com o sinal de vídeo de TV a cabo, a resistência baixa a sinais D.C, que o cobre fornece irão melhorar muito a transmissão do sinal de vídeo.
Os cabos coaxiais também podem ser construídos a partir de um condutor central de aço coberto por uma camada de cobre. O núcleo de aço coberto por cobre fornece uma maior distância de transmissão de sinal, enquanto a cobertura de cobre fornece o caminho para o sinal de RF. Esta técnica de construção é usada devido ao fato de que quanto mais alta a frequência de um sinal eletrônico transmitido, mais próximo da superfície exterior do condutor será o caminho percorrido pelo sinal. Este fenômeno é chamado “efeito skin” (efeito de pele).
Um condutor de aço com cobertura de cobre tem uma resistência D.C. muito mais alta que o cobre puro tem uma atenuação bastante superior aos componentes de baixa frequência do sinal de video de CFTV. De qualquer maneira mesmo tendo um custo mais baixo do que o cabo com cobre puro o não é adequado ao sinal de vídeo banda-base e portanto não é recomendado para a utilização em sistemas de CFTV (Veja a Tabela). Este tipo de cabo normalmente é o ideal para aplicações de TV a cabo onde o sinal é modulado em alta frequências (referente aos canais específicos) e outras aplicações de RF devido as características de transmissão do “efeito pele” para frequências altas.
O gráfico de atenuação mostra claramente a diferença entre os cabos coaxiais de cobre puro e aço coberto por cobre. Verifique as diferenças especialmente a faixa de baixas frequências onde as informações dos pulsos de sincronismo são transmitidas.
Verificamos as grandes diferenças de atenuação entre os dois materiais. Se o cabo escolhido for o de aço com capa de cobrem, ocorrerá uma atenuação nas baixas frequências e os pulsos de sincronismo poderão sofrer perdas significativas, possivelmente ocasionando distorções no sinal de vídeo. Outra regra que deve ser usada na seleção do tipo de construção do núcleo condutor do cabo coaxial é se o tipo de aplicação é para uma câmera fixa ou para um câmera com movimentador pan-tilt. Se o cabo for utilizado para uma câmera de CFTV que ficará com um posicionamento fixo, então um condutor rígido é aceitável. Entretanto, se o cabo for utilizado para o sinal de uma câmera em aplicação com pan-tilt, então a melhor escolha é a utilização de um condutor padrão flexível, pois um condutor rígido irá romper devido a constante movimentação e pressão sobre o cabo no mesmo ponto.
Material Dielétrico
O materia dielétrico de um cabo coaxial é outro ponto que também deve ser considerado com muito cuidado. O material dielétrico e sua composição são pontos críticos de resposta e desempenho dos cabos coaxiais, uma vez que são responsáveis pelas características elétricas como capacitância, velocidade de propagação, impedância e atenuação do cabo. Estes parâmetros irão determinar a intensidade do sinal e distância de transmissão. É recomendada a escolha de dielétricos com propriedades elétricas excelentes como o polietileno ou FEP. Estes materiais irão fornecer uma capacitância mais baixa e uma maior velocidade de propagação. Isto irá resultar em um cabo com características de perdas baixas e atenuação reduzida do sinal. Para melhorar as características elétricas ainda mais é recomendada a utilização de materiais com composição espumada ou celular são recomendados (veja o gráfico).
A blindagem ou malha trançada é a ideal para aplicações de CFTV e tem dois propósitos principais. O primeiro é fornecer uma baixa resistência a sinais D.C. tara o terra e o segundo é fornecer uma blindagem metálica contra interferências externas evitando a distorção do sinal de vídeo. A malha trançada deve ser construída com cobre nú para oferecer um caminho de retorno fácil para D.C.R. (tensão DC reversa). Devendo possuir uma malha com 95% de cobertura ou superior de forma a oferecer uma blindagem adequada contra interferências elétricas externas. Se as características estiverem abaixo disto, normalmente o cabo coaxial não é o ideal para CFTV. Para melhorar a blindagem para a faixa de RFI (rádio-frequência induzida), a colocação de uma folha de aluminio recobrindo o dielétrico é aceitável desde que uma porcentagem alta de malha seja usada para manter o caminho de retorno para D.C.R.Um cabo com a combinação de blindagem com folha de aluminio recobrindo o dielétrico com uma malha de baixa cobertura (veja a figura abaixo) usado normalmente para TV a cabo não é aceitável para CFTV, pois a blindagem de alumínio possui uma resistência do caminho de retorno D.C. muito alta, e a pequena quantidade de malha destes tipos de cabos fornece somente uma baixa porcentagem de cobertura, não oferecendo o tipo de blindagem necessário para a transmissão confiável de um sinal de CFTV.
