Практические моменты сборки мультисигнального кабеля для телевидения и аудиовидеоиндустрии

Игорь Колбанцев, Инженер технической службы ЗАО «Корпорация АПЦ»

Одной из задач технической службы ЗАО "Корпорация АПЦ" в соответствии со служебными обязанностями ее инженеров является изготовление самых различных видов кабельной продукции (под термином "кабельная продукция" в данной статье подразумевается кабель (провод) в сборке с разъемами (см. статью О.Р.Лубенченко "Как грамотно выполнить разводку кабеля", опубликованную в Install-Pro, 2000, N№3(5))). Данная статья является результатом ценного практического опыта в регулярном изготовлении мультисигнальной кабельной продукции для телерадиокомпаний и аудиовидеостудий в Российской Федерации и странах СНГ.

Монтаж или распайка относительно простой кабельной продукции (коаксиальные провода с разъемами, звуковые кабели с "колокольчиками" или разъемами типа XLR и т.д.), изготавливаемой нами уже около восьми лет, показывают - нет надобности рассматривать технологию их сборки в специальной статье. Навыки приобретаются быстро, а нужный комплект инструментов и материалов сводится к стандартному радиомонтажному комплекту. Более чем трехлетняя практика сборки кабельной продукции сложной конфигурации (прежде всего, многожильных и триаксиальных кабелей в сборке) подтверждает необходимость определенных навыков и специального инструментария. Кроме того, на первоначальном этапе требуются некоторые затраты на поисковые работы (поиск подходящих комплектующих, исследование совместимости комплектующих между собой, анализ эксплуатационных характеристик и т.д.). Надеемся, наш опыт пригодится конечным пользователям из телерадиокомпаний и аудиовидеостудий, заботящимся о разумной экономии своих средств или средств инвесторов и спонсоров.

В настоящее время для подключения студийных камерных головок (видеокамер) используется в основном один из двух типов интерфейса, реализуемый с помощью соответствующего камерного адаптера и линии связи в виде кабеля в сборке: подключение при помощи многожильного кабеля типа CCZ-A (называемый также 26 pin) или одножильного триаксиального кабеля. Каждый из этих способов имеет свою специфику.

Так, подключение по триаксиальному кабелю используется главным образом в передвижных телевизионных станциях ПТС, где необходима мобильность съемочной системы, а посредством многожильного кабеля - в основном в съемочных павильонах. Характеристики съемочной системы для обоих вариантов подключения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Оценочные характеристики многожильного и триаксиального кабелей Примечания к таблице 1:

1. Под максимальной длиной кабеля подразумевается такая длина кабеля, при которой амплитудно-частотная характеристика системы, с учетом всех коррекций, находится в допустимых пределах.
2. Веса и цены указаны средневзвешенно и зависят от ценовой и технологической политики того или иного производителя.

Помимо типа кабеля и соответствующих камерных адаптеров, реализуется и различный интерфейс для передачи сигналов видео, звука, управления и т.д. Если при использовании многожильного кабеля все сигналы, кроме сигналов управления, передаются в исходном, некодированном виде, то вся информация, передающаяся с помощью триаксиального кабеля, является кодированной с использованием амплитудной и частотной модуляции. Диаграмма расстановки частот приведена на рис. 1.

Рис 1. Диаграмма расположения частот в триаксиальном канале

Структурная схема одного из вариантов триаксиального канала приведена на рис. 2.

 Рис 2. Структурная схема триаксиального канала

Для передачи/приема цветоразностных сигналов и сигнала яркости используется амплитудная квадратурная модуляция, для сигналов телесуфлера и возвратного видео - частотная модуляция.

В данной статье я хочу поделиться некоторым опытом в изготовлении многожильного кабеля типа CCZ-A, применяемого в основном в съемочных павильонах. При закупке оборудования каждый заказчик стремится минимизировать свои затраты, не ухудшая при этом технических характеристик приобретаемой системы. Наша компания помогла решить локальную задачу экономии средств своему клиенту еще в 1997г. при проектировании съемочного павильона для ГТРК "Т-7", (г. Пермь). Для снижения общей цены проекта заказчику предложили заменить в спецификации оригинальные кабели на кабели нашей торговой марки "АПЦ". По факту получения согласия заказчика, мы немедленно начали проводить соответствующую подготовительная работу по выбору кабеля, разъемов и т.д.

