No Image

Poe инжектор своими руками

СОДЕРЖАНИЕ
7 просмотров
11 марта 2020

Иногда возникает задача запитать Ethernet-устройство, находящееся далеко от розеток 220В. Можно применить PoE, но покупные инжекторы недёшевы, да и лишние контакты уменьшают надёжность Ethernet-линка. Про нативную поддержку технологии я и не говорю — похоже, производители хотят снять с технологии все сливки, и сильно задирают цены.

Поэтому сделаем бюджетный вариант PoE самостоятельно.

Сделать его можно двумя путями.

Первый вариант, попроще.

Можно использовать незадействованные линии Ethernet в стандарте 100BASE-T (т.е. синюю и коричневую) — этот вариант прост, надёжен и лёгок в повторении. Разноимённые провода в каждой из пар замыкаем (синий с бело-синим, коричневый с бело-коричневым), и подаём на одну пару плюс, на другую минус.

Второй вариант, резервный.

Второй вариант — вспомнить, что все дифпары в Ethernet гальванически развязаны, и рассмотреть стандартную схему входных каскадов любой сетевой карты:

Видим, что TX+ и TX- входят в трансформатор связи, имеющий отвод от средней точки. RX+ и RX- устроены аналогично. Значит, мы можем приподнять любую пару на любое (конечно, не слишком высокое) напряжение. Для этого нужно лишь подключить плюс и минус источника питания к средним точкам трансформаторов (на схеме это контакты 8 и 11). В некоторых сетевушках и роутерах дополнительно стоят уравнивающие резисторы на 75 ом — их нужно будет выпаять или разрезать дорожки, идущие к ним.

Теперь можно объединить два метода, и пустить каждую линию напряжения по двум парам. Например, «плюс» по оранжевой и коричневой, а «минус» по синей и зелёной. Этот метод пригодится, если требуется передавать сравнительно большой ток.

Выбор напряжения

Передаваемая мощность прямо пропорциональна напряжению, но увлекаться его повышением не стоит — хоть изоляция жил и рассчитана на 300 вольт, но полагаться на китайские кабели нельзя. Нужно ограничиться 50 вольтами, ближайшее стандартное напряжение — 48 вольт. (надеюсь, понятно что речь идёт только о постоянном напряжении — оно не создаёт помех, и даёт возможность передать на 30% больше энергии чем переменное).

Важно понимать, что такая линия передачи будет иметь ненулевое сопротивление, и при хоть сколько-то существенном токе напряжение будет проседать. Допустим, от 5 вольт на 10-метровом кабеле при токе в 1 ампер останется уже 4.5 вольта, а этого может быть недостаточно для работы прибора. На высоких напряжениях этот эффект перестаёт быть заметен (кстати, это основная причина применения высоковольтных ЛЭП), т.к. падение в 0,5 вольта по сравнению с напряжением 50 вольт — это всего один процент.

Выбор тока

Прямо сейчас держу в руках сетевой кабель, на нём маркировка 24AWG, и это ещё если верить китайцам на слово. Значит, площадь одной жилы 0.2мм², это максимум 1,5А.

Используем 4 пары — по двум парам плюс, по двум минус. В условиях жгута проводов предельный ток падает на 7% на каждый дополнительный провод — т.е. 7 доп. проводов * 7% = 49%. Получается, до 0.75А на каждую жилу, а их у нас 3 в каждую сторону — значит, можно передать максимум 2.25А.

Конечно, вроде как получается впритык, но никакой возможности расширения сети, да и не люблю я эксплуатировать оборудование на предельных режимах. Нужно обеспечить двукратный запас прочности, т.е. снизить ток до 1 ампера.

Стандартная плотность тока в меди 8 А/мм² — конечно, правильная цифра, но всегда забывают условия её применимости, а это один провод без изоляции — то есть, имеющий хороший теплообмен с окружающей средой. В кабеле Ethernet тепловые условия гораздо хуже — несколько изолированных проводов рядом (греют друг друга), под общей изоляцией. А поскольку внешняя изоляция не вплотную к проводам, воздушный промежуток работает как теплоизолятор — вроде шубы.

Самое смешное что я видел Ethernet-кабели из обмеднённого алюминия, даже дорогие — для них ток нужно уменьшать ещё в два раза. Так ведь это не проверить никак. Более того, ещё часто делают так — уменьшают толщину синей и коричневой пар (тех, которые не используются в 100Base-T).