Capa
A escolha do tipo de capa é normalmente determinada pelo tipo de ambiente onde o cabo será instalado. A capa do cabo tem duas funções principais, a primeira é oferecer a proteção contra os elementos aos quais o cabo pode estar sujeito e a segunda é oferecer uma terminação sólida e resistênte. O PVC é uma boa escolha para a maioria das aplicações localizadas em ambientes internos.
Polietileno é recomendado para aplicações externas onde o cabo possa estar sujeito a elementos de alto grau de umidade, luz do sol, etc, e uma resistência superior é requerida. Nunca instale cabos com classificação interna em caminhos aéreos, diretamente enterrados ou em tubulações subterrâneas. Um cabo com classificação interna não foi projetado para ser instalado nestes ambiantes rigorosos e as suas características elétricas e mecânicas irão se degradar em um curto espaço de tempo e precisarão ser substituidos.
Parâmetros dos Cabos Coaxiais
Os parâmetros dos cabos coaxiais variam dependendo do tipo de construção do cabo. Todos os cabos coaxiais possuem uma impedância característica. A impedância para os equipamentos de CFTV é de 75 ohms, e desta forma para ter um mínimo de perdas, é importante escolher um cabo que também possua uma impedância de 75 ohms. Se um cabo coaxial de outra impedância for utilizado (50 ohms ou 93 ohms por exemplo), ocorrerá a perda de sinal e a reflexão resultando em um sinal com pequena distância de transmissão e baixa qualidade de imagem.
Cabos coaxiais são disponibilizados em diferentes tipos de RG. RG significa Radio Guide e é um termo utilizado no envio de sinais de Rádio Frequência (RF) através de cabos coaxiais. Além disso os cabos coaxiais de 75 ohms são fabricados com diversos tamanhos sendo os mais comuns o RG59, o RG6 e o RG11.
O cabo coaxial RG59 é o mais utilizado por ter menor bitola e ser mais maleável, sendo praticamente um padrão para instalações de pequenas e médias distâncias. O cabo RG11 tem um diâmetro muito maior e um grau de maleabilidade bem menor que o RG59. Já o cabo RG6 está situado entre os dois tipos anteriores em ambas as características. A diferença entre os tipos de cabo RG não está limita somente ao tamanho, mas também as características de atenuação e ainda de distância de transmissão. Tipicamente as limitações de transmissão por cabos coaxiais serão as seguintes:
O cabo RG59 tem o maior grau de atenuação dos três tipos e pode alcançar distâncias máximas entre 230 e 300 metros.
O cabo RG6 tem um grau de atenuação menor que o RG59 e pode alcançar distâncias máximas entre 300 e 450 metros.
O cabo RG11 tem as características de atenuação mais baixas entre os três tipos e pode alcançar distâncias máximas entre 450 e 600 metros.
Estas distâncias são baseadas em cabos com características enquadradas dentro de todas as recomendações anteriores. Caso seja necessária a transmissão de sinais por distâncias superiores a 600 metros, será necessária a instalação de amplificadores de vídeo, ou outro tipo de meio de transmissão como par trançado, ou fibra ótica.
Considerações na instalação
Ambientes internos são o tipo de instalação mais comum para os cabos coaxiais. Seguem alguma pequenas dicas que podem auxiliar muito na instalação de cabos coaxiais:
1. Procure sempre seguir as normas e indicações dos fabricantes para um melhor desempenho dos cabos.
2. Distribua a tensão de esticamento igualmente pelo cabo, evitando puxões excessivos e nunca deixe o cabo esticado. Não exceda o ângulo mínimo de curva, evitando dobrar o cabo. Se a tensão de esticamento ou o ângulo mínimo de dobra foram excedidos o cabo poderá sofrer danos mecânicos e elétricos permanentes.