Существо проблемы

Известно, что кабель типа CCZ-A применяется, по крайней мере, в двух случаях, во-первых для реализации связи между камерой (камерной головкой) и рекордером и во-вторых, для реализации связи между камерой и устройством управления камерой.

Номенклатура передаваемых сигналов при подключении камерной головки к рекордеру показана в табл. 2.

Таблица 2. Номенклатура сигналов интерфейса камерная головка/рекордер

Характеристика сигналов (дополнение к табл. 2.):

EXT DC - внешнее напряжение питания должно быть в пределах от 10,5 до 17 В постоянного тока при токе нагрузки 3 А;

EN Video Out - через эту цепь могут выводиться следующие сигналы: композитный видеосигнал или сигнал яркости как для двухкомпонентных сигналов вида Y/C, так и для трехкомпонентных вида YPbPr. Размах композитного сигнала должен составлять 1 В на нагрузке 75 Ом. Волновое сопротивление линии связи также должно быть равно 75 Ом. Сдвиг постоянной составляющей не должен превышать 100 мВ;

G/Y/Y Out - вывод сигнала яркости;

R/R-Y/Chroma OUT - вывод красного цветоразностного сигнала;

B/B-Y Out - вывод синего цветоразностного сигнала;

Mic Out - вывод сигнала микрофона. Линия связи должна быть симметричной - два витых провода в экране. Сопротивление нагрузки должно составлять 600 Ом;

VTR Start/Stop Out Tally Out - при подключенном видеомагнитофоне на этом выводе формируется потенциальный сигнал управления режимом записи видеомагнитофона, где 4,5 В - режим Start, 0 В - Stop;

Batt Ind - индикация заряда батарей рекордера. При уменьшении заряда аккумулятора производится сигнализация оператора камеры следующим образом:

• при напряжении аккумулятора более 11,2 В сигнализация отсутствует;
• при напряжении аккумулятора от 10,8 до 11,1 В мигает красный светодиод расположенный на видоискателе;
• при напряжении менее 10,8 В красный светодиод горит постоянно;

Rec/Tally - сигнал состояния подключенного рекордера;

Ret/PB Video - в зависимости от состояния органов управления, расположенных на камерной головке, на экран видоискателя выводится либо сигнал возвратного видеосигнала, либо сигнал воспроизведения от рекордера;

Genlock In - подключение внешнего сигнала синхронизации;

Incom In/Out - прием/передача сигналов технологической связи.

При подключении камерной головки к устройству управления камера передает сигналы, приведенные в табл. 3.

В настоящий момент подключение камеры к устройству управления камерой является более актуальным. В качестве используемых компонентов съемочной системы можно применять камеры и соответственно устройства управления этими камерами производства таких фирм, как: Sony, Panasonic, Ikegami, Thomson, JVC.

Перечень некоторых типов камер, имеющих возможность подключения посредством кабеля 26 pin, приведен в табл. 4.

Таблица 4. Камерные головки подключаемые посредством кабеля 26 pin к устройств управления камерой 

Первоначальные поисковые работы

Исходя из типа сигналов и характеристик линии связи, были проведены поиски подходящего кабеля и разъемов. При производстве кабеля применяются разъемы типа JC21BP26S/JC21BPA26P японской фирмы Hirose Connector. В качестве кабеля был выбран BD 712480 английской фирмы BBDC, известной тем, что она занимается производством разнообразных аксессуаров для нужд индустрии вещания и видеопроизводства. Из соображения, что изготовление данного кабеля не следует рассматривать как разовую акцию, была осуществлена работа, в результате которой были определены такие необходимые в используемом кабеле проводники, которые позволили бы произвести монтаж кабеля без перекручивания входящих в него проводов при пайке и сборке.

Анализ и выбор проводились путем сопоставления распайки оригинального (фирменного) кабеля CCZ-A с кабелем BD 712480. Схема распайки приведена на рис. 3.

