1. Obiektywy

Parametry obiektywów

Ogniskowa obiektywu jest odległością od środka optycznego obiektywu, w jakiej
powstaje obraz obiektu znajdującego się w nieskończoności. Ogniskowa obiektywu jest
podawana zwykle w milimetrach.

Przysłona obiektywu określa wprowadzane przez obiektyw zmniejszenie natężenia
światła na powierzchni przetwornika obrazowego. Natężenia światła padającego na
przetwornik jest proporcjonalne do stosunku powierzchni otworu przysłony i powierzchni
rzutowanego obrazu.

Z techniki fotograficznej przyjęto sposób określania przysłony w skali F. Skala ta
jest tworzona przez szereg liczb określających stosunek efektywnej średnicy otworu przysłony
do ogniskowej, gdy natężenie światła padającego na przetwornik dla sąsiednich liczb
szeregu pozostaje w stałym stosunku 1:2 lub 2:1 w zależności od kierunku zmiany na skali
F. Na szereg F składają się liczby 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32; 45; 64; 90;
128; 256 itd. Im wyższa liczba w skali F, tym mniej światła przepuszcza obiektyw. Dla każdego
obiektywu są podawane dwie liczby określające największy otwór (najczęściej F 1,2 do
1,8) i najmniejszy otwór przysłony (nawet do F 360). Czasami zamiast drugiej wartości jest
stosowane określenie "closed" oznaczające, że otwór przysłony można zmniejszyć
do zera. Obiektyw w takim stanie w ogóle nie przepuszcza światła (jest zamknięty), zaś
liczba według skali F rośnie w takim przypadku do nieskończoności.

Niektórzy producenci posługują się czasami skalą T w celu określenia minimalnego
otworu przysłony. O ile dwa obiektywy różnych producentów mogą przy tej samej przysłonie
według skali F dawać różne jasności obrazu, to obiektywy o jednakowym T zawsze dają taką
samą jasność. Skala ta nie jest jednak zbyt popularna.

Głębia ostrości jest zakresem odległości od obiektywu, w którym obraz
obserwowanych obiektów jest ostry. Głębię ostrości określa wiele czynników. Jednakże
można stwierdzić, iż rośnie ona wraz ze wzrostem wartości F (a zatem zmniejszaniem się
otworu przysłony obiektywu). Na ogół również głębia ostrości obiektywów o małej
ogniskowej jest większa niż obiektywów o dużej ogniskowej.

W praktyce dąży się do uzyskania głębi ostrości "do nieskończoności".
Oznacza to, że wszystkie obiekty znajdujące się dalej niż określona odległość
minimalna są widziane ostro. Przy dużej głębi ostrości obraz obserwowanego przedmiotu
jest ostry w szerokim zakresie zmian położenia pokrętła ostrości w obiektywie. W
obiektywach z automatyczną przysłoną głębia ostrości zmienia się wraz ze zmianą przysłony.
Może to doprowadzić do utraty ostrości przy mniejszym oświetleniu, bowiem wówczas następuje
zwiększanie otworu przysłony i wynikające stąd zmniejszenie głębi ostrości.

Rozmiar obiektywu decyduje o wielkości obrazu wytwarzanego przez obiektyw. Określa
się go, podobnie jak format przetwornika obrazowego, w calach. W praktyce zamiast
rzeczywistej średnicy określa się format największego przetwornika, z którym dany
obiektyw może współpracować. Oczywiście obiektywy o większym formacie mogą współpracować
z mniejszymi przetwornikami. Takie rozwiązanie jest nawet korzystne ze względu na mniejsze
zniekształcenia optyczne obrazu powodowane niedoskonałością optyki. Z reguły zniekształcenia
takie rosną wraz z oddalaniem się od środka obrazu.

Obecnie stosuje się mocowania obiektywu typu CS i C. Należy jednak podkreślić,
iż w obu typach mocowania gwint obiektywu jest jednakowy. W nowoczesnych kamerach stosuje się
najczęściej mocowanie typu CS, przy którym odległość podstawy obiektywu od przetwornika
wynosi 12,5mm. W przypadku obiektywów z mocowaniem typu C odległość między podstawą
obiektywu a przetwornikiem wynosi 17,526mm. Należy zatem pamiętać, że obiektywy z
mocowaniem typu C mogą być stosowane do kamer z mocowaniem typu CS pod warunkiem
zastosowania pierścienia dystansowego grubości 5mm. Odwrotnie stosować obiektywów jednak
nie można, bowiem nie jest możliwe głębsze wkręcenie obiektywu CS do kamery z mocowaniem
C.

