หลักการทำงานของกล้องวงจรปิด

ระบบกล้องวงจรปิด ( CCTV System) เป็นการส่งสัญญาณภาพ จากกล้องโทรทัศน์วงจรปิด ที่ได้ติดตั้งตามที่ต่างๆ มายังส่วนรับภาพ/ดูภาพ ซึ่งเรียกว่า จอภาพ ( Monitor ) โดยทั่วไปจะติดตั้งอยู่คนละที่กับกล้อง เช่นที่ห้องควบคุม เป็นต้น

อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบกล้องวงจรปิด 
1. กล้องวงจรปิด (CCTV Camera)

2. เลนส์ (CCTV Lenses)

3. เครื่องเลือก / สลับภาพ (Video Switcher) และเครื่องผสม / รวมภาพ (Multiple Screen Displays)

4. จอภาพ (Video Monitor)

5. เครื่องบันทึกภาพ (Video Recorder)

6. อุปกรณ์เสริม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของระบบกล้องวงจรปิด 
( Related Accessories for more efficiency CCTV System )
-กล่องหุ้มกล้อง (Camera Housing)
-ฐานกล้องปรับทิศทางได้ (Pan & Tilt units) 
-อุปกรณอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

7. ระบบการควบคุม (Control System)

8. อุปกรณ์อื่น ๆ ที่นำเข้าใช้เกี่ยวข้องกับระบบโทรทัศน์วงจรปิด

ประโยชน์ การใช้งาน ระบบวงจรปิด

-ในด้านการรักษาความปลอดภัย ของบุคคลและสถานที่

-ในการตรวจสอบการทำงาน ของเครื่องจักร ในโรงงานอุตสาหะกรรมขนาดใหญ่ทำงานด้วยระบบอัตโนมัติ หรือการทำงานของพนักงาน

-ใช้งานร่วมกับระบบควบคุมอาคารอัตโนมัติ เช่น ตรวจสอบจำนวนคนเพื่อการเปิดปิด เครื่องปรับอากาศ ฯ

-ใช้งานร่วมกับระบบควบคุมการจราจร เช่น ตรวจสอบปริมาณรถยนต์ ฯ

    กล้องวงจรปิด ส่วนมากที่ใช้งานในปัจจุบันนี้มี ๒ ลักษณะ คือ

1. ติดตั้งตายตัว (Fixed Camera) หมายถึงตัวกล้องจะติดตั้งอยู่บนขากล้องหรืออื่นๆ ซึ่งไม่สามารถจะขยับ หรือหมุนเปลี่ยนทิศทางในการดูได้ ถ้าต้องการหมุนหรือเปลี่ยนทิศทาง ก็จะต้องถอดตัวกล้องแยกออกจากขากล้อง จึงจะเปลี่ยนตำแหน่งได้.

2. สามารถหมุนปรับทิศทางได้ (Moving Camera)  เพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งาน ระบบโทรทัศน์วงจรปิด จึงได้มีการเพิ่มอุปกรณ์ประกอบเข้าไป คือ ฐานกล้องหมุนปรับทิศได้ สามารถที่จะปรับให้หมุนซ้าย / ขวา ก้ม-เงย ได้ ( Pan and Tilt unit ) และอาจจะมีอุปกรณ์อื่น เพิ่มอีก เช่น เลนส์ปรับขนาดภาพได้ (Zoom Lens) และ เครื่องหุ้มกล้อง (Camera Housing) เป็นต้น

