一種監(jiān)控相機數控調焦電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光電產品應用【技術領域】，具體涉及一種監(jiān)控相機數控調焦電路。包括可編程控制器件、DA數模轉換器、全橋驅動電源芯片、兩個雙極性三極管、二極管、連接線、模擬減法器、接插件和電阻電容電感等元器件；上位機通過通訊接口將控制數據發(fā)送至可編程控制器件，控制信息包括電機的轉速控制電壓、轉動方向和工作時間；通過上位機對可編程控制器件發(fā)送控制信息，從而控制電機的轉速、轉向和工作時間，進而完成變焦、聚焦和光圈調節(jié)，獲得視頻圖像。
【專利說明】一種監(jiān)控相機數控調焦電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光電產品應用【技術領域】，具體涉及一種監(jiān)控相機數控調焦電路。
【背景技術】
[0002]在視頻監(jiān)控領域，監(jiān)控相機鏡頭的調焦大多是通過伺服電機的轉動而實現(xiàn)的，當給電機的供電接口加上額定電壓后，電機發(fā)生轉動；當電壓反向后，電機轉動方向相反。傳統(tǒng)的調焦方式一般直接給電機加上固定電壓，電機的轉速固定，通過調節(jié)電機的轉動時間控制調焦量，這種方式由于電機的轉動速度固定，很難使電機及時停止，引起過調或欠調。另外也有脈沖控制的步進電機方式，控制電機的轉速和調焦量，但這種電機體積較大，且控制復雜，需要細分脈沖，已出現(xiàn)過沖和丟步等，與監(jiān)控相機鏡頭的齒輪耦合時，難以實現(xiàn)系統(tǒng)的小型化、集成化。
[0003]因此，研制小型化、集成化、控制簡單的視頻監(jiān)控電機驅動電路是該領域的迫切需求，急需研制新的能夠有效控制小型直流電機且速度能夠連續(xù)調節(jié)的調焦電路。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是針對傳統(tǒng)監(jiān)控相機調焦電路的不足，提供一種新型監(jiān)控相機數控調焦電路，有效調節(jié)相機伺服電機的轉速、轉向和工作時間，從而可以有效完成變焦、聚焦和光圈調節(jié)等多種光控功能，獲得高清晰度的視頻圖像。
[0005]為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術方案是:
[0006]一種監(jiān)控相機數控調焦電路，包括可編程控制器件、0八數模轉換器、全橋驅動電源芯片、兩個雙極性三極管、二極管、連接線、模擬減法器、接插件和電阻電容電感等元器件；上位機通過通訊接口將控制數據發(fā)送至可編程控制器件，控制信息包括電機的轉速控制電壓、轉動方向和工作時間；通過上位機對可編程控制器件發(fā)送控制信息，從而控制電機的轉速、轉向和工作時間，進而完成變焦、聚焦和光圈調節(jié)，獲得視頻圖像。
[0007]其中，可編程控制器件完成以下工作:接收上位機的控制信息；對電機轉動的工作時間進行控制；產生0八數模轉換器的數字輸入，以控制0八數模轉換器輸出的模擬電壓；產生全橋驅動電源芯片的電壓1和電壓2的供電使能信號，為電機提供正向和反向供電電壓。
[0008]0八數模轉換器接收可編程控制器件的數據，進行數模轉換，將其轉換為模擬電壓，作為雙極性三極管基極的模擬控制電壓，以控制電機的轉速；該電壓的持續(xù)時間控制電機轉動的工作時間。
[0009]分別為型和？冊型的兩個雙極性三極管工作在射極輸出器狀態(tài)，分別驅動電機的正反轉，對電機進行驅動。
[0010]0八數模轉換器輸出的模擬電壓與晶體管的基極相連，控制電機的轉速；為使電機的轉反轉轉速一致，在0八數模轉換器與？冊晶體管的基極間增加模擬減法器，將電源電壓與0八數模轉換器電壓之差作為？冊晶體管基極驅動電壓。
[0011]二極管對電機的正反向驅動電流進行控制，同時保護三極管，控制電機在同一時刻只有一個工作方向。
[0012]全橋驅動電源芯片對電壓1和電壓2的供電使能控制由可編程控制器件控制，當電壓1使能時，電壓1的電壓為電源電壓，三極管工作，？冊三極管不工作，電機正向轉動；當電壓2使能時，電壓2的電壓為電源電壓，？冊三極管工作，三極管不工作，電機向反方向轉動；電壓1和電壓2的驅動能力滿足調焦電路的供電電流需求。
