Como armar un cable UTP para CCTV
A continuación, se mencionan algunos aspectos teóricos, por lo que si no estás interesado, puedes saltar al título aplicado directamente con el siguiente botón.
Aspectos teóricos.
En el 100% de las instalaciones CCTV existe la necesidad de conectar la cámara de seguridad y vigilancia al grabador mediante un cable.
Existen dos formas de hacerlo, una es por cable coaxial (lo que sugiere la norma) y la otra es por cable UTP (la forma barata y fácil).
En general, los sistemas CCTV están diseñados de forma nativa para funcionar sobre cable coaxial de 75 Ohm. Sobre cable coaxial se la señal es de mejor calidad y en el caso de las conexiones HDCVI, se logra más alcance también, la conexión es directa y no requiere de ninguna clase de adaptador, pero por contrario, el cable coaxial es mucho más caro y rígido, en especial aquellos cables de baja atenuación. Además el cable coaxial tiene el inconveniente de que sólo transmite video, de modo que necesariamente hay que energizar la cámara con un transformador en el mismo punto de vigilancia.
La segunda forma, es mediante el empleo de un cable UTP, y es de hecho la forma más extendida ,ya que el cable utp es cómodo, es más barato, es más flexible, permite el transporte de video y poder en el mismo cable, pero esto implica tomar en consideración algunos aspectos: Existen dos tipos de transmisión de datos, la transmisión desbalanceada y la transmisión balanceada.
Primero que todo, para demostrar lo que comentaremos más adelante, haremos uso de una plataforma de pruebas que consiste en un osciloscopio digital de 50MHz, un multi tester digital de 4 decimales de resolución, una cámara HCDVI 1080P, el balun Ponchable con cable y 100 metros de cable de red 100% cobre.
Calibramos las sondas de 700MHz con las que trabajaremos insertando una señal de referencia de onda cuadrada de 1 KHz generada por el mismo osciloscopio. Ajustamos la capacitancia de la sonda hasta ver que el registro es perfectamente cuadrado.
Transmisión desbalanceada:
En una transmisión desbalanceada, la señal se transmite únicamente por un filamento. Normalmente este filamento está protegido por algún tipo de malla que evita que la señal se contamine por ruidos parásitos por causa de inducción o de alguna onda que se inserte en el filamento. Esto es lo que ocurre en el caso de los cables coaxiales, donde la señal es desbalanceada ya que sólo viaja por el interior del cable mientras que la malla presenta un camino de baja resistencia a tierra para las corrientes parásitas de inducción y una jaula de faraday para las ondas que no forman parte de la transmisión.
Si pinchamos el central de un cable coaxial y la malla del mismo conectada a tierra con diferentes sondas, se vería así en el osciloscopio:
En amarillo la señal del filamento central del cable que sale de la cámara CCTV. En celeste, la malla exterior del cable coaxial conectado a tierra. Podemos constatar que la señal viaja sólo por el filamento central.
Transmisión balanceada:
En una transmisión balanceada, se toma la señal original y se divide en dos partes idénticas. Luego, una de ellas se invierte y se transmiten ambas mitades por cables diferentes. Estos dos cables están retorcidos uno sobre otro de modo que el campo electromagnético que generan se cancelen mutuamente, debido a que las señales son idénticas pero opuestas.
Si el cable fuera víctima de inducción o ruidos parásitos, este afectaría de forma simultánea a ambos filamentos, de modo que en el otro extremo, al reconstruir la señal, estos se cancelarían mutuamente.
En la imagen anterior, en amarillo y celeste, se midieron con sondas diferentes del osciloscopio las señales salientes de un balun para CCTV luego de ser conectadas en una cámara de seguridad y vigilancia. Si se fijan, las señales son completamente simétricas, como si se tratara de un espejo. Solamente de este modo se puede hablar de una transmisión balanceada.
Ahora bien, si se fija, la señal saliente del balun de CCTV, es algo irregular. Algo curioso es que lo que transmiten hoy en día las cámaras “análogas”, es una señal de onda cuadrada, es decir, pulsos como los que transmitirá una cámara IP. Es probable que esto sea así, para facilitar el trabajo del conversor analógico digital de los grabadores que primero deben digitalizar la señal antes de poder almacenarla en el disco duro. Lo interesante de esto, es que contrario a lo que se pudiera creer, la señal no es perfecta a la salida de la cámara de seguridad y vigilancia o inmediatamente después del balun CCTV que va inserto en el cable de la cámara, ya que esta, considera que el circuito estará completo sumando la capacitancia del cable, que en el caso de los cables de UTP y Coaxiales es de aproximadamente 4.7 nF por cada 100 Metros.
Esta es la captura de los dos filamentos de un cable UTP conectados al mismo balun CCTV anterior, pero con 100 metros de cable, es decir, sumando 4.75nF de capacitancia a la transmisión.
Como pueden observar, la señal es más estable, está más centrada, esto es porque la capacitancia del cable afecta a la señal y se completa el funcionamiento.
Los Balun.
Ahora bien, un cable UTP transmite una señal de tipo balanceada mientras que un cable coaxial transmite una señal desbalanceada. Poder conectar el cable coaxial que trae la cámara de forma nativa al cable utp, se requiere lo que conoce como Ba-Lun. No confundir, la palabras es BALUN; de la contracción de las expresiones balanced-unbalanced.
El balun CCTV, es un adaptador que convierte la señal desbalanceada de la cámara dse seguridad y vigilancia a una de tipo balanceada que pueda ser transmitido por el cable UTP. Es como una especie de transformador, que contiene una bobina interior de tipo toroidal con un núcleo de ferrita que está diseñado para mejorar la transmisión en la frecuencia en la que se enviará el video según la siguiente tabla.
Si bien un balun, en general "puede funcionar" a cualquier frecuencia, ofrece menos pérdidas para la frecuencia de diseño de este, aunque en condiciones típicas de una instalación, esta característica es inapreciable, especialmente si no se tiene el ojo entrenado o el instrumento que pueda evidenciar la diferencia. En el caso de situaciones extremas, tendidos muy largos o el uso de cables de mala calidad cuando es muy notorio.
Adicionalmente, un balun, ajusta la impedancia de operación ya que el cable coaxial posee una impedancia de 75 Ohm mientras que el cable UTP posee una impedancia de 100 Ohm. Este ajuste de impedancia previene un tipo de resistencia eléctrica asociada a la diferencia de impedancias evitando que las pérdidas sean aún mayores.
Finalmente, jamás olvidar, que cualquier cosa que se le haga al cable, ya sea como doblarlo, morderlo, unirlo, introducir conectores, afecta a la transmisión. En el caso puntual de los conectores y adaptadores, estos agregan al cable lo que se conoce como “resistencia por inserción”, provocando pérdidas e inserción de ruidos parásitos que no se pueden eliminar, de modo que es altamente importante prestar atención a la calidad de los conectores y adaptadores que se pudieran insertar en el cable, y sobre todo, preocuparse de que los conectores hagan buen contacto eléctrico en todas sus partes, idealmente soldandole cuando sea posible.
Es importante establecer, que primero, para que la señal saliente del cable coaxial de la cámara sea totalmente desbalanceada, la malla debe estar conectada a tierra, ya sea en el extremo de la cámara de seguridad y vigilancia o en el extremo del grabador DVR. Si esto no se realiza, el resultado de la transmisión es esta:
En amarillo el filamento central y en celeste la malla sin ser conectada a tierra. Al conectar el balun en esas condiciones, la salida de la señal no es balanceada si no, una señal simétrica de esta manera:
Poner atención, de cómo en este caso, es prácticamente la misma señal anterior, sólo que con más ruido y los bordes redondeados, precisamente un efecto de la resistencia y las pérdidas por inserción.
Esta forma de transmitir es lejos de lo que se busca en un balun y por falta de tierra en la instalación, un balun bien conectado debe generar una señal de espejo en el osciloscopio. Esta clase de instalaciones están fuera de norma y están sujetas a toda clase de errores de imagen, desde lo menos perceptibles como ruido eléctrico hasta los más visibles como inducción, fantasmas, parpadeo, flicker, etc. Al mismo tiempo, los desperfectos que pudieran sufrir, podrian ser cuestionados en servicio técnico, ya que la instalación está mal hecha.
¿Que cable usar?
Ya se mencionó que un cable es más barato y flexible que el otro, aunque requiere la inserción de elementos para adaptar impedancias y balanceo de la línea de transmisión, más allá de eso, no hay diferencias.
Según la tabla de arriba, la transmisión de video, implica que el cable está diseñado para soportar la frecuencia de la onda portadora para su funcionamiento óptimo.
Sobre los UTP: Si pueden apreciar, el cable de categoría 3, más conocido como pin telefónico, soporta transmisiones de hasta 16 MHZ por lo que es apto para la transmisión de señales análogas sin problemas. No es recomendado para HDCVI 720P, aunque si bien algún técnico podría emplearlo a cortas distancias asumiendo la ganancia de ruido por enviar una señal de más frecuencia que la que soporta el cable. Luego el cable categoría 5 (5e incluida) y 6 soporta transmisiones mucho mayores que incluso una Full HD 1080P de la tecnología HDCVI, de modo que no existe ningún inconveniente en emplear esta clase de cables. Esto relacionado con la transmisión de video que se realiza sólo por un par de alambres, los restantes se pueden dejar para la transmisión de energía eléctrica, algo que no es posible hacer con cable coaxial.
