一种调焦机构安全限位控制方法技术

一种调焦机构安全限位控制方法，在调焦机构至少一个行程区间的左右极限位置各安装1个限位开关，全部限位开关的输出端短接后引出一路“限位状态反馈”信号，用于驱动控制系统处理器的GPIO管脚和双路光耦芯片的一路信号输入管脚；控制系统处理器接收“限位状态反馈”信号，并输出“软件上电使能”信号；“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号均输入到双路光耦芯片的信号输入端，通过双路光耦芯片隔离输出后通过电阻下拉到功率电源参考地，短接后输出“驱动电路上电使能”信号；当“驱动电路上电使能”信号为高电平时，为“电机驱动电路”提供供电；反之，切断供电，实现对调焦机构的安全限位。

【技术实现步骤摘要】
一种调焦机构安全限位控制方法
该专利技术属于相机调焦机构控制领域，涉及一种调焦机构安全限位控制方法，用于对调焦机构的行程范围进行安全限位控制，当调焦机构超出预设行程范围并到达极限位置时，切断电机供电，防止发生机械碰撞。
技术介绍
在工业控制领域限位开关在使用时一般安装在预定的位置并串联在电机控制回路中，当装于运动部件上的模块撞击限位开关时，限位开关的触点动作，实现控制电路的切换。相比于常规的工业控制领域，相机调焦机构控制具有如下几个特点：1、控制精度高，需要借助高精度零位标定方法和电机内置的编码器，并使用PID控制算法对调焦机构在行程区间内的绝对位置进行精密测量和控制，因此，调焦机构正常工作时不会触发限位开关；2、调焦机构的机械尺寸一般要求严格，安装在调焦机构中的硬件控制电路应尽量简洁；3、由于结构紧凑精密，调焦机构安装调试完成后便不能轻易拆卸，对控制电路可靠性要求很高，既要求电机正常控制回路简单可靠，又能在异常情况发生时杜绝机械碰撞，同时，故障发生后，应该能够方便的进行故障恢复；4、调焦机构的运行情况不能被直接观察到，异常情况发生时需要通过其它途径对故障进行提示。综上所述，相机调焦机构对安全限位电路的设计要求可以总结为：电路简单、效果可靠、故障提示清晰、故障恢复简单。因此传统的将限位开关串联在电机控制回路中的方法，并不适用于相机调焦机构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对调焦机构限位开关的要求，提出一种电路简单、安全可靠且通用性好的调焦机构安全限位控制方法。本专利技术的技术方案如下：一种调焦机构安全限位控制方法，其特征在于：(1)在调焦机构至少一个行程区间的左右极限位置各安装1个限位开关，并将全部限位开关的常闭触点悬空，常开触点连接控制系统电路的参考地；全部限位开关的输出端短接后引出一路“限位状态反馈”信号，该信号在系统控制电路中通过电阻上拉到控制系统电路的供电；此时，所有限位开关和上拉电阻构成“多路OC门线与”逻辑输出，即任意一个限位开关输出变为低电平时，“限位状态反馈”信号输出低电平，“限位状态反馈”信号用于驱动控制系统处理器的GPIO管脚和双路光耦芯片的一路信号输入管脚；(2)控制系统处理器接收来自GPIO管脚的“限位状态反馈”信号，并通过另一个GPIO管脚输出“软件上电使能”信号；“软件上电使能”信号由控制系统处理器内部软件编程控制，并在芯片外部通过电阻下拉到控制系统电路的参考地；“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号均输入到双路光耦芯片的信号输入端；(3)双路光耦芯片的输入侧由控制系统电路的电源供电，输出侧由功率电源供电；通过双路光耦芯片将系统控制电路产生的两路逻辑信号：“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号，隔离输出后通过电阻下拉到功率电源参考地，隔离后的“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号短接后输出“驱动电路上电使能”信号；(4)通过一片低压电源芯片，将功率电源输出的高压供电转换为低压逻辑供电，并提供给双路光耦芯片的输出侧；另外通过一片高压电源芯片，将功率电源输出的高压供电转换为电机驱动供电，并提供给“电机驱动电路”；高压电源芯片的使能管脚由“驱动电路上电使能”信号驱动，当“驱动电路上电使能”信号为高电平时，高压电源芯片被使能，为“电机驱动电路”提供供电；反之，当“驱动电路上电使能”信号为低电平时，高压电源芯片被禁止，“电机驱动电路”供电被切断，实现对调焦机构的安全限位。