[0013]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:(1)雙極性三極管中，電壓1供電使能，電壓1為電源電壓犯，電壓2不使能時，電壓2為0，冊~三極管工作，？冊三極管不工作，0八數模轉換器產生的三極管冊X基極控制電壓為\ (冊吣，加載在電機的驅動電壓為
[0014](1)
[0015]其中\(zhòng)6為三極管發(fā)射結結電壓，設電機內阻為1則電機的驅動電流為
[0016]= (2)
[0017](2)雙極性三極管中，電壓2供電使能，電壓2為電源電壓V#電壓1不使能時，電壓1為0，三極管不工作，？冊三極管工作，0八數模轉換器產生的三極管？冊基極控制電壓為；
[0018]\ (^^?) (^?^)， (3)
[0019]其中為乂丑電源電壓，此時加載在電機的驅動電壓為
[0020]咿)(咿吣 +^] (咿吣(咿吣， (4 )。
[0021]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:可編程控制器件對電機轉動的工作時間進行控制的精度為納秒級。
[0022]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:可編程控制器件采用
？？以。
[0023]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:0八數模轉換器產生的雙極性三極管基極的模擬控制電壓的電流驅動能力與后端的雙極性三極管基極的驅動電流要求相符合。
[0024]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:0八數模轉換器產生的雙極性三極管基極的模擬控制電壓的電流驅動能力不能滿足后端的雙極性三極管基極的驅動電流要求時，在0八數模轉換器輸出模擬電壓和冊X三極管基極間增加電流驅動器件；在模擬減法器的輸出模擬電壓和三極管的基極間增加電流驅動器件。
[0025]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:電流驅動器件采用運算放大器構建的輸出緩沖器。
[0026]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:全橋驅動電源芯片采用1298, 1293器件，帶有電壓1和電壓2的使能控制信號。
[0027]從上述方案可以看出，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0028](1)該電路通過控制三極管的基極電壓，可以實現(xiàn)對伺服電機的轉速調節(jié)，且速度調節(jié)連續(xù)可控。
[0029](2)該電路通過可編程控制器件(如沖以)對全橋驅動電源芯片的使能端進行控制，從而使能電壓1/電壓2對電機供電，使電機雙向供電數控可調。
[0030](3)電路采用和？冊兩個三極管相結合的方式，從而可以實現(xiàn)電機的正反轉，保證在同一時刻，只有一個電機在工作。
[0031](4)通過可編程控制器件，可以精確控制電機的轉動時間，可實現(xiàn)對電機工作時間的納秒級控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明實施例的一種監(jiān)控相機數控調焦電路原理圖。
[0033]圖中:1-外部控制信息，2-可編程控制器件、3-04數模轉換器、4-全橋驅動電源芯片、5-%?雙極性三極管、6-？冊雙極性三極管、7- 二極管、8-模擬減法器、9-調焦電極。
【具體實施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明一種監(jiān)控相機數控調焦電路，包括可編程控制器件、0八數模轉換器、全橋驅動電源芯片、兩個雙極性三極管、二極管、連接線、模擬減法器、接插件和電阻電容電感等元器件；上位機通過通訊接口將控制數據發(fā)送至可編程控制器件，控制信息包括電機的轉速控制電壓、轉動方向和工作時間；通過上位機對可編程控制器件發(fā)送控制信息，從而控制電機的轉速、轉向和工作時間，進而完成變焦、聚焦和光圈調節(jié)，獲得視頻圖像。