Rodzaje obiektywów

Obiektywy można generalnie podzielić według następujących kryteriów:
- kąt widzenia (szerokokątne, standardowe i wąskokątne),
- rodzaj przysłony (bez przysłony, z przysłoną ręczną i z przysłoną automatyczną),
- rodzaj ogniskowej (stała, zmieniana ręcznie i zmieniana zdalnie).
Przy zastosowaniu w kamerze określonego typu przetwornika kąt widzenia kamery będzie zależał
oczywiście od ogniskowej obiektywu. Zasadą jest, że kąt widzenia kamery maleje wraz ze
wzrostem ogniskowej.

Ponieważ kąt widzenia 30 stopni w płaszczyźnie poziomej odpowiada w przybliżeniu kątowi
widzenia oka ludzkiego, stąd też jest on nazywany kątem naturalnym (standardowym). Taki kąt
widzenia osiąga się przy ogniskowej obiektywu równej formatowi przetwornika kamery. I tak
dla przetwornika 1/3" obiektyw zapewniający naturalny kąt widzenia powinien mieć
ogniskową 8mm. Obiektywy o ogniskowych znacznie mniejszych od formatu zastosowanego w
kamerze przetwornika są uważane za szerokokątne. Obiektywy o ogniskowych znacznie
większych od formatu przetwornika są uważane za wąskokątne. Obiektywy o bardzo małym
kątach widzenia są nazywane teleobiektywami.

Najtańsze obiektywy przeznaczone do pracy z kamerami wyposażonymi w układ
elektronicznej migawki czasami nie mają wbudowanej przysłony (no iris). Oznacza to
oczywiście, że w takim obiektywie nie ma możliwości regulacji otworu przysłony.

Przysłona obiektywu może być regulowana ręcznie (manual iris) lub też
automatycznie (auto iris) dostosowywać się do zmiennych warunków oświetlenia.
Obiektywy z ręcznie regulowaną przysłoną należy stosować w pomieszczeniach zamkniętych,
gdzie warunki oświetlenia są względnie stałe. Obiektywy z automatyczną przysłoną należy
stosować wszędzie tam, gdzie zakres zmian oświetlenia jest bardzo duży. Takie warunki
występują na zewnątrz, gdzie kamera musi pracować zarówno w letni słoneczny dzień, jak
też i w nocy przy słabym sztucznym oświetleniu. Nowoczesne kamery mają często wbudowany
układ elektronicznej migawki zapewniający stałą jasność obrazu w szerokim zakresie
zmian oświetlenia. Dzięki temu mogą one współpracować z obiektywami z ręcznie
regulowaną przysłoną. Jednak takie rozwiązanie może spowodować pewne problemy z głębią
ostrości. Należy pamiętać bowiem, że ustawienie dużego otworu przysłony w słabych
warunkach oświetlenia obserwowanych obiektów zmniejsza głębię ostrości. Jeżeli jednak
poziom natężenia światła znacznie wzrośnie, to głębia ostrości nadal będzie mała.

Obecnie produkuje się dwie wersje obiektywów z przysłoną automatyczną. Pierwszą
stanowią obiektywy sterowane sygnałem wizyjnym VIDEO. Obiektywy takie mają wbudowane układy
detekcji poziomu sygnału wizyjnego, które wypracowują sygnał sterujący mechanizmem
regulacji przysłony. Obiektywy sterowane prądem stałym DC zawierają jedynie układ sterujący
przysłoną. Sygnał potrzebny do sterowania przysłona jest wypracowywany w kamerze.
Obiektywy DC są tańsze, lecz można je stosować tylko do odpowiednich kamer.

Obiektywy sterowane sygnałem wizyjnym mają z reguły dwa elementy regulacyjne.
Potencjometr opisywany jako LEVEL służy do regulacji poziomu jasności , który powinien być
automatycznie utrzymywany przez obiektyw. Przy stałym poziomie oświetlenia zmiana położenia
potencjometru LEVEL w kierunku HIGH powoduje zwiększenie otworu przysłony i rozjaśnienie
obrazu. Zmiana w kierunku LOW powoduje zmniejszenie otworu przysłony. Potencjometr ALC służy
do zmiany szybkości reakcji układów automatyki jasności na zmiany oświetlenia. Regulacja
w kierunku PEAK powoduje zwiększenie szybkości reakcji układów automatyki na zmiany oświetlenia.
Regulacja w kierunku AVERAGE powoduje zmniejszenie szybkości reakcji. Niektóre obiektywy są
wyposażone w jeszcze potencjometr GAIN służący do regulacji wzmocnienia sygnału sprzężenia
zwrotnego w układzie kamera – obiektyw. Za pomocą tego potencjometru można zmniejszać
wzmocnienie w przypadku występowania oscylacji przysłony przy wysokim poziomie oświetlenia.
Oscylacje takie mogą się pojawiać w przypadku jednoczesnej pracy elektronicznej migawki i
automatycznej przysłony.

Kamery przystosowane do współpracy z obiektywami sterowanymi prądem stałym DC są
wyposażane w potencjometry LEVEL i ALC spełniającymi analogiczne funkcje, jak w przypadku
obiektywów sterowanych sygnałem wizyjnym. Jednak tańsze kamery przystosowane do współpracy
z obiektywami DC mogą zawierać tylko jedną z tych regulacji.

W ściśle ustalonych warunkach pracy stosuje się, ze względów ekonomicznych, obiektywy
ze stałą ogniskową. W celu dobrania odpowiedniej ogniskowej stosuje się obiektywy
pomiarowe lub też korzysta się ze specjalnych "kalkulatorów" zbudowanych ze współosiowych
tarcz z podziałkami. Po ustawieniu odległości i pożądanego pola widzenia odczytuje się
niezbędną ogniskową dla danego formatu przetwornika. Można też skorzystać z gotowych
tablic.

Gdy wielkość obserwowanej sceny zmienia się wskazane jest zastosowanie obiektywu ze
zmienną ogniskową (zoom). I chociaż obiektywy takie są droższe od standardowych,
to umożliwiają optymalny dobór pola widzenia kamery dzięki płynnej zmianie ogniskowej.

W obiektywach z ogniskową zmienianą zdalnie (motor zoom) proces jest realizowany
za pomocą pulpitu sterowniczego i specjalnego mechanizmu wbudowanego w obiektyw. Takie rozwiązania
są stosowane w zasadzie tylko w przypadku kamer umieszczanych na głowicach
obrotowo-uchylnych służących do obserwacji różnych, często ruchomych, obiektów.

2. Kamery telewizyjne

Parametry kamer

Czułość kamery określa jej zdolność widzenia przy słabym oświetleniu. Najczęściej
jest podawana w luksach (lx) przy określonym otworze względnym przysłony obiektywu (F). Różni
producenci stosują jednak różne warunki pomiarów i dlatego bardzo trudno porównywać różne
kamery. W praktyce spotyka się następujące sposoby określania czułości kamery:
- czułość użytkowa, przy której osiąga się określony odstęp sygnału wizyjnego od
szumów,
- czułość pełnego sygnału wizyjnego, przy której sygnał wizyjny osiąga wartość 1Vpp
niezależnie od osiągniętego odstępu sygnał – szum,
- czułość -6dB, przy której amplituda części wizyjnej sygnału kamery osiąga wartość
0,35V niezależnie od osiągniętego odstępu sygnał – szum.

Rozdzielczość kamery określa zdolność rozróżniania drobnych szczegółów na
ekranie. Jest podawana w liniach telewizyjnych. Rozdzielczość jest określana zarówno dla
pionu, jak i dla poziomu. Rozdzielczość zależy od ilości pikseli przetwornika CCD, przy
czym nie jest to zależność jednoznaczna. Rozdzielczość pozioma i pionowa są zawsze
mniejsze niż odpowiednia ilość pikseli przetwornika.

Rodzaje kamer

Podstawowym elementem każdej kamery jest przetwornik obrazowy CCD (Charge Coupled
Device). Dzięki zastosowaniu tego typu przetworników współczesne kamery cechują się
miniaturowymi gabarytami oraz brakiem zniekształceń geometrycznych. Wielkość
zastosowanego przetwornika może być pierwszym kryterium podziału kamer:
- 2/3" to przetwornik o wymiarach 6,6 x 8,8mm (przekątna 11mm),
- 1/2" to przetwornik o wymiarach 4,8 x 6,4mm (przekątna 8mm),
- 1/3" to przetwornik o wymiarach 3,7 x 4,9mm (przekątna 6mm),
- 1/4" to przetwornik o wymiarach 2,7 x 3,6mm (przekątna 4mm).
Zapis ułamkowy pochodzi od dawniej stosowanych lamp analizujących. Liczba określała średnicę
zewnętrzną lampy ^[1]. Pole obrazowe lampy o średnicy 1" miało przekątną 16mm i właśnie
ta wartość stanowi podstawę dalszych określeń.