本专利技术的设计方案仅需要占用控制系统处理器的2个I/O和简单的分立电路，无需对电机控制回路进行任何改动，即可完成系统中所有行程区间的安全限位控制。相比于将限位开关串联在电机控制回路中的传统方案，本专利技术具有如下几个优点：1、不影响控制回路，尽量减少了对正常控制回路可靠性的影响；2、全部由分立硬件电路组成，不涉及软件代码处理，实时性好，确保了异常情况发生时能够可靠动作；3、采用断电方式处理超出安全限位事件，可靠地防止了机械碰撞的发生；4、采用“OC门线与”方式获取限位开关触发状态，因此对限位开关数量和位置均没有限定，采用电机驱动电源使能控制实现安全限位，对电机种类不作要求，通用性好；5、在执行复位或重新上电操作后即可将系统恢复到初始化状态，故障状态的恢复过程简单可控；6、在调焦机构部分仅由小型限位开关和简单连线组成，复杂度低，节省电路布局空间和成本；7、可以实时监测限位开关触发状态，当故障发生时，控制系统可以快速给出故障指示。附图说明图1是本专利技术的安全限位控制电路原理图。具体实施方式本专利技术的实现实现方法如下：在调焦机构至少一个行程区间的左右极限位置各安装1个限位开关，并将全部限位开关(至少两个)的常闭触点悬空，常开触点连接控制系统电路的参考地。全部限位开关的输出端短接后引出一路“限位状态反馈”信号，该信号在系统控制电路中通过电阻上拉到控制系统电路的供电。此时，所有限位开关和上拉电阻构成的“多路OC门线与”逻辑输出，即任意一个限位开关输出变为低电平时，“限位状态反馈”信号输出低电平。“限位状态反馈”信号用于驱动控制系统处理器的GPIO管脚和双路光耦芯片的一路信号输入管脚。控制系统处理器接收来自GPIO管脚的“限位状态反馈”信号，并通过另一个GPIO管脚输出“软件上电使能”信号。“软件上电使能”信号由控制系统处理器内部软件编程控制，并在芯片外部通过电阻下拉到控制系统电路的参考地。“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号均输入到双路光耦芯片的信号输入端。双路光耦芯片的输入侧(A侧)由控制系统电路的电源供电，输出侧(B侧)由功率电源供电。双路光耦芯片将系统控制电路产生的两路逻辑信号：“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号，隔离输出后通过电阻下拉到功率电源参考地。隔离后的“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号短接后输出“驱动电路上电使能”信号。因此，“驱动电路上电使能”信号是由隔离后的“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号“线或”逻辑后的输出结果。该方案需要使用一片低压电源芯片，将功率电源输出的高压供电转换为低压逻辑供电，并提供给双路光耦芯片的输出侧。该电源芯片不作使能控制。该方案还需要使用一片高压电源芯片，将功率电源输出的高压供电转换为电机驱动供电，并提供给“电机驱动电路”。高压电源电源芯片的使能管脚由“驱动电路上电使能”信号驱动。当“驱动电路上电使能”信号为高电平时，高压电源芯片被使能，为“电机驱动电路”提供供电；反之，当“驱动电路上电使能”信号为低电平时，高压电源芯片被禁止，“电机驱动电路”供电被切断。综上所述，“驱动电路上电使能”信号为安全限位控制电路的输出，该信号驱动高压电源电源芯片的使能管脚完成安全限位控制。