Los filamentos de un cable UTP no son todos iguales. Internamente tienen diferentes viajes y largos lo que afecta a su resistencia eléctrica, capacitancia y sobre todo a la resistencia a los ruidos.
En la tabla siguiente las resistencias de un cable UTP 100% cobre.
Habitualmente se emplea el cable de color naranjo para enviar video en CCTV, ya que es el más corto y teoricamente es mas resistente a los ruidos. Los demás, suelen emplearse para la transmisión de corriente continua (Nota: La resistencia eléctrica en los cables de aleación, en especial los de mala calidad o muy baratos, no es la misma para todos los filamentos. Se destina mejor material para los verdes y naranjos ya que son los que más se usan a 100 Mbps y que cubren la mayor parte de las aplicaciones, eso explica por qué existe tanta diferencia y de cómo la resistencia eléctrica es tan alta, muy malo para POE o para usar los demás filamentos para transportar energía eléctrica).
Sobre los Coaxial: El caso de los coaxiales es un tanto más complejo. El cable RG59 también llamado 75-3 por los chinos, es barato y se encuentra en formato siamés, pero, en comparacion con un cable coaxial RG11 (75-11) es un cable de altas pérdidas y fue diseñado principalmente para la transmisión de datos de "baja frecuencia" ya que inicialmente, solo alcanzaba los 100MHZ v/s los 3 Ghz que alcanza un RG11. El RG6 también llamado 75-5 es un cable diseñado para la transmisión de TV cable, es decir, altas frecuencias; Pero es un cable mas rígido. El RG11, es el cable más grueso y rígido de todos. Es prácticamente idéntico al anterior, con la leve diferencia de que tiene mucho menos pérdidas, en especial en las altas frecuencias, pero por su alto valor y su rigidez, es extremadamente raro ver esta clase de cable en alguna instalación de CCTV. En general, un cable coaxial, permite soportar frecuencias tan altas, que es posible admitir a largo plazo la actualizacion sistematica de tecnologias que consuman mayores frecuencias. Un sistema 4K por ejemplo, en la actualidad consume 80 megahertz y es probable que estas resoluciones sigan creciendo junto con sus frecuencias de servicio, puesto que una instalacion hecha con cable coaxial, podria seguir admitiendo camaras, aun si estas superaran los 100 MHZ de frecuencia, el límite para un cable de categoria 5E.
Aspectos Aplicados.
Para armar un cable para CCTV a partir de un cable UTP se requieren:
- Cable de red Cat5 o superior, en lo posible 100% cobre.
- Un par de balun para CCTV.
- Un juego de conectores DC Hembra y Macho.
- Un cartonero.
Recuerden que la mayor parte de los cables “de red” que hay en el mercado, son de aleaciones de aluminio-cobre, de aluminio puro o de aluminio pintado para dar la impresión que es cobre. En lo posible consultar y elegir los cables UTP 100% cobre, ya que esto afecta a la calidad de la instalación, no sólo por su baja resistencia eléctrica, si no, porque un cable 100% cobre es más resistente a la humedad y a los dobleces.
Misma cosa con los balun, elijan baluns de buena calidad, desarmen alguno que tengan y observen el tamaño de la bobina que posee. Esto se agradecerá a largo plazo y la diferencia en costo es marginal. Un cliente satisfecho es un cliente que recomienda, aun a pesar del precio.
Comencemos:
Normalmente, en una instalación, la fuente de poder está muy cerca del grabador Si usted hace esto y monta la fuente en la misma mesa o rack del grabador, una forma sencilla de establecer cuanto cable pelar, es usar el ancho del grabador.
Si no lo hace así, medir la distancia entre ambos.
Con la ayuda de un cartonero, pelar la capucha de pvc del cable UTP sin dañar los hilos interiores haciendo un corte en el perímetro del cable de modo tal que mas tarde podamos reutilizar el forro.
La idea, es poder abrir los filamentos del cable y que exista suficiente cable para alcanzar el grabador y la fuente de poder de forma simultánea.
Ojo que esta última imagen, es tan sólo un esquema que demuestra que los filamentos alcanzan los conectores BNC del grabador y la regleta de la fuente de poder.
En este punto apartar el cable de color naranjo del resto de los filamentos. Hacer dos grupos sin que se doblen los cables.
Ahora, del forro intacto que extrajimos, cortar unos 2 centímetros del extremo.
Volver a meter dentro del forro de pvc todos los cables menos el naranjo.
Observe como el corte en el extremo del forro sirvió para que los cables quedaran expuestos. Más tarde, estos cables servirán para el transporte de 12V DC.
Ahora, repetir el proceso en el otro extremo del cable, pero esta vez, basta con cortar el forro 15 o 20 centímetros ya que esta parte irá a la cámara.