Читайте также:  Вконтакте войти в ютуб

Мощность

Таким образом, из максимального напряжения 50 вольт и тока в 1А получаем мощность 50Вт. Думаю, этого хватит любому сетевому оборудованию, которое только можно представить в домашних условиях. И я должен сказать, что передавать 1 ампер по хлипким сетевым разъёмам, которые иногда и информационный сигнал передают с трудом — это верх безрассудства, и делать так стоит только с новыми кабелями и разъёмами, если вы чётко понимаете, что делаете. Также лучше не двигать это соединение, чтобы не ухудшить контакт. В остальных случаях нужно ограничиться 20 ваттами.

Инжектор и сплиттер

Подавать напряжение в кабель можно несколькими способами. Если вы остановились на 12 вольтах — просто берём их с компьютерного блока питания (так очень удобно питать роутер от компьютера, подключённого к нему). Если же применять 48 вольт, то потребуется специальный блок питания, вроде какого-нибудь AC-DC конвертера.

На стороне приёмника установим преобразователь, и получим любое нужное прибору напряжение, скорее всего 9 или 12 вольт.

Обязательно нужно поставить конденсаторы (электролиты на пару сотен мкФ + керамику или лучше плёнку на 10-100 нФ) на обоих концах линии, чтобы не превращать её в антенну.

Конечно, здесь нет никакого контроля за состоянием линии, за потребностями приёмников — всего того, что есть в стандарте PoE. Однако далеко не все производители таких устройств сами полностью следуют стандарту. Многие реализуют Passive PoE, который полностью идентичен рассмотренной нами самоделке

Что нужно знать о PoE перед переделкой свитча

Разные бывают задачи в IT и решения приходится искать часто нестандартные… Простой пример, необходимо установить IP видеокамеру с питанием PoE на расстоянии почти 300 метров от объекта. Спецификация PoE говорит, что можно до 100м и что тут делать?
Вариантов немного, тянуть медью с двумя свитчами через 100 метров (в качестве промежуточных узлов) или пробросить оптикой (конечно если есть оптический порт на оборудовании) и после у становить коммутатор с PoE для питания видеокамеры.

Стандарты PoE

  • Пассивный PoE — самый распространенный вид питания, которое передается по неиспользуемым для передачи данных проводам. Коричневый/бело-коричневый минус, синий/бело-синий плюс.
  • Активный PoE — питание подается вместе с данными оранжевый/бело-оранжевый плюс, зеленый/бело-зеленый минус. Остальные провода не используются.
  • Активный PoE+ —для питания используются все провода, что позволяет увеличить нагрузку.

Какое напряжение подается через PoE?

Питание почти всех PoE устройств (VoIP телефоны, коммутаторы, видеокамеры, Wi-Fi точки доступа и пр.) как правило, 5 или 12 вольт, но для их питания по витой паре передается 48 вольт постоянного тока, что позволяет снизить падения напряжения на большие расстояния.
На каждом устройстве получающем питание через PoE стоит преобразователь, понижающий напряжение до необходимого.
Как правило, PoE коммутатор сам определяет какое оборудование подключено и если необходимо подает питание, т.е., если подключить к PoE свитчу сетевую карту компьютера или ноутбука она не сгорит и будет нормально работать.

В последнее время получила широкое распространение витая пара из биметалла, как правило это алюминиевый провод покрытый слоем меди. Такой провод значительно дешевле полнотелого медного, но и падения напряжения на нем существенно выше, в практическом плане это значит что через 50-60 метров может потеряться линк.

Как сделать простой PoE сплитер своими руками

Самый простой инжектор питания в стандарт 802.3af (вариант PoE-B или Passive PoE) обычно делаю из настенной розетки RJ-45 и блока питания на 12-24 вольта (смотря какой есть под рукой).

Для удобства подключения можно использовать разъем питания 12В с клеммной колодкой — стоит такой рублей 30.
Если планируете пробросить PoE на значительное расстояние, придется искать источник питания на 48 вольт.

Имея под рукой патч панель и мощный источник питания на 48 вольт, можно смастерить PoE сплитер на 16 портов.