Рис. 3. Оригинальная схема распайки

Физико-механические характеристики выбранного кабеля BD 712480 следующие:

• число коаксиальных проводников - 7 разноцветных (цвета: коричневый, красный, синий, желтый, оранжевый, белый, черный)
• число сигнальных проводников - 5 нескрученных разноцветных (цвета: красный, коричневый, желтый, оранжевый, белый)
• число проводников питания - 4 (2 белых , 2 черных)
• число экранированных звуковых пар - 2 (серый, черный)
• цвет оболочки кабеля - черный
• общий диаметр кабеля - 12,2 мм
• вес отрезка кабеля длиной 100 м - 28,5 кг
• сечение всех проводников, кроме питания - 0,08 мм2
• сечение проводников питания - 1,4 мм2
• сопротивление постоянному току коаксиальных проводников - 218 Ом/км
• емкость коаксиальных проводников - 57 пФ/м
• волновое сопротивление коаксиальных проводников - 75 Ом
• сопротивление постоянному току звуковых проводников - 218 Ом/км
• емкость звуковых проводников - 160 пФ/м
• сопротивление постоянному току проводников питания - 12,2 Ом/км
• материал оболочки кабеля - поливинилхлорид
• диэлектрик, используемый в коаксиальных проводниках - полиэтилен
• все проводники кабеля заключены в общий экран

В результате данного анализа была сформирована необходимая схема распайки, которая приведена в табл. 5.

Таблица 5. Таблица распайки кабеля

Порядок изготовления многожильного кабеля в сборке

Подготовительный этап.

Применяемый кабельный разъем в разобранном состоянии схематически показан на рис. 4.

Рис. 4. Кабельный разъём

1. опорное кольцо-фиксатор;
2. втулка с контактной группой;
3. защитный кожух;
4. зажимной фланец;
5. резиновая защитная оболочка;
6. крепежное отверстие;
7. резьбовое соединение;
8. крепежное отверстие.

   

    

    

    

    

    

   В исходном собранном состоянии опорное кольцо надето на втулку, которая при помощи резьбового соединения 7 соединяется с защитным кожухом. Защитный фланец также надет на защитный кожух и служит для фиксации кабеля. На внутренней поверхности опорного кольца имеется паз для крепления с ответным блочным разъемом .

   Необходимый набор инструментов и приспособлений для монтажа кабеля следующий:

   • инструмент для зачистки и пайки кабеля;
   • тиски;
   • медицинский шприц на 10 мл с мыльным раствором;
   • метрический шестигранный ключ 1,3 мм;
   • набор поливинилхлоридных трубок (кембриков);
   • коробка для упаковки готового кабеля.

   Изготовление.

   Вся работа по изготовлению кабеля состоит из следующих этапов:

   • нарезка необходимого количества кабеля;
   • подготовка кабеля и разъемов;
   • монтаж кабеля;
   • проверка смонтированного кабеля;
   • окончательная сборка и упаковка изготовленного кабеля.

   Нарезка.

   Так как длина необходимого кабеля может варьироваться в широких пределах - от 10 до 300 м, а исходный кабель поставляется в катушках емкостью до 500 м и более, я при нарезке кабеля необходимой длины делал следующее:

   • подготавливал необходимую картонную или фанерную коробку, с вложенным целлофановым мешком;
   • отмерял необходимое количество кабеля путем нанесения на него меток и укладывал его в подготовленную коробку;
   • нужный отрезок кабеля перевязывал лентой в нескольких местах так, чтобы оставалось для свободного доступа примерно 2 м кабеля с обеих сторон.

   Подготовка.

   Перед выполнением монтажа необходимо произвести следующую подготовку:

   • расчленить разъемы на составные части
   • зачистить и подготовить кабель.

   Расчленение разъема на составные части выполняется следующим образом. Необходимо вращать опорное кольцо до тех пор, пока через отверстие не будет видно крепежного отверстия на защитном кожухе разъема. В данном отверстии находится стопорный винт, зажим которого надо ослабить при помощи шестигранного ключа 1,3 мм. Следует учесть, что применяя обычную отвертку, моно испортить стопорный винт и не удастся зафиксировать разъем на кабеле после сборки. Повернув шестигранный ключ примерно на один-два оборота против часовой стрелки, вы ослабите стопорный винт, после чего разъем разбирается на две составные части: втулку с контактной группой и защитный кожух с опорным кольцом на нем. Опорное кольцо затем снимается с кожуха. Выкручивать стопорный винт не рекомендуется, так как он может легко потеряться из-за своих незначительных габаритов. Необходимо также отделить зажимной фланец от защитного кожуха.

   После этого надо надеть на кабель сначала защитную оболочку, а затем защитный кожух. Необходимо учесть, что резиновая зашитная оболочка надевается на кабель с большим трудом - для уменьшения трения предлагается смазать как кабель, так и оболочку мыльным раствором. Но так как раствор быстро высыхает, мне приходилось под резиновую оболочку при помощи медицинского шприца дополнительно вводить мыльный раствор. Для удобства оболочка с кожухом должны быть расположены на расстоянии примерно 0,5 - 0,7 м от конца кабеля.

