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Videosorveglianza
Occhio alla sistemazione
del cavo coassiale
Fabio Garzia
Docente di Sistemi di Sicurezza Anticrimine, Ingegneria della Sicurezza Sapienza – Università di Roma
Le modalità di installazione e di connessione di questo elemento con le
apparecchiature che compongono un sistema di controllo e di vigilanza
L’
ti caratterizzati da dimensioni maggiori, per
la connessione tra le telecamere e la centrale video. Esso viene inoltre utilizzato per
le connessioni all’interno della centrale video (videoregistratori, multiplexer, quadsplit, ecc.) e per le connessioni di uscita dalla centrale verso i monitor.
Il segnale video presenta un’ampiezza standard di 1 VPP e contiene al suo interno tutti i segnali di sincronismo necessari alla fedele ricostruzione delle immagini riprese
dalle telecamere. Per tale motivo è evidente che un cavo di scarsa qualità o installato
in maniera scorretta o ancora una connessione eseguita male, compromette inevitabilmente la qualità del segnale video stesso
e la relativa qualità delle immagini visualizzate.
Il segnale video si compone di un segnale,
detto di luminanza, relativo alla sola informazione del bianco e nero (B/N) che si
estende su tutta la banda dei 5,5 MHz e di
un segnale, detto di crominanza, relativo alla sola informazione del colore, che si colloca nella parte alta dell’interno segnale, tipicamente intorno ai 4,43 MHz.
efficacia di un impianto di videosorveglianza è strettamente
correlata alla qualità delle immagini che esso è in grado di offrire. La qualità delle immagini è
ovviamente legata alla risoluzione delle telecamere di ripresa, alla risoluzione dei monitor di visualizzazione e alla capacità di trasmettere inalterato il segnale video da parte di tutti gli elementi e dispositivi che si
trovano tra le telecamere e i monitor.
Il segnale video dipende direttamente dal tipo di sistema televisivo utilizzato che, in Europa, corrisponde al sistema CCIR/PAL il
quale permette la trasmissione di 25 quadri
(50 semiquadri) al secondo composti da 625
linee orizzontali. Tale segnale occupa una
banda di 5,5 MHz (5,5 milioni di Hertz) e
deve quindi essere trasmesso utilizzando un
cavo, a bassa perdita e ad elevato potere di
schermaggio dei disturbi esterni, denominato cavo coassiale per la sua particolare
struttura.
Il cavo coassiale viene utilizzato, nei piccoli
impianti, per la connessione diretta tra le telecamere e i monitor oppure, negli impian-
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l’intensità del loro campo magnetico. Il fattore di disturbo più comune e diffuso è rappresentato dalla frequenza di rete a 50 Hz
che si manifesta soprattutto quando un cavo coassiale e un cavo di rete viaggiano paralleli per distanze considerevoli. L’entità
della corrente di disturbo indotta nel cavo
coassiale dipende dalla corrente che scorre
nella linea elettrica, dalla distanza relativa
tra i due cavi e dalla lunghezza di percorrenza in parallelo. Un limite pratico da rispettare è di almeno 30 centimetri da qualunque cavo elettrico.
L’effetto dei disturbi indotti dalla frequenza di rete consiste in una serie di barre orizzontali sottili che scorrono lentamente verso l’alto o verso il basso in sovrapposizione
alle immagini e la cui velocità di spostamento dipende dalla differenza di frequenza tra il campo video e la rete e che si aggira intorno ad 1 Hz. Tali barre possono anche essere fisse. Se si è in presenza di tale
disturbo è possibile immediatamente risalire alla causa ed è necessario controllare accuratamente l’intero percorso del cavo coassiale, al fine di individuare eventuali affiancamenti con cavi elettrici e provvedere
ad un adeguato di stanziamento tra i due cavi.