En cada extremo del cable naranjo, insertar los baluns según el modelo (hay ponchados, crimpados, atornillados etc). En este ejemplo estamos empleando un balun ponchable con cable. Habitualmente se emplea el color solido para el positivo y el color con blanco para el negativo.
Darle un leve tirón para verificar que los cables no están sueltos e inspeccionar visualmente que los cables están bien conectados.
Ahora abrir todos los pares que serán destinados al envío de corriente y pelar sus extremos.
Esta parte es importante y obviada por muchísimos técnicos. Al juntar los cables debe ser Colores sólidos con colores sólidos - Colores con blanco con colores con blanco. Es decir los que corresponden a los positivos, con positivos y los que corresponden a negativos con negativos.
Si se realiza de otro modo, el trenzado de los cables no surtirá efecto y no cancelará el campo electromagnético del cable alimentado. Si bien al tratarse de corriente continua no debería generar interferencia, pero fuentes dañadas o cables con problemas podrían hacer oscilar el voltaje y esto podría causar inducciones. Aprovechando el trenzado, evitamos esta situación. En lo posible, estañar las conexiones que vayan apretadas por un tornillo, ya que el estaño al ser blando, se adapta mejor a la forma del tornillo y o frece un mejor contacto eléctrico.
Acá los conectores DC 12 Volts ya instalados.
El cable está terminado, pero no su empleo.
Ahora hay que hacer la conexión a la cámara y al grabador.
1- Rotular el cable en ambos extremos, por ejemplo “Pasillo 1 CH4 HCVR2” de alguna forma que pueda durar un par de años, como por ejemplo, escribir en un papel y luego cubrirlo con scotch o cinta termoretractil transparente. La misma etiqueta en ambos extremos. A pesar de que nadie lo hace, en momentos de desperfectos, el tiempo que se pudo ahorrar rotular no rotulando cables, se pierde, adivinando el origen o causa de una falla cuando esta se presenta. En este punto muchos pasan por servicio técnico sin éxito ya que el problema estaba en la instalación. Rotular cables correctamente ahorra muchos dolores de cabeza.
Un acercamiento al rotulado hecho a mano con la ayuda de un papel blanco y huincha scotch.
2- Conectar el grabador y la fuente a tierra mediante el tornillo trasero que trae para esos efectos. Debe primero asegurarse que la toma a tierra esté verdaderamente conectada a tierra y con parámetros correctos, de otro modo no funcionará. Es muy importante preocuparse que la instalación eléctrica esté dentro de las normas vigentes de la superintendencia de electricidad y combustibles antes de realizar una instalación que dependeda de ella. Realizar instalaciones CCTV en lugares con instalaciones eléctricas fuera de norma y especialmente sin una correcta instalación a tierra es desaconsejado, ya que en estas condiciones, es probable que los equipos no funcionen correctamente o fallen sin posibilidad de reclamar una garantía.
Un acercamiento del tornillo dedicado para esta tarea. Como es posible apreciar, afecta al chasis y al exterior de los conectores BNC, por ende, afecta a la conexión de los cables coaxiales y balun, permitiendo que la transmisión a la salida de la máquina sea puramente desbalanceada favoreciendo el trabajo del balun.
3- Conectar el cable y verificar que funciona.
4- Medir el voltaje que le está llegando a la cámara. Esto es muy importante, idealmente medir de día y de noche cuando se encienden los leds. Conforme más largo sea el cable y conforme más potentes sean los leds, más voltaje se perderá, en especial si el cable es de mala calidad o si un contacto eléctrico no ha quedado bien. Por esta razón debe medirse el voltaje que le llega a la cámara y en caso de que este sea menor a 10.8 voltios, es posible que esa cámara pudiera presentar un comportamiento fuera de lo normal.
La mejor forma de hacerlo es con la ayuda de un spliter de 2DC y un DC "hembra", de modo tal que se dejen atornilladas las clavijas del multitester en el conector.
De esta manera, es sencillo realizar todas las mediciones que pudieran ser necesarias, ya que en el cable DC hay muy poca pérdida y la conexion es en paralelo. De paso es comodo conectar y desconectar a la hora de medir el voltaje. Acá un esquema general, que en la imagen de ejemplo esta conectado directo a una fuente de poder, la idea es repetir el proceso pero con el cable ya confeccionado.
5- Aunque queden dentro de una caja estanca, en lo posible aislar las partes metálica que queden expuestas, ojala con funda termocontraible, ya que cuando haya que realizar reparaciones, se puede cortar y no queda pegada, al mismo tiempo que aísla y protege de la humedad los componentes.
Si posees alguna experiencia, ejemplo o comentario que hacer, siempre será bienvenido en soporte@sstt.cl. Saludos