Читайте также:  Биос не видит кулер процессора

PoE свитч своими руками

Если дружите с паяльником для питания 2-3 PoE устройств можно использовать обычный недорогой старенький коммутатор который уже давно пылится в ящике стола.

Я использовал коммутатор Acorp HU5D, который давно валялся без дела. В его схеме стоит преобразователь понижающий напряжение с 15 до 3,3 вольта. Т.е., с незначительной переделкой можно использовать 4 порта для PoE.
Из схемы коммутатора Acorp необходимо удалить несколько резисторов запаянных между выводами 4,5,7,8 (на фото отмечены красным).

После чего можно навесным монтажом подвести питание на порты с второго по пятый, первый используем как аплинк. На 8/7 (коричневый/бело-коричневый) вывод минус и 4/5 (синий/бело-синий) выводы плюс.

Технология PoE (Power-over-Ethernet) была создана для IP-телефонии, точек доступа, IP-камер и других устройств, к которым нежелательно проводить отдельный питающий кабель. На качество передачи данных технология PoE влияния не оказывает, используется потенциал уровня Ethernet, то есть сетевых кабелей.

  • Камеры с поддержкой PoE
  • PoE коммутаторы
  • Инжекторы и сплиттеры PoE

Важно понимать, что питающее устройство (например, PoE маршрутизатор) подает питание в кабель только в том случае, если подключенное устройство (например, IP камера ) поддерживает технологию PoE. Как это происходит?

1) Вначале производится проверка: является ли подключенное устройство питаемым (PD). На него подается напряжение от 2,8 до 10 B, определяется входное сопротивление подключаемого устройства. Если параметры соответствуют требуемым, питающее устройство переходит к следующему этапу.

2) Питающее устройство определяет потребляемую мощность подключенного девайса, для последующего управления этой мощностью. В зависимости от мощности, устройствам присваивается класс: от 0 до 4.

Класс Вт на порт PoE Вт на устройство
15,4 от 0,44 до 12,95
1 4,5 от 0,44 до 3,84
2 7 от 3,84 до 6,49
3 15,4 от 6,49 до 12,95
4 30 от 12,95 до 25,5

После того, как устройство классифицировано, на него подается напряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступаетет в контролю его работы:

1) Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течении 400Мс, то подача питания прекращается;
2) Если сопротивление подключенного устройства будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, подача питания прекращается.
3) Если потребление тока превысит 400 мА в течение 75 мс, подача питания прекращается.

Всего существует 3 стандарта PoE, чем они отличаются?

1. PoE – IEEE 802.3af

  • Первое поколение PoE (стандарт IEEE 802.3af) обеспечивает питание до 15,4 Вт постоянного тока для каждого подключенного устройства.

2. PoE+ – IEEE 802.3at

  • Следующий стандарт IEEE 802.3at, обеспечивает питание до 30 Вт для каждого устройства. Таким образом PoE+ способен обеспечить питанием более мощные устройства, например камеры видеонаблюдения Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и высокопроизводительные беспроводные точки доступа 11n.

Отличия стандарта PoE от PoE+

Способ передачи питания PoE PoE+
Диапазон напряжения постоянного тока на питаемом устройстве от 36 до 57 V (номинальное 48V) от 42,5 до 57 V
Диапазон напряжения, выдаваемого источником от 44 до 57 V от 50 до 57 V
Максимальная мощность PoE-источника 15,4 Вт 30 Вт
Максимальная мощность, получаемая PoE-потребителем 12,95 Вт 25,50 Вт
Максимальный ток 350 mA 600 mA
Максимальное сопротивление кабеля 20 Ом (для cat.3) 12,5 Ом (для cat.5)
Классы питания 0-3 0-4

3. IEEE 802.3bt

  • В настоящее время разработан новый стандарт IEEE 802.3bt, эта технология позволяет запитать устройства мощностью до 51 Вт по одному кабелю, в этом случае используются все четыре пары кабеля категории 5. Использование незадействованных ранее пар проводов для подачи электропитания увеличивает эффективность и мощность без каких-либо дополнительных расходов на кабели.