[0036]其中，可編程控制器件完成以下工作:接收上位機的控制信息；對電機轉動的工作時間進行控制；產生0八數模轉換器的數字輸入，以控制0八數模轉換器輸出的模擬電壓；產生全橋驅動電源芯片的電壓1和電壓2的供電使能信號，為電機提供正向和反向供電電壓。
[0037]0八數模轉換器接收可編程控制器件的數據，進行數模轉換，將其轉換為模擬電壓，作為雙極性三極管基極的模擬控制電壓，以控制電機的轉速；該電壓的持續(xù)時間控制電機轉動的工作時間。
[0038]分別為冊X型和？冊型的兩個雙極性三極管工作在射極輸出器狀態(tài)，分別驅動電機的正反轉，對電機進行驅動。
[0039]0八數模轉換器輸出的模擬電壓與晶體管的基極相連，控制電機的轉速；為使電機的轉反轉轉速一致，在0八數模轉換器與？冊晶體管的基極間增加模擬減法器，將電源電壓與0八數模轉換器電壓之差作為？冊晶體管基極驅動電壓。
[0040]二極管對電機的正反向驅動電流進行控制，同時保護三極管，控制電機在同一時刻只有一個工作方向。
[0041]全橋驅動電源芯片對電壓1和電壓2的供電使能控制由可編程控制器件控制，當電壓1使能時，電壓1的電壓為電源電壓，三極管工作，？冊三極管不工作，電機正向轉動；當電壓2使能時，電壓2的電壓為電源電壓，？冊三極管工作，三極管不工作，電機向反方向轉動；電壓1和電壓2的驅動能力滿足調焦電路的供電電流需求。
[0042]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:(1)雙極性三極管中，電壓1供電使能，電壓1為電源電壓犯，電壓2不使能時，電壓2為0，冊~三極管工作，？冊三極管不工作，0八數模轉換器產生的三極管冊X基極控制電壓為\ (冊吣，加載在電機的驅動電壓為
[0043](1)
[0044]其中I為三極管發(fā)射結結電壓，設電機內阻為1則電機的驅動電流為
[0045]=(2)
[0046](2)雙極性三極管中，電壓2供電使能，電壓2為電源電壓V#電壓1不使能時，電壓1為0，三極管不工作，？冊三極管工作，0八數模轉換器產生的三極管？冊基極控制電壓為；
[0047]V“?咿“酬， (3)
[0048]其中為乂丑電源電壓，此時加載在電機的驅動電壓為
[0049]咿)(咿吣 +^] (咿吣(咿吣， (4 )。
[0050]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:可編程控制器件對電機轉動的工作時間進行控制的精度為納秒級。
[0051]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:可編程控制器件采用
？？以。
[0052]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:0八數模轉換器產生的雙極性三極管基極的模擬控制電壓的電流驅動能力與后端的雙極性三極管基極的驅動電流要求相符合。
[0053]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:0八數模轉換器產生的雙極性三極管基極的模擬控制電壓的電流驅動能力不能滿足后端的雙極性三極管基極的驅動電流要求時，在0八數模轉換器輸出模擬電壓和冊X三極管基極間增加電流驅動器件；在模擬減法器的輸出模擬電壓和三極管的基極間增加電流驅動器件。
[0054]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:電流驅動器件采用運算放大器構建的輸出緩沖器。
[0055]進一步的，如上所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其中:全橋驅動電源芯片采用1298, 1293器件，帶有電壓1和電壓2的使能控制信號。
【權利要求】