Najnowsze przetworniki CCD maja coraz mniejsze rozmiary przy coraz lepszych parametrach. I
tak czasy przetworników 2/3" już minęły, powoli odchodzić będą przetworniki
1/2" na rzecz 1/3" i 1/4". W nowoczesnych przetwornikach piksele są coraz
mniejsze i dzięki temu jest możliwe ich znaczne zagęszczenie na małej powierzchni. Nie
bez znaczenia jest również fakt, iż do małych przetworników są potrzebne mniejsze
obiektywy.

Pod względem czułości kamery można podzielić z grubsza na:
- kamery czarno-białe o standardowej czułości około 0,1 luksa,
- kamery czarno-białe o podwyższonej czułości nawet poniżej 0,01 luksa,
- kamery kolorowe o standardowej czułości około 4 luksów,
- kamery kolorowe o podwyższonej czułości poniżej 1 luksa.
Różnice w wynikach pomiarów kamer przy różnych definicjach mogą dochodzić nawet i do
100 razy. Niestety producenci bardzo często nie podają metody pomiaru, co poważnie
dezorientuje w kwestii oceny. Najczęściej ten fakt wynika z chęci poszczególnych
producentów do "prześcignięcia" firm konkurencyjnych .

Przy uwzględnianiu czułości kamer należy pamiętać, że bardzo duże czułości kamer
najczęściej w praktyce nie są potrzebne. Czasami nawet mogą być niewskazane, zwłaszcza
przy silnym oświetleniu obserwowanych obiektów. W celu przybliżenia wymogów dotyczących
czułości kamer poniżej podano przykładowe poziomy oświetlenia przy różnych źródłach
światła:
- oświetlenie ^[1] powierzchni ziemi przez księżyc w pełni w pogodną noc wynosi 0,1-0,2
luksa,
- oświetlenie uliczne zapewnia z reguły kilka luksów,
- pomieszczenie od zacienionej strony w środku dnia ma oświetlenie rzędu 300 luksów,
- oświetlenie słoneczne terenu na zewnątrz przy zachmurzonym niebie to około 5000 luksów.

Pod względem rozdzielczości kamery można podzielić na:
- kamery czarno-białe o standardowej rozdzielczości około 380 linii telewizyjnych,
- kamery czarno-białe o podwyższonej rozdzielczości około 570 linii telewizyjnych,
- kamery kolorowe o standardowej rozdzielczości około 330 linii telewizyjnych,
- kamery kolorowe o podwyższonej rozdzielczości około 450 linii telewizyjnych.
Rozdzielczość pozioma i pionowa, jak już wspomniano, jest zawsze mniejsza niż odpowiednia
ilość pikseli przetwornika. Jednak niektórzy producenci podają tylko ilość pikseli;
najczęściej w celu ukrycia rzeczywistej rozdzielczości kamery.

Podczas planowania instalacji telewizji przemysłowej jednym z podstawowych problemów
jest wybór między kamerami czarno-białymi i kolorowymi. Kamery czarno-białe są
stosowane przede wszystkim przy słabym oświetleniu obserwowanych obiektów. Kamery takie
odznaczają się dużą czułością oraz małą wrażliwością na kolor światła padającego
na obiekty. Ich charakterystyka widmowa jest bardzo szeroka i znacznie wykracza poza widmo światła
widzialnego. Jednym z praktycznych zastosowań tej właściwości kamer jest stosowanie
niewidzialnego dla człowieka oświetlenia podczerwonego do oświetlania obserwowanej sceny.