   Монтаж.

   Монтаж многожильного кабеля в сборке включает в себя зачистку кабеля и затем его пайку.

   При зачистке срезают наружную оболочку кабеля на расстоянии примерно 18 - 20 мм от его конца. Затем для удобства надвигают экран кабеля к срезу оболочки. Провода, входящие в кабель, зачищают минимально необходимой длины 3-5 мм. При зачистке следует учесть, что при залуживании проводов изоляция на тонких одиночных проводниках "убегает". Зачищенные участки проводников, как обычно, залуживают. При пайке кабеля в качестве вспомогательного приспособления используются тиски, но в них зажимались не сами распаиваемые разъемы а их ответные блочные части, чтобы избежать какой-либо деформации разъемов. Следует обратить внимание на необходимость поддержания кабеля в процессе монтажа в зафиксированном состоянии, что предохранит уже распаянные проводники от обрыва. В процессе монтажа нельзя допускать перекручивания проводников, так как в противном случае при сборке смонтированного кабеля некоторые связи могут оборваться. Желательно в процессе монтажа надевать изоляционные трубки не только на сигнальные проводники, но и на защитные экраны. При распайке проводников питания требуется учесть тот факт, что для кабеля длиной до 50 м достаточно использовать одну пару проводников питания из имеющихся двух. На больших длинах необходимо задействовать обе пары проводников питания. Распайка кабеля на контакты разъема выполнялась в следующей последовательности: слева направо, снизу вверх, проводники питания распаивались в последнюю очередь. Сам процесс пайки каких-либо особенностей не имеет.

   Проверка.

   Проверка распаянного кабеля производится до его сборки, сначала визуально, а затем при помощи тестера на отсутствие обрывов и коротких замыканий, а также на правильность монтажа, согласно приведенным в табл. 5.

   Окончательная сборка.

   После проверки необходимо произвести сборку кабеля, для чего выполняют следующие операции:

   • обертывают распаянные проводники несколькими слоями какого-либо тонкого изоляционного материала;
   • возвращают экран кабеля в первоначальное состояние;
   • одевают опорное кольцо (1) на кожух (3);
   • производят фиксацию втулки (2) с защитным кожухом (3) путем навинчивания последнего - при этом надо обеспечить надежный контакт экрана кабеля с защитным кожухом (3);
   • осуществляют зажим стопорного винта при помощи шестигранного ключа;
   • окончательно закрепляют кабель на разъеме при помощи фланца (4);
   • надвигают защитный резиновый кожух на защитный кожух (при необходимости предлагается опять использовать мыльный раствор). При выполнении данной операции необходимо следить, чтобы не происходило излишнего натяжения проводников, в противном случае может происходить разрыв проводников. Чаще всего восстановить поврежденную цепь не удается - мешают защитные изоляционные трубки, а также возникает дополнительное натяжение восстановленной цепи из-за уменьшения ее длины, при повторной сборке опять происходит разрыв. Таким образом, приходится выполнять распайку кабеля с самого начала.
   • производят повторную окончательную проверку на отсутствие разрывов и коротких замыканий при помощи тестера.

   Дополнительно, если это возможно, желательно произвести испытание кабеля в реальных условиях - путем подключения устройства управления камерой к имеющейся камерной головке. Затем изготовленный кабель упаковывают в ранее подготовленную коробку.

   Внешний вид изготовленного кабеля длиной 50 м показан на рис. 5.

   Изготовление одного кабеля в зависимости от заданного метража занимает от 8 до 12 часов.

   По описанной выше методике инженеры нашей технической службы изготовили более сотни единиц мультисигнальной кабельной продукции длиной от 25 до 100 м.

   О каких-либо претензиях к качеству кабелей на настоящий момент нашей компании не известно. На основании соответствия кабельной продукции данного класса мировым стандартам, а также стандартам РФ и стран СНГ, достигаемая в результате использования кабелей отечественной сборки из качественных зарубежных комплектующих, экономия может составить от 25 до 75% по сравнению с полностью зарубежными аналогами. При относительной дороговизне мультисигнальной кабельной продукции указанная выше "вилка" (25 - 75%) дает возможность конечному пользователю только на данном классе кабелей экономить при сборке от нескольких сотен до тысячи или нескольких тысяч долларов, в зависимости от комплексности и величины осуществляемого проекта.