ฐานกล้องหมุนปรับทิศได้ (Pan & Tilt unit ) เป็นอุปกรณ์ที่เพิ่มประสิทธิภาพให้กล้อง สามารถที่จะเปลี่ยนได้หลายทิศทาง ทั้งมุมต่ำ และมุมสูง เช่น กล้องที่ติดตั้งอยู่กับ Pan & Tilt unit ติดตั้งบนเสามีความสูงประมาณ ๑๐ เมตร สามารถที่จะปรับมุมก้มเพื่อจะดูวัตถุ หรือคนที่อยู่บนพื้นดิน ซึ่งมีระดับต่ำกว่าตำแหน่งที่ติดตั้งกล้อง หรือมุมเงยเพื่อมองไปยังอาคารที่สูงกว่า ไม่ว่าจะเป็นทิศทางตรงด้านหน้า หรือจะหมุนไป ยังทิศทางอื่นๆ ก็สามารถทำได้ การพิจารณาเลือกใช้ Pan & Tilt unit ควรเลือกให้เหมาะสมกับงาน เพื่อเป็นประหยัดเงิน และอื่นๆ เช่น ติดตั้งภายในอาคารสำนักงาน สภาพแวดล้อมปกติ ก็ควรใช้ Pan & Tilt unit ธรรมดาสำหรับที่ใช้ภายในอาคาร แต่ถ้าเป็นภายในอาคารของโรงงานอุตสาหกรรม จะต้องพิจารณาถึงสภาพแวดล้อมต่างๆ ประกอบด้วย เช่น มีฝุ่นละอองมากกว่าปกติ มีการกัดกร่อนของโลหะสูง ก็มีความจำเป็นที่ต้องใช้ Pan & Tilt unit ที่มีคุณสมบัติพิเศษ 
ให้เหมาะสมกับสภาพของสถานที่นั้นๆ ซึ่งอาจจะมีราคาค่อนข้างสูงจนถึงสูงมาก การติดตั้งภายนอกอาคาร ถ้าเป็นสถานที่สภาพแวดล้อมทั่วไปของท้องถิ่น (ประเทศไทย) ก็ใช้ Pan & Tilt unit สำหรับติดตั้งภายนอกอาคารที่มีความสามารถทนทนต่อแดดและฝนได้ก็เพียงพอแล้ว แต่ถ้าเป็นภายนอกอาคารแต่อยู่ในบริเวณโรงงานอุตสาหกรรม จำเป็นจะต้องพิจารณาถึงสภาพแวดล้อมและองค์ประกอบอื่นๆ ด้วย เช่น ภายในบริเวณโรงกลั่นน้ำมัน สภาวอากาศจะเต็มไปด้วย ก๊าซ และ/หรือ ไอน้ำมัน ซึ่งเป็นสิ่งไวไฟ ง่ายต่อการติดไฟ 
จึงมีความจำเป็นจะต้องใช้ Pan & Tilt unit (และอุปกรณ์ประกอบอื่นๆ) ที่มีการออกแบบมาเฉพาะสามารถป้องกันไม่ให้ประกายไฟ ที่อาจจะเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ภายใน Pan & Tilt unit ออกไปภายนอกได้ อาจจะเป็นสาเหตุของการติดไฟ ทำให้เกิดไฟไหม้ หรือการระเบิด Pan & tilt unit ชนิดนี้จะต้องสามารถป้องกันประกายไฟ (Flameproof) ยุโรป หรือป้องกันการระเบิด (Explosionproof) สหรัฐฯ . 
การเลือกใช้ Pan & Tilt unit นอกจากเรื่องสถานที่ติดตั้งแล้ว จะต้องพิจารณาต่อไปด้วยว่า อุปกรณ์ที่จะใช้งานร่วมกับ Pan & Tilt unit นอกจากกล้องกับเลนส์ จะมีอุปกรณ์อื่นเพิ่มเติม เพราะว่าถ้ามีอุปกรณ์ประกอบมาก น้ำหนักก็จะต้องมากตามไปด้วย จำเป็นที่ต้องใช้ Pan & Tilt unit ที่สามารถจะรับน้ำหนักได้ทั้งหมด 