Wszędzie tam, gdzie potrzebne jest lepsze rozróżnianie osób i przedmiotów stosuje się
kamery kolorowe. Obraz kolorowy dostarcza znacznie więcej informacji odróżniającej
poszczególne obiekty od siebie. Kamery kolorowe wymagają jednakże ze względu na mniejszą
czułość znacznie lepszych warunków oświetlenia. Wymagają światła zbliżonego do białego
i nie mogą pracować w podczerwieni. Kamery kolorowe mają zwykle nieco gorszą rozdzielczość
niż czarno-białe. Pomimo tej gorszej rozdzielczości obraz wydaje się być ostry i
czytelny dzięki dodatkowej informacji, jaką niesie ze sobą sygnał koloru. W kamerach
kolorowych do przesyłania sygnału wizyjnego najczęściej jest wykorzystywany system PAL. W
systemie PAL stosuje się fazowe kodowanie informacji o barwie obrazu. Sygnał niosący
informacje o kolorze jest przesyłany na podnośnej 4,43MHz. Czasami do przesyłania sygnału
wizyjnego z kamery kolorowej stosuje się system Y/C. Kamera taka ma dwa wyjścia wizyjne i
wymaga dwóch przewodów do przesyłania sygnałów. Jeden przewód służy do transmisji
luminancji (sygnał czarno-biały), drugi zaś chrominancji (sygnał koloru).

Elektroniczna migawka i automatyczna przysłona

W celu uzyskania na wyjściu kamery dobrego obrazu należy odpowiednio dobrać dwa
czynniki. Po pierwsze jest to czułość przetwornika obrazowego CCD. Po drugie jest to ilość
światła padającego na przetwornik. O ilości światła padającego na przetwornik decyduje
poziom oświetlenia obserwowanych obiektów oraz przysłona obiektywu. W praktyce jednak wpływ
mamy jedynie na czułość przetwornika oraz ustawienie przysłony.

Jeszcze niedawno czułość przetwornika była praktycznie stała. Jedynym czynnikiem umożliwiającym
regulację "naświetlenia" była automatyczna przysłona obiektywu.
Obiektywy musiały więc zapewniać bardzo duże zakresy regulacji przysłony. Zakres ten często
zawierał się w granicach od F 1,4 do F 360. Jest to bardzo szeroki zakres, bowiem na przykład
w fotografii stosuje się przysłonę do F 22. Tak znaczne zamykanie otworu przysłony nie dość,
że wymagało znacznej precyzji mechanizmów regulujących, to jeszcze prowadziło do różnych
zniekształceń obrazu.

Nowoczesne rozwiązania przetworników CCD są wyposażone w elektroniczną regulacje czułości.
Polega ona na tym, iż element reaguje na światło tylko przez ściśle określony czas. Stąd
też – przez analogię do aparatów fotograficznych – funkcję tę nazywa się elektroniczną
migawką. Podczas powstawania kolejnych obrazów kamera reaguje na światło tylko przez
pewien, ściśle określony czas wyznaczany przez impulsy znieczulające. Uzyskiwana w
praktyce zmiana czułości zawiera się w granicach od 1 (pełna czułość) do 1/2000. W
przypadku pełnej czułości przetwornika CCD czas naświetlania kolejnego obrazu wynosi 1/50
sekundy (częstotliwość ramki obrazu telewizyjnego). Dla minimalnej czułości przetwornika
czas ten skraca się do 1/100.000 sekundy. I te dane są najczęściej podawane przez
producentów kamer. Takie zmiany czułości (czasów naświetlania) kamer telewizyjnych są
zupełnie wystarczające przy niezbyt dużych zmianach warunków oświetlenia (np. wewnątrz
pomieszczeń). I chociaż sama elektroniczna migawka nie zawsze wystarcza przy bardzo dużych
wahaniach oświetlenia (np. na zewnątrz), to jednak prowadzi do znacznego zmniejszenia
wymagań stawianych obiektywom z automatyczną przysłoną.

Transmisja sygnałów wizyjnych

Sygnał uzyskiwany na wyjściu kamery często musi być przesyłany na znaczne odległości.
Sposób transmisji sygnału wizyjnego może mieć znaczący wpływ na jakość obrazu wyświetlanego
na monitorze. Aktualnie korzysta się z kilku metod transmisji. Do najważniejszych należy
zaliczyć:
- przewód współosiowy,
- skrętka telefoniczna,
- światłowód,
- łącza radiowe.

Najczęściej do przesyłania sygnałów telewizyjnych stosuje się przewody współosiowe.
Wszystkie urządzenia są przystosowane do tego typu transmisji, stąd też nie ma potrzeby
stosowania jakichkolwiek urządzeń pośredniczących. I chociaż jest to najpowszechniej
spotykana metoda przesyłania sygnałów, to jednak wpływa na jakość sygnału. Ponieważ tłumienie
rośnie wraz z częstotliwością, to w przypadku systemów czarno-białych wpływ toru
kablowego objawia się obniżeniem poziomu sygnału zwłaszcza w zakresie wyższych częstotliwości.
Ogólne obniżenie poziomu sygnału daje się łatwo kompensować wzmocnieniem np. za pomocą
wzmacniacza lub w najprostszym przypadku pokrętłem kontrastu w monitorze. Obniżenie wyższych
składowych sygnału wizyjnego objawiające się zmniejszeniem ostrości może być
kompensowane za pomocą specjalnych korektorów z charakterystyką odwrotnie proporcjonalną
do charakterystyki kabla współosiowego przenoszącego sygnał wizyjny. Korektor taki musi
zatem bardziej tłumić niższe częstotliwości. W systemach kolorowych wpływ toru
kablowego objawia się ponadto obniżeniem nasycenia barw. Stąd też wynika wniosek, że
należy stosować dobre kable, zwłaszcza przy przesyłaniu sygnałów kolorowych. Należy również
unikać zbyt długich torów transmisyjnych budowanych na bazie przewodów współosiowych.

Przesyłanie sygnałów wizyjnych na odległości powyżej 1km staje się rozwiązaniem
dosyć ryzykownym. Przy dużych odległościach nie wystarcza już stosowanie dobrych kabli i
wzmacniaczy korekcyjnych, zwłaszcza przy występowaniu silnych zakłóceń. Wówczas od razu
należy pomyśleć o innej metodzie transmisji.

Jedną z metod transmisji sygnałów telewizyjnych na
duże odległości jest wykorzystywanie łącz
telefonicznych. Należy jednak pamiętać, że w
znakomitej większości transmisja taka opiera się na technice modemowej. I chociaż takie
rozwiązanie nie zapewnia transmisji w czasie rzeczywistym, to
po stronie odbiorczej można uzyskać efekt odbioru "poklatkowego", jak w
przypadku odtwarzania z magnetowidu. Nowoczesne techniki
kompresji obrazów umożliwiają zwiększenie przesyłanych klatek do 10 na sekundę.
Ponadto ten system transmisji jako jedyny znajduje czasami zastosowanie w niektórych
warunkach. Jedną z takich zalet jest praktycznie nieograniczony
zasięg transmisji. Dostęp do linii telefonicznej może uwolnić od konieczności układania
kabla w bardzo trudnych warunkach lub na znaczne odległości.

Bardzo dobrym medium transmisyjnym jest światłowód.
Cechuje się bardzo małą tłumiennością i
wprowadza bardzo małe zniekształcenia przesyłanego sygnału. Łącze światłowodowe jest
bardzo odporne na wszelkiego rodzaju zakłócenia
elektromagnetyczne. Ponadto światłowód jest trwały (nie koroduje), odporny na warunki
atmosferyczne i stanowi doskonałą izolację galwaniczną. Pomimo tych licznych zalet
zakres zastosowań łącz światłowodowych jest na razie
poważnie ograniczony ze względu na cenę. Można mieć jednak nadzieję na poważne obniżenie
cen urządzeń ze względu na szybki rozwój techniki światłowodowej
w telefonii i telewizji kablowej.

W terenie silnie zurbanizowanym mogą wystąpić warunki
uniemożliwiające układanie przewodów. Wtedy w grę wchodzą łącza radiowe
wykorzystujące fale wielkiej częstotliwości. Do przesyłania
sygnałów telewizji przemysłowej coraz częściej
wykorzystuje się mikrofale. W celu zapewnienia dobrej transmisji korzysta się z
kierunkowych anten nadawczych i odbiorczych. W przypadku konieczności przesyłania sygnałów
na znaczne odległości stosuje się linie radiowe zapewniające poprawną
transmisję nawet na odległości kilkudziesięciu
kilometrów.

Zasilanie kamer

W przypadku rozległych systemów telewizji przemysłowej z dużą ilością kamer ich
zasilanie może stać się bardzo poważnym problemem. Najczęściej kamery zasilane są napięciem
stałym 12V, napięciem zmiennym 24V (lub 220V) oraz po kablu współosiowym.