当全部限位开关中的任意一个被触发时，“限位状态反馈”信号输出低电平，否则输出高电平。当“软件上电使能”信号输出低电平时，“驱动电路上电使能”信号的逻辑电平完全由限位开关控制，任意一个限位开关被触发时，“驱动电路上电使能”信号输出低电平。反之，当信号“软件上电使能”信号输出高电平时，“驱动电路上电使能”信号的逻辑电平完全不受限位开关控制，恒输出高电平。控制系统正常工作时，“软件上电使能”信号被编程为低电平，限位开关均为开路状态，“限位状态反馈”信号输出高电平，“电机驱动电路”供电正常，当系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调焦机构安全限位控制方法，其特征在于：(1)在调焦机构至少一个行程区间的左右极限位置各安装1个限位开关，并将全部限位开关的常闭触点悬空，常开触点连接控制系统电路的参考地；全部限位开关的输出端短接后引出一路“限位状态反馈”信号，该信号在系统控制电路中通过电阻上拉到控制系统电路的供电；此时，所有限位开关和上拉电阻构成“多路OC门线与”逻辑输出，即任意一个限位开关输出变为低电平时，“限位状态反馈”信号输出低电平，“限位状态反馈”信号用于驱动控制系统处理器的GPIO管脚和双路光耦芯片的一路信号输入管脚；(2)控制系统处理器接收来自GPIO管脚的“限位状态反馈”信号，并通过另一个GPIO管脚输出“软件上电使能”信号；“软件上电使能”信号由控制系统处理器内部软件编程控制，并在芯片外部通过电阻下拉到控制系统电路的参考地；“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号均输入到双路光耦芯片的信号输入端；(3)双路光耦芯片的输入侧由控制系统电路的电源供电，输出侧由功率电源供电；通过双路光耦芯片将系统控制电路产生的两路逻辑信号：“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号，隔离输出后通过电阻下拉到功率电源参考地，隔离后的“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号短接后输出“驱动电路上电使能”信号；(4)通过一片低压电源芯片，将功率电源输出的高压供电转换为低压逻辑供电，并提供给双路光耦芯片的输出侧；另外通过一片高压电源芯片，将功率电源输出的高压供电转换为电机驱动供电，并提供给“电机驱动电路”；高压电源芯片的使能管脚由“驱动电路上电使能”信号驱动，当“驱动电路上电使能”信号为高电平时，高压电源芯片被使能，为“电机驱动电路”提供供电；反之，当“驱动电路上电使能”信号为低电平时，高压电源芯片被禁止，“电机驱动电路”供电被切断，实现对调焦机构的安全限位。...

【技术特征摘要】
1.一种调焦机构安全限位控制方法，其特征在于：(1)在调焦机构至少一个行程区间的左右极限位置各安装1个限位开关，并将全部限位开关的常闭触点悬空，常开触点连接控制系统电路的参考地；全部限位开关的输出端短接后引出一路“限位状态反馈”信号，该信号在系统控制电路中通过电阻上拉到控制系统电路的供电；此时，所有限位开关和上拉电阻构成“多路OC门线与”逻辑输出，即任意一个限位开关输出变为低电平时，“限位状态反馈”信号输出低电平，“限位状态反馈”信号用于驱动控制系统处理器的GPIO管脚和双路光耦芯片的一路信号输入管脚；(2)控制系统处理器接收来自GPIO管脚的“限位状态反馈”信号，并通过另一个GPIO管脚输出“软件上电使能”信号；“软件上电使能”信号由控制系统处理器内部软件编程控制，并在芯片外部通过电阻下拉到控制系统电路的参考地；“限位状态反馈”信号和“软件上电使能”信号均输入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：于龙洋，
申请(专利权)人：北京长峰科威光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11