จะทำให้มีขนาดใหญ่ และราคาแพง Pan & Tilt unit บางชนิดสามารถที่หมุนได้รอบตัวได้ โดยที่ไม่ต้องหมุนกลับ (เพราะติดสายไฟ) บางชนิดมีวงจรความจำตำแหน่ง (Preset Function) ควรจะพิจารณาว่าสามารถเสริมพิเศษของ Pan 
& Tilt unit มีความจำเป็นเพียงใด เพราะราคาก็จะต้องสูงไปตามคุณสมบัติที่เพิ่มขึ้น นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว Pan & Tilt unit ยังมีอีกหลายแบบ เช่น บางแบบสามารถที่จะนำไปติดตั้งใต้น้ำได้ เป็นต้น
ระบบไฟฟ้าภายในของ Pan & Tilt unit ต้องเป็นระบบไฟฟ้าชนิดเดียวกันกับ เครื่อง/ตัว ควบคุมการทำงาน เช่น 24 V.DC , 24 V.AC , 115 V.AC หรือ 220 V.AC เป็นต้น ถ้าใช้ระบบไฟฟ้าที่แตกต่างกัน จะทำให้ Pan & Tilt unit ไม่ทำงาน หรือ ชำรุดเสียหายได้ 
ถ้าระบบการส่งสัญญาณควบคุมของ Pan & Tilt unit เป็นการส่งแบบการผสม หรือฝากไปกับสัญญาณอื่นๆ เช่น ระบบ Digital , Microcomputer-Base เป็นต้น จะต้องมีการแปลงหรือแยกสัญญาณควบคุมฯ ออกจากสัญญาณที่เป็นตัวรับฝาก อุปกรณ์นี้เรียกว่า Receiver unit หรือ Driver unit หรือมีชื่อเป็นอย่างอื่น ตามแต่ผู้ผลิตจะเรียก 
โดยปกติ กล้องที่มี Pan & Tilt unit จะใช้เลนส์ที่สามารถปรับขนาดภาพได้ ควบคู่ไปด้วยกัน แต่ไม่จำเป็นเสมอไป ขึ้นอยู่กับงานที่ใช้ มากกว่า ในบางลักษณะอาจจะต้องการเพียงให้สามารถปรับทิศในการดูก็เพียงพอแล้ว 
ไม่ต้องการจะดูในรายละเอียด ในบางลักษณะก็มีความจำเป็นต้องการใช้เลนส์ที่สามารถปรับขนาดของภาพได้ เพื่อจะดูรายละเอียดของภาพที่ต้องการจะดูเพราะว่าระยะของวัตถุหรือจุดที่ต้องการจะดูในแต่ละทิศทางจะมีความแตกต่างกันไป. 
เลนส์ปรับขนาดภาพได้ ( Zoom Lens ) 
เป็นเลนส์ที่สามารถเปลี่ยนขนาดภาพได้ ( เปลี่ยน ความยาวโฟกัส) เลนส์ฯ ที่นำมาใช้กับ กล้องที่มี Pan & Tilt unit ส่วนมากจะเป็นชนิด ที่ควบคุมการทำงานด้วยมอเตอร์ เราจึงเรียกว่า Motorized Zoom Lens 
การเลือกใช้ Motorized Zoom Lens ควรจะเลือกให้เหมาะกับงานที่จะใช้ เพราะว่า Motorized Zoom Lens มีหลายแบบ หลายขนาดตามความยาวโฟกัส เช่น การใช้ภายในอาคาร มี 
พื้นที่ไม่ใหญ่ ก็ใช้ Motorized Zoom Lens ที่มีความยาวโฟกัสไม่มากนัก เช่น ๖ - ๓๕ ม.ม. ( ๖ เท่า) ถ้าเป็นอาคารที่มีขนาดใหญ่ หรือภายนอกอาคารพื้นที่กว้าง 
หรือต้องการจะดูให้เห็นรายละเอียดมากๆ ก็ควรใช้ Motorized Zoom Lens ที่มีความยาวโฟกัสมากขึ้น เช่น ๖ - ๖๐ ม.ม. ( ๑๐ เท่า) ถ้าติดตั้งนอกอาคาร หรือต้องการที่จะมองให้เห็นได้ไกล ก็ควรใช้ Motorized Zoom Lens ที่มีความยาวโฟกัสมากขึ้นไป เช่น ๖ - ๑๒๓ ม.ม. (๒๑ เท่า) เป็นต้น

   เครื่องหุ้มกล้อง / กล่องหุ้มกล้อง (Camera Housing)

เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้กล้องวงจรปิด มีความคงทนต่อสภาวะอากาศ สิ่งแวดล้อมต่างๆ สามารถที่จะนำกล้องไปติดตั้งใช้งาน ได้ทุกสถานที่ เพราะว่าเครื่องหุ้มกล้อง มีหลายชนิด หลายแบบ บางชนิดมีพัดลมช่วยระบายอากาศ

ทั้งภายในและภายนอก บางแบบมีใบปัดน้ำฝนที่กระจกด้านหน้า บางชนิดมีการระบายความร้อนด้วยน้ำ เพื่อติดตั้งในบริเวณที่มีความร้อนสูง บางแบบมีการปิดผนึกอย่างดี สามารถป้องกันฝุ่นละอองได้ บางชนิดใช้โลหะพิเศษ เช่น Stainless-Steel เพื่อจะสามารถทนต่อการดักกร่อน (Corrosionproof).

การเลือกใช้ Housing องค์ประกอบภายนอกได้กล่าวมาแล้วข้างต้น (เหมือนกับการเลือกใช้ ฐานกล้องหมุนปรับทิศทางได้ ) ขนาดของ Housing จะต้องมีขนาดที่สามารถที่จะรับกล้องกับซูมเลนส์ได้ และก็ควรที่มีที่ว่างเหลือไว้บ้าง เพื่อรับการขยายตัวของอากาศ

และการหมุนเวียนของอากาศภายใน Housing ผู้ผลิตบางราย จะนำ Receiver unit ประกอบอยู่ภายใน Housing เลย ซึ่งเป็นประหยัดสายและสะดวกในการติดตั้ง แต่ควรคำนึงการซ่อม บำรุงรักษาบ้าง โดยปกติแล้วกล้องจะติดตั้งอยู่บนที่สูง หรือ สูงมาก เช่นบนยอดเสา บนหลังคาอาคาร เพราะว่า Receiver

unit จะเป็นแผงวงจรอิเล็คทรอนิคส์ ซึ่งอาจจะชำรุดหรือเสียได้ ดังนั้นจึงควรที่จะติดตั้งอยู่ในตำแหน่งที่สามารถตรวจซ่อมได้สะดวกจะดีกว่า.

การเปิด-ปิด ม่านรับแสง (Iris) ของ Motorized Zoom Lens มี ๒ ชนิด คือ

1. การเปิด-ปิดด้วยมือ (Manual Iris) การปรับขนาดของม่านแสง(Iris) ทำการเปิด หรือ ปิด ขนาดของรูรับแสง(Aperture) ด้วยตัวควบคุมการทำงาน ของเลนส์ ตัวควบคุมการทำงานของเลนส์จะต้องเป็นชนิดที่มี ปุ่ม/สวิทส์ เปิด-ปิด หรือปรับขนาดของม่านแสงได้ (Iris Control Function) .

2. การเปิด-ปิด อัตโนมัติ (Auto Iris) การปรับขนาดของม่านรับแสง จะทำงานร่วมกับ การทำงานของกล้อง ตัวกล้องจะมีวงจรไฟฟ้าเพื่อจ่ายไฟให้กับเลนส์ การจ่ายไฟฟ้าให้กับเลนส์ฯ มี ๒ แบบคือ