3. Quando estiver passando cabos por tubulações, sempre faça a limpeza e desobstrução total da tubulação e use lubrificantes específicos para passagem de cabos quando fizer a passagem por tubulações extensas.
Instalações externas requerem técnicas especiais na colocação dos cabos que desta forma irão resistir a ambientes rigorosos. Quando utilizar o cabo em aplicações aéreas, utilize um cabo de aço como guia e fixe o cabo coaxial ao guia. Isto irá ajudar a suportar o cabo e reduzir a tensão mecânica sobre o cabo em condições de vento, neve ou tempestades. Quando estiver enterrando diretamente o cabo , passe o cabo sem estica-lo, desta forma o cabo não sofrerá pressão desnecessária quando a terra for colocada para cobrir o cabeamento. Quando o cabo for enterrado em solo rochoso, após a colocação preencha o vão cavado com areia. Passe o cabo e então coloque placas de madeira tratada ou metal não oxidante sobre o cabo. Isto irá evitar a danificação do cabo por pedras que soltarem do solo. Em áreas com clima extremamente baixo, enterre o cabo abaixo da linha de congelamento.
Técnicas de Terminação
O método de solda oferece inúmeras vantagens para a colocação de conectores. Este tipo de conector pode ser usado com cabos rígidos ou convencionais, fornecendo uma ótima conexão elétrica e mecânica. A desvantagem é que leva um tempo muito maior de preparação do conector do que outros métodos e ainda existe a possibilidade da ocorrência de “soldas frias” em junções caso o conector não seja soldado corretamente ao cabo.
O método de crimpagem é provavelmente o método mais popular de colocação de conector BNC em cabos coaxiais, assim como o conector de solda o conector de crimpar também pode ser utilizado em cabos rígidos ou flexíveis fornecendo uma boa conexão elétrica e metálica. Este método é o mais utilizado pois não há a necessidade de solda, que dificulta a operação de colocação do conector em locais altos, ou externos com temperaturas baixas e vento, reduzindo desta forma o tempo de colocação do conector. Alguns pontos importantes a serem lembrados na crimpagem de conectores BNC é a utilização do tamanho correto dos conectores para o cabo coaxial utilizado. Uma conexão firme é importante na crimpagem do conector. E sempre utilize a ferramenta correta , que é o alicate de crimpar, nunca use alicates convencionais para para fazer o esmagamento do conector sobre o cabo, os alicates não foram projetados para colocar a pressão correta sobre o anel de crimpagem. A utilização inadequada de alicates somente irá esmagar o cabo e pode reduzir as propriedades elétricas do cabo.
O conector de rosca é o mais rápido método de conexão de cabos coaxiais, muitos instaladores optam por utilizar um conector tipo F de rosca e conectar um adaptador F para BNC, de qualquer modo este tipo de conector tem algumas desvantagens. Quando um conector F é colocado em um cabo coaxial, o condutor central é utilizado como pino de conexão direta, desta forma quando ocorrem algumas conexões já existe o desgaste do condutor central podendo causar a sua quebra ou danificação. Além disso se o adaptador não tiver uma pressão adequada sobre o condutor central poderá haver o mau contato entre o condutor central e o adaptador. Em aplicações de pan-tilts e panoramizadores o movimento constante do cabo pode fazer o conector se movimentar e reduzir a rigidez mecânica e consequentemente elétrica da conexão, desta forma este tipo de conector não é recomendado para esta aplicação. Uma vez que este conector não possui nenhum tipo de conexão elétrica e mecânica por solda ou crimpagem, acaba se tornando menos confiável que os outros métodos.
Conclusão
O projeto de sistemas de CFTV de qualidade requer além de bons equipamentos, conhecimento, técnicas de instalação e acima de tudo prática. Lembre-se sempre que o meio de transmissão é o caminho que levará o sinal e vídeo das câmeras até o seu cliente. Por isso a especificação do cabo coaxial mais adequado é um componente chave para a obtenção de um projeto de qualidade. Não instale cabos que não possuam as características mínimas necessárias para sistemas de CFTV. Siga sempre os parâmetros recomendados e com certeza você terá muito sucesso em seus sistemas de CFTV.
Referencias:
Advanced Cable Guide
Pelco (www.pelco.com)
Sobre o Autor
Marcelo Peres
mpperes@guiadocftv.com.br
Guia do CFTV
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