Oltre ai cavi di alimentazione, possono essere presenti altre fonti di disturbo quali dispositivi, apparecchi e macchinari vari che
possono indurre effetti differenti sulle immagini e che dipendono dalle sorgenti che
li producono. In generale vale la regola che
maggiore è la frequenza del disturbo e più
sottile appare la relativa figura di disturbo
sovrapposta all’immagine. Per evitare tali inconvenienti è necessario allontanare, quanto possibile, il cavo da tali fonti e assicurarsi della corretta connessione della calza metallica esterna del cavo allo chassis esterno
delle telecamere, dei monitor e di eventuali altri dispositivi.
I cavi coassiali, come tutti i cavi, sono caratterizzati da una impedenza caratteristica
che manifesta i suoi effetti all’aumentare
della frequenza e quindi anche sui segnali
video che contengono al loro interno frequenze elevate. Ogni cavo è caratterizzato
Composizione di un cavo coassiale
Nel presente articolo ci occuperemo, dunque, del cavo coassiale e delle relative modalità di installazione e di connessione con
le apparecchiature che compongono un impianto di videosorveglianza TV.
Tale cavo è composto da un conduttore centrale, circondato da un isolante opportuno
intorno al quale è presente una guaina metallica, rivestita a sua volta da un isolante
esterno. Il segnale video viaggia nel conduttore interno mentre il conduttore esterno viene utilizzato per connettere il potenziale comune dei dispositivi di partenza e
di arrivo, funzionando da schermo rispetto
ai disturbi esterni che vengono portati a terra. Quando si utilizza un cavo coassiale la
trasmissione si dice sbilanciata in quanto il
circuito elettrico tra il trasmettitore e il ricevitore viene chiuso dal conduttore interno e dallo schermo esterno.
La qualità della protezione dipende dallo
schermaggio del cavo che può variare dal 90
al 99%, non potendo praticamente mai raggiungere il 100% nemmeno nei cavi di elevata qualità. La penetrazione delle interferenze all’interno del cavo dipende dalla loro frequenza. Infatti le frequenze al di sopra
dei 50 kHz vengono soppresse grazie all’effetto pelle mentre le frequenze inferiori
possono indurre effetti che dipendono dal-
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da una impedenza caratteristica e cioè da
una resistenza, una capacità e una induttanza per unità di lunghezza e per tale motivo tale impedenza non può essere misurata utilizzando un normale multimetro elettronico.
Al fine di assicurare la corretta trasmissione
del segnale video è assolutamente necessario che l’impedenza d’uscita della telecamera, l’impedenza del cavo coassiale e l’impedenza d’ingresso del monitor presentino
lo stesso valore, ottenendo il massimo trasferimento del segnale stesso. Se ciò non accade, dal momento che il segnale si estende in una discreta banda, possono verificarsi
delle riflessioni di segnale verso la sorgente
che diventano particolarmente evidenti alle alte frequenze, alterando inevitabilmente la qualità del segnale video.
Se il cavo viene cortocircuitato o lasciato
aperto, la riflessione del segnale verso la sorgente che lo genera è totale.
L’impedenza di riferimento utilizzata negli
impianti di videosor veglianza TV è di 75
Ohm ed è quindi sempre necessario terminare l’ultimo elemento di una catena video
con tale impedenza, utilizzando, al limite
un opportuno tappo di terminazione.
In ogni modo tale impedenza aumenta con
la frequenza e per tale motivo le componenti del segnale a frequenza più elevata risentono maggiormente l’effetto dell’atte-
nuazione: poiché il segnale di crominanza
relativo al colore si colloca alle alte frequenze esso subisce un’attenuazione maggiore rispetto al segnale di luminanza con il
risultato che un segnale a colori trasmesso
per una lunga distanza con una cavo di scarsa qualità perde la componente cromatica
risultando visibile solo in B/N. Per tale motivo, quando si vogliono raggiungere delle
distanze relativamente elevate, si utilizzano
opportuni amplificatori/equalizzatori di cavo.
Esistono vari modelli di cavo coassiale il cui
costo cresce con la qualità del cavo stesso
(Tabella 1).
Il modello di cavo coassiale più utilizzato è
quello siglato RG-59B/U che è in grado di
trasferire un segnale B/N fino a 300 metri
e uno a colori fino a 200 metri senza eccessive attenuazioni.