แบบสัญญาณภาพ (Video Type) ตัวกล้องจะจ่ายไฟฟ้าให้กับเลนส์ในลักษณะของสัญญาณภาพ โดยจะมีความเข้มของสัญญาณภาพที่แตกต่างกันไป ตามการเปลี่ยนแปลงของแสง เลนส์ที่จะใช้กับกล้องที่จ่ายไฟฟ้าแบบนี้ จะต้องมีแผงวงจร (Amplifier) เพื่อเปลี่ยนความแตกต่างของสัญญาณภาพให้เป็น การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้า เพื่อให้อุปกรณ์ซึ่งคล้ายกับมอเตอร์ มีขนาดเล็กมาก เรียกว่า กัลวานอมิเตอร์ (Galvanometer) หรือเรียกเป็นอย่างอื่นแล้วแต่ผู้ผลิตจะเรียก ทำงาน เพื่อทำให้ม่านแสงเปิด หรือ ปิด ตามการเปลี่ยนแปลงของแสง
แบบไฟตรง (DC Type) ตัวกล้องจะมีวงจรจ่ายไฟฟ้า จ่ายไฟกระแสตรง (DC) ให้กับเลนส์ เพื่อให้กัลวานอมิเตอร์ (Galvanometer) ทำงานโดยตรง เพื่อทำให้ม่านแสงเปิด หรือ ปิด ไปตามการเปลี่ยนแปลงของแสง การเลือกใช้เลนส์ที่เปิด-ปิด ม่านแสงอัตโนมัติ ว่าเป็นชนิด Video Type หรือ DC Type ต้องดูจากคู่มือของกล้อง ถ้าใช้ผิดประเภท เลนส์จะไม่ทำงาน และอาจจะชำรุดได้.
นอกจากนี้ เลนส์บางรุ่น บางผู้ผลิต สามารถที่จะใช้งานได้ทั้ง Maunal-Irsi และ Auto-Iris ในเลนส์ตัวเดียวกัน บางรุ่นจะมีสวิทส์เลือกใช้ อย่างใดอย่างหนึ่งจากตัวควบคุม แต่ในบางรุ่นสามารถที่จะสั่งเปิด หรือปิด รูรับแสง ในขณะที่ยังคงทำงานเป็น Auto-Iris ได้ด้วย. 
ในปัจจุบันนี้ ได้มีกล้องรุ่นใหม่ พัฒนาเพื่อความสะดวกต่อการใช้งาน โดยได้นำอุปกรณ์ทั้ง ที่ได้กล่าวถึงแต่ละรายการข้างต้นมาประกอบรวมกันเป็นกล้องที่มีความสามารถ หมุนได้ (บางรุ่นหมุนได้รอบตัว) ก้ม-เงยได้ ซูม (ปรับขนาด) ของภาพได้ ประกอบรวมกันอยู่ใน Housing รูปทรงกลม ซึ่งเรียกว่า 
กล้องโดม บางทีก็เรียก High Speed Dome Camera กล้องโดมนี้สามารถที่จะติดใช้งานได้ทั้งในอาคารและภายนอกอาคาร กำลังเป็นที่นิยมใช้งานอยู่ในขณะนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ติดภายในอาคาร โดยนำไปติดตั้งกับฝ้า จะดูสวยงาม ไม่รก-รุงรังไปด้วยสายไฟ เหมือนเมื่อก่อน และยังสามารถที่จะพรางตา คนทั่วไป ไม่ทราบว่ามีกล้องโทรทัศน์วงจรปิดติดอยู่

1) การเลือกชนิดของกล้องวงจรปิด 
ชนิดของกล้อง กล้องวงจรปิดมีหลายชนิดหลายแบบ โดยแบบได้คร่าว ๆ ดังนี้
กล้องแบบ CS MOUNT เป็นกล้องที่ต้องใช้เลนส์ต่อกับกล้อง ทำให้เกิดภาพ ข้อดี คือ ภาพจะชัด เพราะเลนส์ที่ใช้เป็นเลนส์มาตรฐานขนาดใหญ่