1.一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于: 包括可編程控制器件、DA數模轉換器、全橋驅動電源芯片、兩個雙極性三極管、二極管、連接線、模擬減法器、接插件和電阻電容電感等元器件； 上位機通過通訊接口將控制數據發(fā)送至可編程控制器件，控制信息包括電機的轉速控制電壓、轉動方向和工作時間；通過上位機對可編程控制器件發(fā)送控制信息，從而控制電機的轉速、轉向和工作時間，進而完成變焦、聚焦和光圈調節(jié)，獲得視頻圖像； 其中，可編程控制器件完成以下工作:接收上位機的控制信息；對電機轉動的工作時間進行控制；產生DA數模轉換器的數字輸入，以控制DA數模轉換器輸出的模擬電壓；產生全橋驅動電源芯片的電壓I和電壓2的供電使能信號,為電機提供正向和反向供電電壓；DA數模轉換器接收可編程控制器件的數據，進行數模轉換，將其轉換為模擬電壓，作為雙極性三極管基極的模擬控制電壓，以控制電機的轉速；該電壓的持續(xù)時間控制電機轉動的工作時間； 分別為NPN型和PNP型的兩個雙極性三極管工作在射極輸出器狀態(tài)，分別驅動電機的正反轉，對電機進行驅動； DA數模轉換器輸出的模擬電壓與NPN晶體管的基極相連，控制電機的轉速；為使電機的轉反轉轉速一致，在DA數模轉換器與PNP晶體管的基極間增加模擬減法器，將電源電壓與DA數模轉換器電壓之差作為PNP晶體管基極驅動電壓； 二極管對電機的正反向驅動電流進行控制，同時保護三極管，控制電機在同一時刻只有一個工作方向； 全橋驅動電源芯片對電壓I和電壓2的供電使能控制由可編程控制器件控制，當電壓I使能時，電壓I的電壓為電源電壓，NPN三極管工作，PNP三極管不工作，電機正向轉動；當電壓2使能時，電壓2的電壓為電源電壓，PNP三極管工作，NPN三極管不工作，電機向反方向轉動；電壓I和電壓2的驅動能力滿足調焦電路的供電電流需求。
2.如權利要求1所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于: (1)雙極性三極管中，電壓I供電使能，電壓I為電源電壓VH，電壓2不使能時，電壓2為O，NPN三極管工作，PNP三極管不工作，DA數模轉換器產生的三極管NPN基極控制電壓為Vb (NPN)，加載在電機的驅動電壓為
Vd(NPN) =Vb(NPN) -Vbe (I) 其中Vte為三極管發(fā)射結結電壓，設電機內阻為R，則電機的驅動電流為 Id (NPN) = [Vb (NPN)-VbJ/R, (2) (2)雙極性三極管中，電壓2供電使能，電壓2為電源電壓VH，電壓I不使能時，電壓I為O，NPN三極管不工作，PNP三極管工作，DA數模轉換器產生的三極管PNP基極控制電壓為 Vb(PNP)； Vb(PNP) =Va-Vb(NPN), (3) 其中為Vh電源電壓，此時加載在電機的驅動電壓為
Vd (PNP) =Vh - [Va-Vb (NPN) +VbJ =Vb (NPN) -Vbe=Vd (NPN)， ( 4 )。
3.如權利要求1所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于:可編程控制器件對電機轉動的工作時間進行控制的精度為納秒級。
4.如權利要求1所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于:可編程控制器件采用 FPGA。
5.如權利要求1所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于:DA數模轉換器產生的雙極性三極管基極的模擬控制電壓的電流驅動能力與后端的雙極性三極管基極的驅動電流要求相符合。
6.如權利要求1所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于:DA數模轉換器產生的雙極性三極管基極的模擬控制電壓的電流驅動能力不能滿足后端的雙極性三極管基極的驅動電流要求時，在DA數模轉換器輸出模擬電壓和NPN三極管基極間增加電流驅動器件；在模擬減法器的輸出模擬電壓和PNP三極管的基極間增加電流驅動器件。
7.如權利要求6所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于:電流驅動器件采用運算放大器構建的輸出緩沖器。
8.如權利要求1所述的一種監(jiān)控相機數控調焦電路，其特征在于:全橋驅動電源芯片采用L298，L293器件，帶有電壓I和電壓2的使能控制信號。
【文檔編號】H04N5/232GK104469129SQ201310446834
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】楊金寶, 楊樺, 朱敏, 張挺, 王楠, 石春雷 申請人:北京環(huán)境特性研究所