Un altro modello più sottile e costoso è rappresentato dal RG-11B/U che può trasferire un segnale B/N sino a 600 metri ed uno
a colori sino a 400 metri. Esistono anche
modelli di cavo caratterizzati da uno spessore ridotto adatti per essere utilizzati nei
cablaggi intensivi, come avviene nelle matrici video.
Molto importante è inoltre l’uniformità del
cavo lungo la sua estensione che dipende
dalla precisione con cui è stato costruito il
conduttore interno, l’isolante e il conduttore esterno. L’impedenza caratteristica varia anche se il cavo segue un percorso dove
sono presenti curve strette o anelli, provocando inevitabili attenuazioni alle alte fre-
Tabella 1 - Vari tipi di cavo coassiale utilizzati
negli impianti di videosorveglianza TV
Tipo di cavo coassiale
Impedenza (Ω)
Diametro
complessivo (mm)
Attenuazione tipica
a 10 MHz
(dB/100 m)
RG-11B/U
75
10
1,3
RG-59B/U
75
6,15
3,3
RG-6B/U
75
6
2,2
RG-179B/U
75
2,5
17,4
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ghezza, che esso ha sul segnale che transita
al suo interno. L’attenuazione si misura utilizzando il decibel o dB, che rappresenta
una unità di misura che sta ad indicare di
quale fattore l’ampiezza del segnale risulta
attenuata, se il valore è negativo, o amplificata, se il valore è positivo. Maggiore è la
qualità del cavo e minore è la sua attenuazione per unità di lunghezza: tipicamente
per ogni tipo di cavo viene fornita la sua attenuazione, in dB, per lunghezze di 100 metri, dalla quale è possibile risalire all’attenuazione per ogni metro dividendo l’atte-
quenze e riflessioni con conseguenti perdite di dettagli e sdoppiamenti di immagine.
Per tale motivo debbono essere evitati curve il cui raggio sia più piccolo di 5 volte il
diametro del cavo: per un cavo RG-59B/U
le curve dovrebbero essere maggiori di 6
cm mentre per un RG-11B/U maggiori di
10 cm.
Il materiale consigliato per il cavo è ovviamente il rame, anche se l’argento e l’oro
mostrano caratteristiche migliori ma anche
un costo notevolmente superiore. I cavi rame-acciaio sono consigliati per la trasmissione dei segnali in alta frequenza laddove
l’effetto pelle si manifesta in maniera significativa provocando lo spostamento del flusso di corrente verso la superficie del conduttore interno e provocando un aumento
apparente della resistenza del cavo. Per la
trasmissione di un segnale video composto
da frequenze non eccessivamente elevate è
sufficiente utilizzare il rame.
Il cavo coassiale viene caratterizzato mediante l’attenuazione, per unità di lun-
Vari tipi di cavo coassiale
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nuazione complessiva per 100. Se si connettono più cavi in serie e si vuole calcolare l’attenuazione complessiva, è semplicemente necessario sommare l’attenuazione,
espressa in dB, dei singoli cavi.
Per quantificare il livello di un segnale video di 1 VPP dopo che esso è transitato all’interno di una tratta di cavo coassiale la
cui attenuazione in dB è nota, basta convertire tale valore espresso in dB in un fattore di attenuazione, utilizzando la tabella
2, il quale, moltiplicato per l’ampiezza del
segnale in ingresso (1 V in questo caso), ci
fornirà l’ampiezza cercata del segnale. Se
tale ampiezza è al di sotto dell’ampiezza minima accettata, per esempio, dal monitor, si
può essere certi che il segnale video risulterà essere disturbato o addirittura non visualizzabile. Per ovviare ciò è necessario ridurre l’attenuazione utilizzando un cavo di
qualità superiore o ricorrere all’utilizzo di
un amplificatore di linea per riportare il segnale video al valore originale.
Si è parlato, sinora, delle caratteristiche del
cavo coassiale, delle accortezze da adottare
nella sua installazione e delle influenze che
tali fattori esercitano sul segnale video che
scorre all’interno del cavo stesso.
E’ necessario, a questo punto, trattare le
modalità di connessione del cavo coassiale,
in quanto, se non si utilizzano le accortezze
opportune, si rischia di produrre una elevato degradamento del segnale video e
quindi della qualità delle immagini, pur utilizzando un cavo di elevata qualità.
I cavo coassiali vengono connessi alle estremità utilizzando, nella maggior parte dei casi, i cosiddetti connettori BNC, acronimo
Componenti fondamentali di uno spinotto BNC
che deriva dal nome dei progettisti che lo
hanno ideato e cioè Bayonet, Neil, Concelman.
I connettori BNC sono disponibili nei modelli a bloccaggio, a saldatura e a vite. Essi
sono composti da uno spinotto interno per
la connessione del conduttore interno e da
una ghiera esterna a bloccaggio per assicurare il fissaggio del connettore e la connessione elettrica del conduttore esterno. I
connettori a bloccaggio (detti a crimpaggio,
utilizzando una denominazione che deriva
dell’analogo termine anglosassone) sono
quelli più affidabili e per il loro fissaggio
sulle estremità dei cavi è necessario ricorrere ad apposite pinze che provvedono a
stringere il collare metallico intorno alla
calza, garantendo la necessaria continuità
elettrica.
E’ molto importante ricordare che la maggior parte dei problemi che si manifestano
negli impianti TVCC dipendono da una cattiva installazione dei connettori BNC. Per
Tabella 2 – Corrispondenza tra decibel (dB)
e fattore di amplificazione e di attenuazione
0,2
dB
0
0,1
Fattore di amplificazione
(+dB)
1
1,012
Fattore di attenuazione
(-dB)
1
0,988
0,3
1
2
3
10
1,023
1,035
1,122
1,259
1,414
3,162
0,977
0,966
0,891
0,794
0,707
0,316
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qualità. L’utilizzo di connettori argentati o
dorati aiuta nella riduzione della resistenza
parassita e nella prevenzione delle ossidazioni, inevitabili soprattutto nelle atmosfere
ricche di umidità, in prossimità di corsi
d’acqua o del mare, e di particelle ossidanti, come negli ambienti industriali.
Il montaggio di connettori a bloccaggio è
sempre sconsigliato ma, se non si dispone
dell’attrezzatura adeguata, si può ricorrere
all’utilizzo di connettori a saldatura, la quale deve essere eseguita con cura per evitare
la fusione e il danneggiamento dell’isolamento del cavo.
La preparazione del cavo da connettere al
BNC deve essere eseguita utilizzando gli opportuni spellacavi e gli opportuni strumenti da fissaggio. Si consiglia di eseguire una
spellatura del cavo tale che il conduttore
più interno risulti essere lungo almeno 6
mm e la guaina isolante esterna lasci sco-
Vista interna di uno spinotto BNC
tale motivo è molto importante, da parte
dell’installatore, curare attentamente le
connessioni eseguite tramite essi.
Esistono molti tipi di connettori BNC, da
quelli femmina a quelli ad angolo retto fino ai vari adattatori e ai connettori volanti
L’inserimento di un connettore provoca
inevitabilmente una perdita di segnale che
si aggira intorno al mezzo decibel nel caso
in cui si utilizzi un componente di buona
Adattatori BNC
Adattatore BNC a 90°
Connettore BNC a T
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vo che si deve connettere: diversamente la
disomogeneità di spessore tra cavo e BNC
può creare cattivi contatti con conseguente
attenuazione del segnale video.
Se si deve ricorrere ai connettori a saldatura, è necessario prestare particolare attenzione alla temperatura del saldatore e alla
qualità della saldatura eseguita, la quale può
creare non solo cattivi contatti ma può anche danneggiare l’isolamento del cavo, alterandone l’impedenza.
E’ sempre consigliato utilizzare connettori
argentati o dorati, anche se di costo leggermente superiore rispetto ai connettori standard, in quanto presentano una maggiore
resistenza alla corrosione.
E’ inoltre consigliato l’utilizzo di un opportuno cappuccio in gomma, detto guidacavo, per evitare che lo sforzo esercitato sul
cavo ad ogni inserzione ed estrazione del
connettore porti ad un progressivo danneggiamento della connessione interna.
Se il cavo viene utilizzato per connettere
Terminatori BNC
perto l’interno di almeno 10 mm, di cui 7
mm rappresentano la lunghezza della calza
metallica e i restanti 3 mm servono a garantire il corretto isolamento tra il conduttore interno e la calza metallica esterna.
E’ molto importante assicurarsi che il BNC
che si desidera utilizzare sia idoneo per il ca-
Cavo coassiale spellato
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una telecamera posizionata su di un brandeggio, che è quindi soggetta a continui
movimenti di rotazione, è necessario assicurarsi che esso sia caratterizzato da una elevata resistenza e da una sezione ridotta, in
maniera tale da poter sopportare gli stress
indotti dai movimenti continui.
Per quanto riguarda l’installazione del cavo,
è sempre consigliata una ispezione cautelativa del percorso lungo il quale esso dovrebbe essere installato al fine di identificare eventuali criticità quali vicinanza con
conduttori elettrici e angoli molto stretti.
Se si deve ricorrere a giunzioni o ad amplificatori di linea, è necessario posizionarli in
punti accessibili per facilitarne la manutenzione. È inoltre consigliato lasciare una certa quantità di cavo in eccesso in prossimità
dei giunti per agevolare le operazioni di
connessione.
Il cavo dovrebbe passare all’interno di una
tubazione di protezione resistente agli ultravioletti, qualora si trovasse all’esterno, o
metallica, qualora si trovasse a passare in
ambienti caratterizzati da un elevato livello
di disturbi elettromagnetici.
Quando il cavo viene interrato è sempre importante utilizzare una tubazione di protezione di resistenza elevata, in quanto un
eventuale carico eccessivo sul cavo provocherebbe una alterazione dell’impedenza
interna con conseguente degradamento del
segnale video o addirittura interruzione integrale. In tal caso il costo della ricerca del
guasto e la riparazione dello stesso risulterebbe essere notevolmente superiore rispetto al maggiore costo iniziale sostenuto
per una tubazione di buona qualità.
Al fine di evitare il danneggiamento di un
cavo interrato, si consiglia di porre al di sotto e al di sopra di esso uno strato di sabbia
di almeno 5 cm al fine di proteggerlo da
eventuali danneggiamenti dovuti a carichi
eccessivi sul terreno sovrastante. La profondità della traccia dovrebbe variare da 30
centimetri in presenza di terreno roccioso
fino ad 1 metro in presenza di terreno sabbioso.
Quando si deve inserire un cavo coassiale in
una tubazione è necessario evitare trazioni
eccessive, ricorrendo, eventualmente, a polvere di borotalco per facilitare lo scorrimento. La connessione deve essere eseguita lasciando una piccola quantità di cavo
piuttosto che essere caratterizzata da una
eccessiva precisione e tensione poiché in tal
caso essa non sarebbe in grado di assorbire
eventuali vibrazioni o scossoni, esponendo
il cavo a possibili rischi di distaccamento dal
connettore.
In alcuni casi, se la resistenza di terra dal lato della telecamera è più elevata della resistenza di terra dal lato del monitor o viceversa, si viene a creare il cosiddetto anello
di terra, che provoca un effetto di distorsione sulle immagini a prescindere dalla
bontà della connessione e dell’installazione
dal cavo coassiale. In tal caso è raccomandato l’utilizzo di opportuni dispositivi, detti correttori di anello di terra, che provvedono a compensare i relativi disturbi indotti sul segnale video.
Quanto visto sinora dimostra quanto sia importante e delicata l’operazione di installazione di un cavo coassiale la quale risulta essere una fase di estrema importanza e determinante per la qualità e la buona riuscita di un impianto di videosorveglianza. Per
tale motivo tale installazione deve essere
eseguita con grande competenza, accuratezza e attenzione.
Pinza per la spellatura e il fissaggio del cavo
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