-กล้องแบบโดม เหมาะสำหรับสถานที่ที่ต้องการความสวยงามหรือไม่ต้องการให้สังเกตเห็นว่ามีการติดตั้งกล้องวงจรปิด
ความละเอียดของภาพ (RESOLUTION) กล้องที่ให้ภาพจะชัดเจนหรือไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของแผ่นรับภาพ CCD ซึ่งแบบได้ 2 แบบ คือ
NORMAL RESOLUTON เป็นแบบที่มีความละเอียดของภาพปกติ ประมาณ 330 - 380 TV LINE
o        HIGN RESOLUTION เป็นแบบที่มีความละเอียดของภาพสูงประมาณ 400 - 550 TV LINE หมายเหตุ กล้องที่มีความละเอียดของภาพสูงจะมีราคาสูงตามไปด้วย
ความสามารถในการรับแสง (ILLUMINATION) กล้องที่มีความสามารถในการรับแสงต่ำ (LUX) จะสามารถใช้ในสถานที่ที่มีความสว่างน้อย (ในที่มืด) ได้ และราคาจะสูงตามไปด้วย

2) เลนซ์ (LENS)

การเลือกเลนซ์ มีความสำคัญในการติดตั้งระบบโทรทัศน์วงจรปิด

หลักการทำงานของเลนซ์

เลนซ์จะตัวรวมแสงให้ภาพตกกระทบที่แผ่นรับภาพ CCD โดยมี IRIS , (ช่อง ให้แสงผ่าน) เป็นตัวกำหนดให้ภาพที่เกิดมีความเข้มของแสงตามต้องการ ถ้าในที่มีแสงมาก IRIS จะต้องเปิดน้อย ถ้าในที่มืดจะต้องเปิด IRIS ให้กว้างที่สุด

ชนิดของเลนซ์ 
FIX IRIS IRIS ของเลนซ์จะไม่สามารถปรับได้ ทำให้จะต้องใช้ในสถานที่ภายในอาคาร ที่มีแสงสว่างคงที่ตลอดเวลา 
MANUAL IRIS IRIS ของเลนส์จะสามารถปรับได้ด้วยช่างเทคนิคที่ติดตั้งกล้อง เหมาะสำหรับงานในอาคารที่มีความสว่างในแต่ละห้องไม่เท่ากัน สามารถปรับแสงให้เหมาะสมในแต่ละห้องได้
AUTO IRIS เป็นเลนส์ที่ IRIS จะปรับขนาดการรับแสงเอง โดยอัตโนมัติขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่ตกกระทบเลนส์ เหมาะสำหรับติดตั้งนอกอาคารที่ความสว่าง เปลี่ยนตามแสงอาทิตย์

3) อุปกรณ์ควบคุมและบันทึกภาพ
แบบใช้เทป (ANALOG) 
เครื่องแบ่งภาพ MULTIPLEXER เครื่องบันทึกภาพ
ประกอบด้วย
MULTIPLEXER (เครื่องแบ่งภาพ) ใช้ต่อกับกล้องได้ 4 ตัว, 8 ตัว และ 16 ตัว

TIMELAPSE RECORDER (เครื่องบันทึกภาพ) ใช้บันทึกภาพด้วยเทป มีแบบ 24 ชั่วโมง 96 ชั่วโมง, 196 ชั่วโมง, 960 ชั่วโมง
o        จอภาพ (MONITOR, TV) ใช้แสดงภาพ
แบบใช้ HARDDISK (DVR)
บันทึกภาพลง HARDDISK แบ่งได้ 3 ประเภท
แบบ CARD เป็น CARD ที่สามารถต่อกล้องได้ 4, 8, 16 ตัว โดยจะต้องใช้ COMPUTER

แบบ STANDALONE เป็นแบบ ที่ประกอบ COMPUTER มาจากโรงงานโดยตรงเป็นแบบ PC BASE

แบบ STAND ALONE NON PC เป็นแบบ อุปกรณ์ประกอบจากโรงงานทั้งชุดและไม่ใช้โปรแกรม WINDOW

(NON PC)