Nhiều bạn đã nhiều lần hỏi nguồn điện PoE có ổn định không? Cáp nào tốt cho nguồn điện PoE? Tại sao camera vẫn không hiển thị khi được cấp nguồn bằng công tắc PoE? Và vân vân, những điều này thực chất có liên quan đến việc mất điện của nguồn điện POE, điều này dễ bị bỏ qua trong các dự án.
1, Nguồn điện POE là gì
PoE đề cập đến công nghệ cung cấp nguồn DC cho một số thiết bị đầu cuối dựa trên IP (chẳng hạn như điện thoại IP, điểm truy cập mạng cục bộ không dây AP, camera mạng, v.v.) mà không có bất kỳ sửa đổi nào đối với Ethernet Cat. 5 cơ sở hạ tầng cáp.
Công nghệ PoE có thể đảm bảo tính bảo mật của hệ thống cáp có cấu trúc hiện có đồng thời đảm bảo hoạt động bình thường của các mạng hiện có, giảm thiểu chi phí.
Một hệ thống PoE hoàn chỉnh bao gồm hai phần: thiết bị đầu cuối cấp nguồn và thiết bị đầu cuối thu.
Thiết bị cấp nguồn (PSE): Bộ chuyển mạch Ethernet, bộ định tuyến, hub hoặc các thiết bị chuyển mạch mạng khác hỗ trợ chức năng POE.
Thiết bị thu nguồn (PD): Trong hệ thống giám sát chủ yếu là camera mạng (IPC).
2, Tiêu chuẩn cấp nguồn POE
Tiêu chuẩn quốc tế mới nhất IEEE802.3bt có hai yêu cầu:
Loại thứ nhất: Một trong số chúng yêu cầu PSE phải đạt công suất đầu ra là 60W, với công suất đến thiết bị thu là 51W (như trong bảng trên, đây là dữ liệu thấp nhất) và tổn thất điện năng là 9W.
Phương pháp thứ hai yêu cầu PSE phải đạt công suất đầu ra là 90W, với công suất 71W đến thiết bị thu và tổn thất điện năng là 19W.
Từ các tiêu chuẩn trên có thể thấy, khi nguồn điện tăng thì tổn thất điện năng không tỷ lệ thuận với nguồn điện mà càng tăng. Vậy làm thế nào có thể tính toán tổn thất PSE trong ứng dụng thực tế?
3, Mất nguồn POE
Vì vậy, trước tiên chúng ta hãy xem vật lý ở trường trung học cơ sở tính toán tổn thất điện năng trên dây như thế nào.
Định luật Joule là định luật giải thích một cách định lượng sự chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt bằng cách dẫn dòng điện.
Nội dung là: Nhiệt lượng do dòng điện chạy qua dây dẫn sinh ra tỉ lệ thuận với bậc hai của dòng điện, điện trở của dây dẫn và thời gian nhiễm điện. Đó là, mức tiêu thụ nhân sự được tạo ra trong quá trình tính toán.
Định luật Joule biểu thức toán học: Q=I 2 Rt (áp dụng cho tất cả các mạch), trong đó Q là tổn thất điện năng P, I là dòng điện, R là điện trở và t là thời gian.
Trong sử dụng thực tế, vì PSE và PD hoạt động đồng thời nên tổn thất không phụ thuộc vào thời gian. Kết luận là trong hệ thống POE, công suất tổn thất của cáp mạng tỷ lệ thuận với công suất bậc hai của dòng điện và tỷ lệ thuận với kích thước của điện trở. Nói một cách đơn giản, để giảm mức tiêu thụ điện năng của cáp mạng, chúng ta nên cố gắng giảm dòng điện và điện trở của cáp mạng càng nhiều càng tốt. Ý nghĩa của việc giảm dòng điện là đặc biệt quan trọng.
Vậy hãy cùng điểm qua những thông số cụ thể của tiêu chuẩn quốc tế:
Trong tiêu chuẩn IEEE802.3af, điện trở của cáp mạng là 20 Ω, điện áp đầu ra PSE yêu cầu là 44V, dòng điện là 0,35A và công suất tổn thất P=0,35 * 0,35 * 20=2,45W.
Tương tự, trong tiêu chuẩn IEEE802.3at, điện trở của cáp mạng là 12,5 Ω, điện áp yêu cầu là 50V, dòng điện là 0,6A và công suất tổn thất P=0,6 * 0,6 * 12,5=4,5W.
Không có vấn đề gì khi sử dụng phương pháp tính toán này cho cả hai tiêu chuẩn. Nhưng khi xét đến chuẩn IEEE802.3bt thì không thể tính toán như thế này được. Nếu điện áp là 50V và công suất đạt 60W cần dòng điện 1,2A thì tổn thất điện năng là P=1,2 * 1,2 * 12,5=18W. Trừ đi tổn hao thì công suất tới thiết bị PD chỉ còn 42W.
4, Nguyên nhân gây mất điện trong POE
Vậy chính xác lý do là gì?
Yêu cầu thực tế là 51W giảm được 9W năng lượng điện. Vậy chính xác điều gì đã gây ra lỗi tính toán.
Thiết bị cấp nguồn (PSE): Bộ chuyển mạch Ethernet, bộ định tuyến, hub hoặc các thiết bị chuyển mạch mạng khác hỗ trợ chức năng POE.
Thiết bị thu nguồn (PD): Trong hệ thống giám sát chủ yếu là camera mạng (IPC).
2, Tiêu chuẩn cấp nguồn POE
Tiêu chuẩn quốc tế mới nhất IEEE802.3bt có hai yêu cầu:
Loại thứ nhất: Một trong số chúng yêu cầu PSE phải đạt công suất đầu ra là 60W, với công suất đến thiết bị thu là 51W (như trong bảng trên, đây là dữ liệu thấp nhất) và tổn thất điện năng là 9W.
Phương pháp thứ hai yêu cầu PSE phải đạt công suất đầu ra là 90W, với công suất 71W đến thiết bị thu và tổn thất điện năng là 19W.
Từ các tiêu chuẩn trên có thể thấy, khi nguồn điện tăng thì tổn thất điện năng không tỷ lệ thuận với nguồn điện mà càng tăng. Vậy làm thế nào có thể tính toán tổn thất PSE trong ứng dụng thực tế?
3, Mất nguồn POE
Vì vậy, trước tiên chúng ta hãy xem vật lý ở trường trung học cơ sở tính toán tổn thất điện năng trên dây như thế nào.
Định luật Joule là định luật giải thích một cách định lượng sự chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt bằng cách dẫn dòng điện.
Nội dung là: Nhiệt lượng do dòng điện chạy qua dây dẫn sinh ra tỉ lệ thuận với bậc hai của dòng điện, điện trở của dây dẫn và thời gian nhiễm điện. Đó là, mức tiêu thụ nhân sự được tạo ra trong quá trình tính toán.
Định luật Joule biểu thức toán học: Q=I 2 Rt (áp dụng cho tất cả các mạch), trong đó Q là tổn thất điện năng P, I là dòng điện, R là điện trở và t là thời gian.
Trong sử dụng thực tế, vì PSE và PD hoạt động đồng thời nên tổn thất không phụ thuộc vào thời gian. Kết luận là trong hệ thống POE, công suất tổn thất của cáp mạng tỷ lệ thuận với công suất bậc hai của dòng điện và tỷ lệ thuận với kích thước của điện trở. Nói một cách đơn giản, để giảm mức tiêu thụ điện năng của cáp mạng, chúng ta nên cố gắng giảm dòng điện và điện trở của cáp mạng càng nhiều càng tốt. Ý nghĩa của việc giảm dòng điện là đặc biệt quan trọng.
Vậy hãy cùng điểm qua những thông số cụ thể của tiêu chuẩn quốc tế:
Trong tiêu chuẩn IEEE802.3af, điện trở của cáp mạng là 20 Ω, điện áp đầu ra PSE yêu cầu là 44V, dòng điện là 0,35A và công suất tổn thất P=0,35 * 0,35 * 20=2,45W.
Tương tự, trong tiêu chuẩn IEEE802.3at, điện trở của cáp mạng là 12,5 Ω, điện áp yêu cầu là 50V, dòng điện là 0,6A và công suất tổn thất P=0,6 * 0,6 * 12,5=4,5W.
Không có vấn đề gì khi sử dụng phương pháp tính toán này cho cả hai tiêu chuẩn. Nhưng khi xét đến chuẩn IEEE802.3bt thì không thể tính toán như thế này được. Nếu điện áp là 50V và công suất đạt 60W cần dòng điện 1,2A thì tổn thất điện năng là P=1,2 * 1,2 * 12,5=18W. Trừ đi tổn hao thì công suất tới thiết bị PD chỉ còn 42W.
4, Nguyên nhân gây mất điện trong POE
Vậy chính xác lý do là gì?
Yêu cầu thực tế là 51W giảm được 9W năng lượng điện. Vậy chính xác điều gì đã gây ra lỗi tính toán.
Có thể thấy, cáp càng tốt thì điện trở càng nhỏ, theo công thức Q=I 2 Rt, tức là tổn thất điện năng trong quá trình cấp điện là ít nhất, chính vì vậy cần phải sử dụng cáp Tốt. Nên sử dụng cáp Loại 6 như một lựa chọn an toàn hơn.
Như chúng tôi đã đề cập ở trên, công thức tổn thất công suất Q=I ² Rt, để giảm thiểu tổn thất giữa cực nguồn PSE và thiết bị thu PD, cần có dòng điện và điện trở tối thiểu để đạt được hiệu suất tốt nhất trong toàn bộ nguồn điện quá trình cung cấp.
Hãy theo dõi CF FIBERLINK để tìm hiểu thêm về kiến thức bảo mật nhé!!! Đường dây nóng dịch vụ toàn cầu: 86752-2586485
Thời gian đăng: 30-05-2023