PoEに関してのQ&Aその2

PoEに関してのQ&A
PoEの質問で結構多いのは送電方法です。
これは送電側(PSEと言います)と受電側(つまりカメラなどPDと言います)が、
異なるメーカー製でも動作を保証するため、かなり細かな規則が定められて
います。
その中で一番難解なのが、この送電方法です。
送電は、100Base-TXの場合には余剰の電線〈4本)が使えます。
※これは8本中4本しか実質使用していないので
ところが1000Base-T(つまりGiga)では、余剰線はありません。
このためPoEでは、信号線と送電線を共用する方式となっています。

これはそれぞれがACとDCであるため可能となりますが、このためにPSEもPDも
特殊な回路を使っています。

さらに、PDがPDではなく普通の機器の場合、PSEから勝手に送電して
機器を損傷させない工夫があります。
※送電にはDC50V前後の電圧を使うため、普通の機器に送電すると破損
する恐れが高いのです
この工夫はよく考えられており、安全度も高いのです。
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PoEに関してのQ&Aその1

PoEに関してのQ&A
PoEはまだまだ一般には馴染みがありません、一体なんなの、用途は等の「?」
にお答えします。
PoEは一般家庭でも使われるLANケーブルで電気も送る仕組みです。
最近、最も多い用途は監視カメラです。

カメラには信号を送るLANケーブルと、当然ながら電源が必要です。
カメラの使用電力を考えると、電池ではとても使えません。

このため電源コンセントが必要ですが、これには厄介な法律があり、過剰と思える
ほどの工事をしなければなりません。屋外となればもっと厄介でカメラ本体より
電気工事の金額が高い場合も少なくありません。

そこでPoE用の機器を使うと、この電気工事の部分は「ゼロ」となります。
LANケーブルの敷設には免許も許可も不要ですから、ご自身で施工する
事も可能です。
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PoEその8

PSE TyprBに接続、7-... PSE TyprBに接続、7-8間の抵抗値、コンマ以下の値
1-2間は無限 1-2間は無限
PDのみに接続し、7-8間を測... PDのみに接続し、7-8間を測定
PSとPSEを接続、給電開始.... PSとPSEを接続、給電開始.
DC52Vが表示されている。
4-7間でも同じ電圧52Vが表... 4-7間でも同じ電圧52Vが表示されている。
実際の測定写真です。
PSEの機種によっては極性(プラス・マイナス)が逆で給電されるタイプ
があるが、これはPD側で補正されるので問題は無い。
これはクロスケーブルでも使用可能であることを意味する。

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PoEその7

写真は大きくなります、PSEの... 写真は大きくなります、PSEのデータ側はPoE試験には不要な
ため接続してありません。
いよいよ実際に通電して測定。
写真左はPD、LANケーブルを接続し、PoE試験器経由で右の中間型
PSEに接続。
PSEに電源を入れると、PSE本体のPoEのLEDが点灯、ケーブルを外すと
点滅となることで、PDに給電をしていることを確認。
テスターを直流電圧計モードに切り替え、PoE試験器の「4」と「7」の電圧を測定。
「4」がプラス、「7」がマイナスで電圧を表示。PDは未設定であるため無負荷に
近く、DC52Vを計測。
「5」と「8」も同じ電圧であることを確認し、「4」と「5」、「7」と「8」が同電位であることを
確認する。
※極性は機器によってプラスとマイナスが逆の製品が存在するが、PD側ではこれを
補正する機能があるので問題はない。
これはクロスケーブルでも使用可能であることを意味する。

これにより、4と5、7と8はそれぞれ信号伝送では独立しているが、電力伝送
(PoE)では一対で1本の電力供給線として動作していることを確認出来る。
このことは信号伝送のみの経験ではすぐには理解出来ない事であり、実際に
電圧計等を挿入してチェックしないと実感出来ない。
PoEは通電開始にはすべてが接続状態となるため、LANケーブルを取り外して
測定が出来ない。このためこの様な試験器が必要となる。

写真ではPSE側に試験器が挿入されているが、最初にPSE側でPSEの出力電圧
を測定し、同じ環境で試験器をPD側に入れて、電圧測定を行うことにより、
LANケーブル内部抵抗による電圧降下が測定出来る。
LANケーブルは芯線径により大きく抵抗値が異なる。
例えば0.51mm(AWG24)と、AWG32(フラットタイプに多い)は、それぞれ
100m長で8.4Ω、54Ωと7倍近い差がある。
これはケーブル本体の値で、これに加工時の接触抵抗等を考慮すると
思わぬ抵抗値となり、PDの使用電力によっては電圧降下により安定動作
が出来ない恐れが出てくる。
試験器はトラブル発生時に使い方を熟知すれば、その障害箇所を特定出来る。

※電力伝送はペアになった2本の信号線を、実質1本として使用するので、
当然内部抵抗は半分となるがこれは物理的導電体を撚り合わせているのでは
無く、それぞれは別回路であるものをコイルの両端で直流的にジャンパーして
いるに過ぎない。信号伝送では高い抵抗値(100Ω強)でも、信号伝送ではエラー
にはなりにくいが、PoEの場合、使用電力、抵抗となる箇所によっては発熱し
より抵抗値が増大する危険がある。
PoEではAWG24以上の導体径にすべきである。

※規格ではAlternativeA、AlternativeBと表現されているが、ここでは
A方式、B方式と表現。

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PoEその6

PoEその6
PoEその6
1000BaseT対応のPoE... 1000BaseT対応のPoE回路図
実際の測定は以下の手順で行う。
<PSEの給電方式のチェック>
1:テスターを抵抗測定にし、ゼロリセットをする。
2:PoE試験器に何も接続しない状態で1-8までの端子間抵抗値が0L(無限大)
であることを確認する。
3:PSEの給電側端子にPoE試験器のプラグを差し込む(電源は入れない事)
4:4と5、及び7と8の端子間が極めて低い抵抗値(ほぼ短絡)であることをチェック。
1と2、3と6も同様にチェック。
前者(4-5/7-8)に導通があればB方式、1-2/3-6ならばA方式であると判定出来る。
※下の写真の回路図を参照のこと、これにはB方式は未記載だがA方式から
類推すること

<まとめ>
LANケーブルでは無論8本の芯線は独立しているが、PSE内部では
直流的には、ほぼ短絡状態(コイルで両端が接続)である。ただし、通信信号
は、周波数の高い交流であるため、このコイルの両端は同電位にはならず、
信号伝送を行う。導通テスターは直流(電源は電池)での抵抗値を示すため
直流的には短絡状態に見えるが、実際には信号伝送が可能。

PSEの機種によっては極性(プラス・マイナス)が逆で給電されるタイプ
があるが、これはPD側で補正されるので問題は無い。
これはクロスケーブルでも使用可能であることを意味する。
規格ではAlternativeA、AlternativeBと表現されているが、ここでは
A方式、B方式と表現。


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PoEその5

これはT568B配線 これはT568B配線
T568Bではラベルの「B」の... T568Bではラベルの「B」の指示に
PoEその5
今回使用したPSEと測定用のテ... 今回使用したPSEと測定用のテスター
今回使用しているのは情報コンセントと呼ばれる一般的な部品。
LANケーブルの端末処理として壁のコンセントや露出ボックスなどに使用
するもので、LANケーブルは通常のプラグのようにピンを外皮の外から押し込んで
接触させるのではなく、狭い金属の溝に外皮ごと押し込んで接触をさせる構造。
※パンチダウン工具など専用の工具が必要

プラグと同様にT568AとT568Bの配線規則があり、これはプラグ側と絶対同じに
しなければならない。
配線規則は部材の横にラベルで指示があるが、慣れないと番号を間違える
危険性が高い。

PoEの試験ではこのコンセントの上部の金属溝にテスター棒の先端を接触させ
測定する。
上部からはピン番号がわからないのくれぐれも注意が必要。

PSEの機種によっては極性(プラス・マイナス)が逆で給電されるタイプ
があるが、これはPD側で補正されるので問題は無い。
これはクロスケーブルでも使用可能であることを意味する。

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PoEその4

PoEその4
PoE伝送はうまくいけば良いが、トラブル時には切り分けに意外に手間取る。
機器不良や完全な断線ならば交換すれば良いが、この交換もPSEかPD
なのか。予備機がなければ交換技法が使えなし。
ケーブルでも同じ、設置済みのケーブルの不良交換は簡単ではない。
PoE伝送経路の障害の切り分けには写真のようなちょっとしたケーブルを使う。
ジャックとプラグの単順な延長ケーブル、LANケーブルは「オス・オス」だが、これは
「オス・メス」となっている。注目点はジャック側の上部カバーが外してあることで、
このパンチダウン端子にテスター棒を差し込み測定する。
LANケーブルは活線時に回線露出部分が無いので、現地での測定には、こんな
小道具を使うのです。
これを使えば、PSEのTypeABの判定、PDの対応、LANケーブルの直流伝送性能、
PSEの給電能力などを推定する事が出来ます。
実際の測定方法は次回で。

PSEの機種によっては極性(プラス・マイナス)が逆で給電されるタイプ
があるが、これはPD側で補正されるので問題は無い。
これはクロスケーブルでも使用可能であることを意味する。

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PoEその3

PoEその3
PoEはDC50V前後の電圧を印加するため、非対応の機器を無闇に繋いだ場合の破損
を防ぐために、特殊な仕掛けがある。
最初に低い電圧を印加し、その時の通電電流からPD側の抵抗値を割り出し、それが
25KΩであることを確認した後、更に電圧を上げ、今度はPDの使用レベル(電力)を
判定し、最後に所定の電圧を印加する仕組みとなっている。
PSEにもPDにも専用チップが内蔵されているが、送電経路の電線の性能は斟酌
されないので、長距離配線を行う場合や動作が不安定な時には、短いケーブルで
動作検証を行うのが良い。

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PoEその2

PoEその2
GIGA対応用 GIGA対応用
PoEには、給電側と受電側があり、それぞれPSEPDと呼びます。
PSEはSwitchに組み込まれたHUB兼用型と、LANケーブルの中間に挿入する
インジェクタータイプがあります。
前者はA、B方式のどちらでもOKですが、後者はB方式がほとんどとなっています。
PSEとPDの内部構造を示します。
これは100Base-TXの仕様ですが、4-5/7-8を同様に構造に、TX-RXをDSPに変えれば
1000BaseT対応となる。
重要なポイントとして、直流電力は信号変換コイル(トランス)の中点から供給され、
PD側も同様な部分から取り出されてる点です、これにより。信号線と電力供給を
同一芯線で実現している。

PSEはA方式またはB方式の選択が可能だが、PDはA、Bの双方に対応する事が求められる。

<まとめ>
PSEはHUBタイプと途中に挿入し、そこから給電するインジェクタータイプがある。
PSEの給電方法はA方式またはB方式のいずれかで、両用は存在しない。
PSEのインジェクタータイプはB方式が99.9%

PDはA方式またはB方式のいずれでも対応しなければならない。

PSEの機種によっては極性(プラス・マイナス)が逆で給電されるタイプ
があるが、これはPD側で補正されるので問題は無い。
これはクロスケーブルでも使用可能であることを意味する。
規格ではAlternativeA、AlternativeBと表現されているが、ここでは
A方式、B方式と表現。

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PoEその1

PoEその1
PoEはPower Over Ethernetの略となります。表記は現時点ではPoEとするのが
一般的です。
PoEはLANケーブルで電力を送る方法で、通信線としてのLANケーブルと兼用することが出来るため、設置等が極めて便利になります。
さらに、印加電圧の最高値が電気工事規則で定める70V以下(実質は57V以下)で
あるため、施工等が工事規則に縛られることがなく、免許・資格が不要です。
PoEはIEEEで細則が定められており、現時点では給電方法がA方式とB方式の
2つが存在します。※
B方式の場合、10Base-T/100BaseTであれば、未使用の4,5,7,8番を使用します。
現時点ではPoE対応機器の大半が100BaseTXであるため、動作理解がし易いと
思われます。

写真のA+-、B+-はそれぞれの極性を示します。
ツイストされた1-2/3-6/4-5/7-8は信号伝送ではそれぞれが別極性となりますが、
PoEでは一対を同極、つまり2本で1電力線となり、LANケーブルの芯線の細さを
補っています。
つまり、A方式ででは1-2を直流的には一本とみなし+側、3-6は-側となります。
※A方式でも1-2側がマイナス、3-6側がプラスのタイプがありますがが、受電側で
極性変換機能があるので問題はありません。
これはクロスケーブルでも使用可能であることを意味します。
規格ではAlternativeA、AlternativeBと表現されているが、ここでは
A方式、B方式と表現。
<現時点での資料>
http://jp.bloguru.com/kuma/242146/poe7
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http://jp.bloguru.com/kuma/242136/poe5
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