Type 2: Класс PoE 4:

Стандарт PoE IEEE 802.3af PoE+ IEEE 802.3at
Требования к кабелю Категория 3 (UTP CAT3) или выше Type 1: Категория 3 (UTP CAT3) или выше
Type 2: Категория 5 (UTP CAT5) или выше
Сила тока 0.35 А Type 1: 0.35 А
Type 2: 0.6 А
Выходное напряжение инжектора 44 – 57 В Type 1: 44 – 57 В
Type 2: 50 – 57 В
Входное напряжение питаемого устройства 37 – 57 В Type 1: 37 – 57 В
Type 2: 42.5 – 57 В
Максимальное энергопотребление питаемого устройства Класс PoE 0, 3: 12.95 Вт Type 1: Класс PoE 0, 3: 12.95 Вт
Класс POE 1: 3.84 Вт Класс PoE 1: 3.84 Вт
Класс PoE 2: 6.49 Вт Класс PoE 2: 6.49 Вт
Класс PoE 4: не используется
Поддерживаемые питаемые устройства IP-камеры, IP-телефоны, точки доступа Все устройства PoE, PTZ-камеры для наружного монтажа,
точки доступа WiMAX, светодиодные табло, некоторые компьютеры
Читайте также:  Почему я туплю постоянно

POE стандарт IEEE 802.3af распиновка:

Требования по питанию для PoE устройств:

Параметр Мин Макс
Сопротивление, кОм 23.75 26.25
Время запуска (> 10 мА), мс 300
Потребляемая мощность, Вт 12.95
Диапазон входного напряжения, В 36 57
Вкл. напряжения, В 44
Откл. напряжения, В 30 В
Входной ток (@ 36VDC), мА 10 350
Входной ток, Пик, мА 400

Passive PoE

Как же быть, если в вашу инфраструктуру требуется подключить устройства без поддержки PoE? В таких случаях используется технология Passive PoE. Ее особенность в том, что источник питания не опрашивает подключенное устройство и не согласовывает его мощность. Питание просто подается по по свободным проводникам витой пары при помощи PoE сплиттера.

PoE-сплиттер разделяет поступающий по витой паре сигнал на данные и питание (12В-24В). Таким образом становится возможным подать питание и интегрировать в существующую инфраструктуру устройство без поддержки PoE.

PoE-сплиттер

При данном способе подключения необходимо тщательно подбирать можность источника питания, и его потребителя.

PoE инжектор

Существует два вида устройств – PoE сплиттеры и PoE инжекторы. Со сплиттером мы разобрались, а как работает PoE инжектор?

На примере. Представим, что в вашей инфраструктуре используется коммутатор без поддержки PoE, сетевой кабель передает только данные.

Как подключить и подать питание по витой паре на устройства с поддержкой этой технологии в такую систему? Как раз в таких случаях и используется PoE инжектор, который служит для подачи в сетевой кабель электрического напряжения.

PoE инжектор подключается и к RJ45, и к источнику питания. В итоге, на входе PoE инжектор получает данные, а на выходе – и данные, и электрическое напряжение, которое может использоваться для подключения устройств с поддержкой этой технологии.

PoE адаптер

Это AC-DC преобразователь со встроенным сплиттером и стабилизатором на выходе. PoE адаптер не использует фантомное питание а использует свободные пары (что означает невозможность использования гигабитных портов, невозможность использования двухпарных кабелей, невозможность расшаривания кабеля). Отличие от сплиттера только в том, что адаптер, за счет повышения напряжения, поддерживает длину линии до 100м на номинальной мощности и активирует схему питания через PoE. Не факт что заработает оборудование, которое питается по стандарту PoE-B. То есть использует для питания и передачи данных те же 1, 2, 3, 6 контакты.

Требование к кабелю

  • Требуется четырехпарная витая пара категории не ниже cat.5e;
  • Витая пара должна быть медная, а не омедненная;
  • Толщина проводников не менее 0,51 мм (24 AWG);
  • сопротивление в проводниках должно быть не выше 9,38 Ом/100 м (если больше, то будет большая потеря мощности).

Стандарты 802.3af и 802.3at говорят о длине витой пары для PoE равной 100м. Но на практике рекомендованная максимальная длина кабеля не должна больше 75м. При использовании Passive PoE, длина кабеля должна быть не более 60м.

Таким образом технология PoE обладает широкими коммуникационными возможностями, позволяющими создавать сети с устройствами разного типа и предназначения. Инсталляционные затраты на системы PoE как правило гораздо ниже, чем расходы на организацию традиционных силовых распределительных систем.

Комментировать
7 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector