CN202535055U - 一种安防监控摄像机的防雷模块及安防监控摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安防监控摄像机的防雷模块，旨在提供一种不会存在安全隐患的防雷模块，其上设置有：电源正极接口；电源负极接口；连接在电源正极接口与电源负极接口之间的第一三极气体放电管；依次串联在所述电源正极接口与电源负极接口之间且与所述第一三极气体放电管并联的第一耦合电感、第二耦合电感、用于吸收浪涌的第二浪涌吸收元件、第四耦合电感和第三耦合电感；一端与所述第一耦合电感与第二耦合电感的连接端连接，另一端与所述第三耦合电感与第四耦合电感的连接端连接的用于吸收浪涌的第一浪涌吸收元件。本实用新型可用于摄像机的防雷。

Description

一种安防监控摄像机的防雷模块及安防监控摄像机

技术领域

本实用新型涉及安防监控摄像机，尤其是涉及安防监控摄像机的防雷模块。

背景技术

雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，直击雷的能量最大，约为1亿至10亿伏，平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。而电磁脉冲主要影响电子设备，也就是我们所说的感应雷；云闪是在两块云之间或一块云的两边发生,对人类危害性不大。每年的雷雨季节给人类造成的直接经济损失高达数亿美元，其中由于感应雷造成的损失占70%。感应雷是在闪雷时所产生的瞬间脉冲磁场，这种强大的感应磁场，可在地面1KM范围内的金属网络中产生感应电荷，包括有线、无线通讯网络，电力输电网络和其他金属材料制成的线路系统。高强度的感应电荷会在这些金属网络中形成强大的瞬间高压电场，从而形成对用电设备的高压弧光放电，最终会导致电气设备烧毁。其中弱电电器受到的危害最大，雷电影响到市电网络会造成电器供电电源电位上升，从而会击穿内部元件；电器金属外壳、接插口、供电线路、信号线路及所有与内部电路有连接的金属，将随时成为感应雷的侵入路径，弱电电器的耐压能力远低于强电设备。

随着科技的进步，安防行业在公共安全中起到了重要的作用；而安防摄像机在安防系统中扮演着重要的角色，公众场所，社区街道，城市楼宇安防摄像机几乎无所不在。在我国国民经济的不断发展下，对安防摄像机的要求也越来越高。近年来，市场上不断的推出标清(500p左右)，高清(570p左右)，超高清(600p以上)，甚至是智能的摄像机。摄像机性能在不断的提高，内部元器件也越来越精密，越来越高度集成化，却变得越来越脆弱；而在公共安全越来越被重视的今天，越来越多的安防摄像机被安装于室外。因此，安防摄像机防雷成为了一个重要的课题！

    针对此问题，市场已推出多款外置防雷器：只对视频信号线路做保护的防雷器；对电源、视频信号线路做保护的二合一防雷器；对电源、视频信号、485控制线路做保护的三合一防雷器。虽然款式多样，但都是外置防雷器。在室外安装外置防雷器，有很大的隐患，防雷效果差；当雷击中避雷针时，在接到大地的引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势。因为外置防雷器一般是安置于摄像机下方，瞬变电磁场会先打到摄像机外壳，虽然安防摄像机的金属外壳是与内部电路绝缘的，但这个能量达到1.5KA时会击穿其绝缘介质侵入内部的灯板，从而把内部元件打坏；外置防雷器所应用的电路都是传统的二级保护电路，其电路的缺陷是残压高，已无法满足高清摄像机的要求。

此外，外置防雷器是采用全金属外壳，外壳的造价占整个防雷器成本的一半，成本较高。而且，一个二合一的防雷器体积是100*60mm，安装方法是串在摄像机输出线路中的，体积庞大，影响线路美观。另外，外置防雷器安装在摄像机太远的位置时，防雷器地线没与外壳连接，感应雷会从外壳侵入，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术安防监控摄像机存在安全隐患的技术问题，提供了一种安防监控摄像机的防雷模块及安防监控摄像机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为设计一种安防监控摄像机的防雷模块，所述安防监控摄像机的防雷模块上设置有：

电源正极接口；

电源负极接口；

连接在电源正极接口与电源负极接口之间的第一三极气体放电管；

依次串联在所述电源正极接口与电源负极接口之间且与所述第一三极气体放电管并联的第一耦合电感、第二耦合电感、用于吸收浪涌的第二浪涌吸收元件、第四耦合电感和第三耦合电感；

一端与所述第一耦合电感与第二耦合电感的连接端连接，另一端与所述第三耦合电感与第四耦合电感的连接端连接的用于吸收浪涌的第一浪涌吸收元件。

所述安防监控摄像机的防雷模块上还设置有：

信号负极接口；

信号正极接口；

连接在信号正极接口与信号负极接口之间的第二三极气体放电管；

依次串联在所述信号负极接口与信号正极接口之间且与所述第二三极气体放电管并联的第一耦合电阻、第二耦合电阻、用于吸收浪涌的第四浪涌吸收元件、第四耦合电阻和第三耦合电阻；

一端与所述第一耦合电阻与第二耦合电阻的连接端连接，另一端与所述第三耦合电阻与第四耦合电阻的连接端连接的用于吸收浪涌的第三浪涌吸收元件。

所述信号负极接口与所述电源负极接口相连，所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端与所述第二浪涌吸收元件与第四耦合电感的连接端连接。

所述第一浪涌吸收元件为瞬间双向抑制二极管，所述第二浪涌吸收元件为瞬间单向抑制二极管，所述第三浪涌吸收元件和第四浪涌吸收元件均为半导体放电管。

本实用新型还提供了一种安防监控摄像机，包括金属外壳，所述安防监控摄像机还包括上述的安防监控摄像机的防雷模块，所述防雷模块设置在所述外壳内，所述防雷模块设有一接地线，所述接地线与所述外壳电性连接，所述第一三极气体放电管的接地端和第二三极气体放电管的接地端均与所述接地线相连。

所述安防监控摄像机还包括一用于驱动摄像机CCD的CCD摄像头模块和用于发出红外光的LED红外线模块，所述CCD摄像头模块和所述LED红外模块均分别设有前级输入端和后级输入端，所述CCD摄像头模块的前级输入端和后级输入端均设有电源正端、信号正端和工作地端，所述LED红外模块的前级输入端和后级输入端均设有电源正端和工作地端；且所述CCD摄像头模块的前级输入端的电源正端、信号正端和工作地端分别与所述电源正极接口、信号正极接口和信号负极接口相连，所述CCD摄像头模块的后级输入端的电源正端、信号正端和工作地端分别与所述第二耦合电感与第二浪涌吸收元件的连接端、所述第四耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端以及所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端相连；所述LED红外模块的前级输入端的电源正端和工作地端分别与所述电源正极接口和信号负极接口相连，所述LED红外模块的后级输入端的电源正端和工作地端分别与所述第二耦合电感与第二浪涌吸收元件的连接端以及所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端相连。

所述安防监控摄像机还包括一电路模块安装座，所述电路模块安装座上设置有四根铜柱，所述防雷模块、CCD摄像头模块、LED红外线模块的四个角均分别固定在所述四根铜柱上，且防雷模块、CCD摄像头模块、LED红外线模块分层设置。

本实用新型通过将防雷模块设置成三级保护电路，同样的条件下残压可降至40V-70V，不再存在安全隐患。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是本实用新型安防监控摄像机的结构图；

图2是本实用新型安防监控摄像机的防雷模块电路原理图；

图3是本实用新型安防监控摄像机的防雷模块一具体实施例连接电路图。

具体实施方式

请参见图1。本实用新型安防监控摄像机包括外壳1、防雷模块2、CCD摄像头模块3、LED红外线模块4和电路模块安装座5。其中：

外壳1为金属外壳。防雷模块2设置在外壳1内，主要用于防雷，CCD摄像头模块3主要用于驱动安防监控摄像机的CCD，LED红外线模块4主要用于发出红外光，以便于红外摄像，电路模块安装座5主要用于将防雷模块2、CCD摄像头模块3和LED红外线模块4固定安装在外壳1内。

外部输入到摄像机的CCD模块与LED红外线模块的引线11连接在防雷模块2的前级。

电路模块安装座5是采用与CCD摄像头模块、LED红外线模块相互兼容的3P间距1.5（mm)和2P间距2.0(mm)的座子。电路模块安装座5上设置有四根铜柱51，所述防雷模块的四个角通过螺钉分别固定在所述四根铜柱上。CCD摄像头模块3、LED红外线模块4的四个角也分别固定在所述四根铜柱上且防雷模块2、CCD摄像头模块3、LED红外线模块4分层设置。因防雷模块是针对安防监控摄像机设计的，所以防雷模块的结构与CCD摄像头模块的结构完全吻合，这样安装起来无需任何改动，极其方便。

防雷模块2的接地线21与外壳电性连接，接地线21的一端是一金属片，在组装安防监控摄像机时可安装于内部与金属外壳壳连接。防雷模块的后级连接线22连接到CCD摄像头模块与LED红外线模块。

为了最大的提高防雷模块的实用性与便捷性，根据具体的数据分析才确定防雷模块的结构：如螺丝孔的大小、间距、电路模块安装座的选择以及各电路模块的长宽等。

请参见图2，防雷模块2上设置有电源正极接口A、电源负极接口B、信号负极接口C、信号正极接口D、第一耦合电感L1、第二耦合电感L2、第三耦合电感L3、第四耦合电感L4、第一浪涌吸收元件T1、第二浪涌吸收元件T2、第一三极气体放电管G1、第二三极气体放电管G2、第一耦合电阻R1、第二耦合电阻R2、第三耦合电阻R3、第四耦合电阻R4、第三浪涌吸收元件T3和第四浪涌吸收元件T4。其中：

电源正极接口A和电源负极接口B分别用于接电源的正负极，信号正极接口D和信号负极接口C分别用于接视频信号的正负极。第一三极气体放电管G1和第二三极气体放电管G2构成第一级保护电路，主要用于将强浪涌泄掉。第一耦合电感L1、第三耦合电感L3、第一浪涌吸收元件T1、第一耦合电阻R1、第三耦合电阻R3和第三浪涌吸收元件T3构成第二级保护电路，主要用于降低两线间的残压。第二耦合电感L2、第四耦合电感L4、第二浪涌吸收元件T2、第二耦合电阻R2、第四耦合电阻R4和第四浪涌吸收元件T4构成第三级保护电路，主要用于将两线间的电压钳位在安全范围内。

信号负极接口C与所述电源负极接口B连接。第一三极气体放电管G1连接在电源正极接口A与电源负极接口B之间。第一耦合电感L1、第二耦合电感L2、第二浪涌吸收元件T2、第四耦合电感L4和第三耦合电感L3依次串联在所述电源正极接口与电源负极接口之间且与所述第一三极气体放电管G1并联。第一浪涌吸收元件T1的一端与所述第一耦合电感与第二耦合电感的连接端连接，另一端与所述第三耦合电感与第四耦合电感的连接端连接。第二三极气体放电管G2连接在信号负极接口C与信号正极接口D之间。第一耦合电阻R1、第二耦合电阻R2、第四浪涌吸收元件T4、第四耦合电阻R4和第三耦合电阻R3依次串联在所述信号负极接口与信号正极接口之间且与所述第二三极气体放电管并联，且所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端与所述第二浪涌吸收元件与第四耦合电感的连接端连接。第三浪涌吸收元件T3的一端与所述第一耦合电阻与第二耦合电阻的连接端连接，另一端与所述第三耦合电阻与第四耦合电阻的连接端连接。第一三极气体放电管G1的接地端PE和第二三极气体放电管G2的接地端PE均与防雷模块的接地线相连，以通过接地线与外壳1相连。

第一浪涌吸收元件T1、第二浪涌吸收元件T2、第三浪涌吸收元件T3和第四浪涌吸收元件T4用于吸收雷击时产生的浪涌电流。在本具体实施例中，所述第一浪涌吸收元件T1为瞬间双向抑制二极管，所述第二浪涌吸收元件T2为瞬间单向抑制二极管，所述第三浪涌吸收元件T3和第四浪涌吸收元件T4均为半导体放电管。

此外，第一三极气体放电管G1和第二三极气体放电管G2可用两个二极气体放电管连接成三级气体放电管的形式替代；瞬间双向抑制二极管、瞬间单向抑制二极管、半导体放电管可相互替换。

AB三级保护电路与CD三级保护电路可单独应用， 单独使用AB三级保护电路时，只能对电源起到防雷保护作用，单独使用CD三级保护电路时，则只能对信号起到防雷保护作用。此外，B线和C线之间也可不连接。

防雷模块的工作原理为将大部分的感应雷电荷泄入大地，钳位后端电压差，使后面元器件不受损害。因为防雷模块是串接在安防监控摄像机内部的，安防监控摄像机的外壳也连接到防雷模块的前级，所以在6KV/3KA的浪涌下，不可能从防雷模块的后级侵入。现假设外壳有接大地，因为视频传输线是同轴线，信号负极接口C连接的正极信号线是屏闭着信号正极接口D连接的负极信号线的，又信号负极接口C（视频信号地）与电源负极接口B（电源地）直接连接，所以感应雷从电源负极接口B和信号负极接口C侵入的可能性最大，其次是电源正极接口A。

现在分析感应雷从电源负极接口B和信号负极接口C的BC线串入从PE泄出：当感应雷传到BC线时第一时间会流到第一三极气体放电管G1、第二三极气体放电管G2、第一耦合电阻R1、第三耦合电感L3，因为放电管有一定的响应时间，如50ns，在这段时间里会有浪涌流过第一耦合电阻R1、第三耦合电感L3，在第一三极气体放电管G1、第二三极气体放电管G2响应后呈低阻（小于1欧），大部分浪涌经第一三极气体放电管G1和第一三极气体放电管G2泄入接地端PE后泄入大地。流过第一耦合电阻R1、第三耦合电感L3的浪涌会同时流到第三浪涌吸收元件T3、第二耦合电阻R2、第一浪涌吸收元件T1、第四耦合电感L4，因为第一浪涌吸收元件T1是双向TVS管（瞬时双向抑制二极管），响应速度快（1ns)，第三浪涌吸收元件T3是TSS管（半导体放电管），响应速度快（1ns)，所以会在短时间内使电源正极接口A与电源负极接口B之间以及信号正极接口D与信号负极接口C之间的残压降到很低。同一时间还是会有浪涌流过第二耦合电阻R2、第四耦合电感L4，因为第二浪涌吸收元件T2是单向TVS管（瞬时单向抑制二极管），响应速度极快（ps)，且在正向导通状态，第四浪涌吸收元件T4是TSS管（1ns)，所以后端的残压会变得更低！

其它的电源正极接口A线对接地端PE（大地）、信号正极接口D对接地端PE同理。因为摄像机会安装在很多不同的环境，在有些环境中外壳无法接地。所以现假设安防系统中心接地，即电源负极接口B和信号负极接口C为大地。感应雷会从外壳（接地端PE）、电源正极接口A线、信号正极接口D传入，即PE对BC、A对BC、D对BC。当感应雷从接地端PE传入，因为电流是选择阻抗最低的路径，所以大部分电荷会经过第一三极气体放电管G1、第二三极气体放电管G2流到电源负极接口B和信号负极接口C泄入大地，但因为线缆和大地有阻抗，所以会有电荷反串到后级电路中去，后级保护电路采用快速响应元器件，从而将电压差钳位到最低，从而保护后面电路。A对BC、D对BC的原理与上述原理相同，不再赘述。

请一并参见图3。在本具体实施例中，CCD摄像头模块和所述LED红外模块均分别设有前级输入端CON1和后级输入端CON2，所述CCD摄像头模块的前级输入端CON1和后级输入端CON2，均设有电源正端a、信号正端b和工作地端c。所述LED红外模块的前级输入端CON3和后级输入端CON4均设有电源正端d和工作地端e。 

CCD摄像头模块的前级输入端CON1的电源正端a、信号正端b和工作地端c分别与所述电源正极接口A、信号正极接口D和信号负极接口C相连， CCD摄像头模块的后级输入端CON2的电源正端a、信号正端b和工作地端c分别与所述第二耦合电感L2与第二浪涌吸收元件T2的连接端、所述第四耦合电阻L4与所述第四浪涌吸收元件T4的连接端以及所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端相连；所述LED红外模块的前级输入端CON3的电源正端d和工作地端e分别与所述电源正极接口A和信号负极接口C相连，所述LED红外模块的后级输入端CON2的电源正端d和工作地端e分别与所述第二耦合电感L2与第二浪涌吸收元件T2的连接端以及所述第二耦合电阻R2与所述第四浪涌吸收元件T4的连接端相连。

该种连接方式不但可以全面保护后级电路，还会使残压变得最低；如第一三极气体放电管G1与第三耦合电感L3的连接端与第二三极气体放电管G2与第一耦合电阻R1的连接端之间不连接，若机壳没接地时就无法将感应雷经工作地泄入大地。如第二浪涌吸收元件T2与第四耦合电感L4的连接端与第四浪涌吸收元件T4与第二耦合电阻R2的连接端之间不连接，那第一浪涌吸收元件T1和第二浪涌吸收元件T2就无法将电源正（A线）的浪涌电压钳位到最低。

本实用新型通过将防雷模块设置成三级保护电路，同样的条件下残压可降至40V-70V，不再存在安全隐患。而且防雷模块设置在安防监控摄像机内部，并将防雷模块的接地线与外壳电性连接，从而，无须独立外壳，对外部线路也无影响，不会影响美观，且防雷模块可制成38*38mm内置于安防监控摄像机内部，体积较小，此外，防雷模块的接地线已在内部与安防监控摄像机的金属外壳连接，用户可根据地形选择金属外壳是否接地，无任何隐患。

本实用新型针对安防监控摄像机采用内置防雷模块设计，且防雷模块电路是采用三级保护电路。与外置防雷器相比，本实用新型有以下优点：

 1 成本优势。外置防雷器是采用全金属外壳，外壳的造价占整个防雷器成本的一半；本实用新型的防雷模块是安装于安防监控摄像机内部，无须独立外壳。

 2 技术优势。外置防雷器是采用传统的防雷二级保护电路，残压在150V-250V，无法保护高清以上的安防监控摄像机；本实用新型采用三级保护电路，同样的条件下残压可降至40V-70V，完全可以满足650p的超高清摄像机。

 3 便捷优势。一个二合一的防雷器体积是100*60mm，安装方法是串在安防监控摄像机输出线路中的，体积庞大，影响线路美观。本实用新型防雷模块可设计成38*38mm内置于安防监控摄像机内部，对外部线路毫无影响。

 4 无隐患。外置防雷器安装在离安防监控摄像机太远的地方时有隐患，安装时防雷器地线没与外壳连接，感应雷会从外壳侵入，从而存在安全隐患；本实用新型是内置防雷模块，地线已在内部与外壳连接，用户可根据地形选择外壳是否接地，无任何隐患！

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种安防监控摄像机的防雷模块，其特征在于：所述安防监控摄像机的防雷模块上设置有：

电源正极接口；

电源负极接口；

连接在电源正极接口与电源负极接口之间的第一三极气体放电管；

依次串联在所述电源正极接口与电源负极接口之间且与所述第一三极气体放电管并联的第一耦合电感、第二耦合电感、用于吸收浪涌的第二浪涌吸收元件、第四耦合电感和第三耦合电感；

一端与所述第一耦合电感与第二耦合电感的连接端连接，另一端与所述第三耦合电感与第四耦合电感的连接端连接的用于吸收浪涌的第一浪涌吸收元件。

2.根据权利要求1所述的安防监控摄像机的防雷模块，其特征在于：所述安防监控摄像机的防雷模块上还设置有：

信号负极接口；

信号正极接口；

连接在信号正极接口与信号负极接口之间的第二三极气体放电管；

依次串联在所述信号负极接口与信号正极接口之间且与所述第二三极气体放电管并联的第一耦合电阻、第二耦合电阻、用于吸收浪涌的第四浪涌吸收元件、第四耦合电阻和第三耦合电阻；

一端与所述第一耦合电阻与第二耦合电阻的连接端连接，另一端与所述第三耦合电阻与第四耦合电阻的连接端连接的用于吸收浪涌的第三浪涌吸收元件。

3.根据权利要求2所述的安防监控摄像机的防雷模块，其特征在于：所述信号负极接口与所述电源负极接口相连，所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端与所述第二浪涌吸收元件与第四耦合电感的连接端连接。

4.根据权利要求2所述的安防监控摄像机的防雷模块，其特征在于：所述第一浪涌吸收元件为瞬间双向抑制二极管，所述第二浪涌吸收元件为瞬间单向抑制二极管，所述第三浪涌吸收元件和第四浪涌吸收元件均为半导体放电管。

5.一种安防监控摄像机，包括金属外壳，其特征在于：所述安防监控摄像机还包括权利要求1至4任一项所述的安防监控摄像机的防雷模块，所述防雷模块设置在所述外壳内，所述防雷模块设有一接地线，所述接地线与所述外壳电性连接，所述第一三极气体放电管的接地端和第二三极气体放电管的接地端均与所述接地线相连。

6.根据权利要求5所述的安防监控摄像机，其特征在于：所述安防监控摄像机还包括一用于驱动摄像机CCD的CCD摄像头模块和用于发出红外光的LED红外线模块，所述CCD摄像头模块和所述LED红外模块均分别设有前级输入端和后级输入端，所述CCD摄像头模块的前级输入端和后级输入端均设有电源正端、信号正端和工作地端，所述LED红外模块的前级输入端和后级输入端均设有电源正端和工作地端；且所述CCD摄像头模块的前级输入端的电源正端、信号正端和工作地端分别与所述电源正极接口、信号正极接口和信号负极接口相连，所述CCD摄像头模块的后级输入端的电源正端、信号正端和工作地端分别与所述第二耦合电感与第二浪涌吸收元件的连接端、所述第四耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端以及所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端相连；所述LED红外模块的前级输入端的电源正端和工作地端分别与所述电源正极接口和信号负极接口相连，所述LED红外模块的后级输入端的电源正端和工作地端分别与所述第二耦合电感与第二浪涌吸收元件的连接端以及所述第二耦合电阻与所述第四浪涌吸收元件的连接端相连。

7.根据权利要求6所述的安防监控摄像机，其特征在于：所述安防监控摄像机还包括一电路模块安装座，所述电路模块安装座上设置有四根铜柱，所述防雷模块、CCD摄像头模块、LED红外线模块的四个角均分别固定在所述四根铜柱上，且防雷模块、CCD摄像头模块、LED红外线模块分层设置。

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