Zasilanie napięciem stałym 12V jest stosowane najczęściej w przypadku systemów
stacjonarnych, zasilanych z układów buforowych. Stosuje się je również w przypadku
systemów samochodowych zasilanych z akumulatora. Wadą zasilania stałoprądowego jest
konieczność zapewnienia określonej wartości napięcia, co z kolei wymaga stosowania
przewodów o dużych przekrojach (ze względu na straty omowe). Następną poważną wadą
takiego sposobu zasilania jest galwaniczne połączenie minusa zasilania z masą obwodów
wizyjnych, co może powodować bardzo trudne do usunięcia zakłócenia (w przypadku
powstania pętli prądowych).

Obecnie większość producentów wycofuje się z zasilania stałoprądowego przechodząc
na napięcie zmienne 24V lub 220V. W systemach zasilanych prądem zmiennym istnieje możliwość
synchronizacji pracy kamer z częstotliwością sieci zasilającej, co umożliwia
usprawnienie i obniżenie ceny urządzeń komutujących. Ponadto zasilanie zmiennoprądowe
stwarza niewielkie wymagania dotyczące stabilności napięcia zasilającego. W systemach
takich występuje również galwaniczna separacja obwodów wizyjnych i zasilających, co
istotnie redukuje problemy z zakłóceniami. Przewagą zasilania 24V nad 220V jest fakt
zapewniania bezpieczeństwa pracy monterów oraz bezpieczeństwa pracy systemu w trudnych
warunkach atmosferycznych i środowiskowych.

Bardzo nowoczesnym rozwiązaniem jest zasilanie kamer wraz z towarzyszącymi urządzeniami
po kablu współosiowym. Przez kabel wizyjny mogą być przesyłane – oprócz napięcia
zasilającego – również wszystkie sygnały sterujące z punktu odbioru do głowicy
obrotowo-uchylnej i obiektywu z zoomem. Rozwiązanie takie może jednak stwarzać pewne
problemy w przypadku konieczności sterowania wieloma urządzeniami.

Obudowy ochronne kamer

W celu ochrony kamer przed niekorzystnymi warunkami stosuje się specjalne obudowy
zabezpieczające. Obudowy takie są niezbędnym wyposażeniem, gdy kamery pracują w
pomieszczeniach o bardzo dużym zapyleniu lub wilgotności oraz na zewnątrz w trudnych
warunkach atmosferycznych. Dodatkowa obudowa może także chronić kamerę przed kradzieżą.
Spotyka się również obudowy chłodzone przeznaczone do pracy w wysokich temperaturach. W
praktyce najczęściej stosuje się obudowy hermetyczne wyposażone w układy ogrzewania
sterowane termostatem.

 

3. Głowice obrotowe

Czasami zachodzi konieczność obserwacji poruszających się obiektów lub różnych
fragmentów dosyć dużego obszaru. Wtedy stosuje się głowice zapewniające zmianę położenia
kamery. Kamera może obracać się zarówno w poziomie, jak i w pionie (głowice pan/tilt).
Dzięki tym możliwościom głowicy kamera może być przestawiana w określonym zakresie, co
zapewnia obserwowanie na ekranie monitora interesującego fragmentu dozorowanego obszaru. Głowice
tego typu są z reguły sterowane ręcznie za pomocą pulpitu zdalnej regulacji. Specjalne
sterowniki umożliwiają ustawienie takiej głowicy w zaprogramowanej wcześniej pozycji, jeżeli
wystąpi sygnał alarmowy.

Sercem głowicy są z reguły dwa zespoły napędowe z silnikami umieszczone w jednej
obudowie. Jeden z tych zespołów zapewnia ruch w płaszczyźnie poziomej, drugi w płaszczyźnie
pionowej. Standardowe głowice obrotowe zapewniają ruch ze stałymi prędkościami (chociaż
w przypadku części głowic prędkości te mogą być regulowane przez użytkownika). Prędkość
głowicy w płaszczyźnie pionowej jest zwykle mniejsza niż w poziomej. Należy również
podkreślić, iż wraz ze wzrostem ogniskowych stosuje się mniejsze prędkości głowicy.

Prostsza wersja głowicy obrotowej zapewnia tylko obracanie w poziomie (scanner). W
tym przypadku dosyć często stosuje się tylko sterowanie automatyczne zapewniające
obracanie głowicy w zadanym zakresie. Możliwości tego typu głowic a zatem i zakres ich
zastosowań są jednak ograniczone.

Aleksy Kordiukiewicz