一种监控相机数控调焦电路制造技术

本发明专利技术属于光电产品应用技术领域，具体涉及一种监控相机数控调焦电路。包括可编程控制器件、DA数模转换器、全桥驱动电源芯片、两个双极性三极管、二极管、连接线、模拟减法器、接插件和电阻电容电感等元器件；上位机通过通讯接口将控制数据发送至可编程控制器件，控制信息包括电机的转速控制电压、转动方向和工作时间；通过上位机对可编程控制器件发送控制信息，从而控制电机的转速、转向和工作时间，进而完成变焦、聚焦和光圈调节，获得视频图像。

【技术实现步骤摘要】
一种监控相机数控调焦电路
本专利技术属于光电产品应用
，具体涉及一种监控相机数控调焦电路。
技术介绍
在视频监控领域，监控相机镜头的调焦大多是通过伺服电机的转动而实现的，当给电机的供电接口加上额定电压后，电机发生转动；当电压反向后，电机转动方向相反。传统的调焦方式一般直接给电机加上固定电压，电机的转速固定，通过调节电机的转动时间控制调焦量，这种方式由于电机的转动速度固定，很难使电机及时停止，引起过调或欠调。另外也有脉冲控制的步进电机方式，控制电机的转速和调焦量，但这种电机体积较大，且控制复杂，需要细分脉冲，已出现过冲和丢步等，与监控相机镜头的齿轮耦合时，难以实现系统的小型化、集成化。因此，研制小型化、集成化、控制简单的视频监控电机驱动电路是该领域的迫切需求，急需研制新的能够有效控制小型直流电机且速度能够连续调节的调焦电路。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对传统监控相机调焦电路的不足，提供一种新型监控相机数控调焦电路，有效调节相机伺服电机的转速、转向和工作时间，从而可以有效完成变焦、聚焦和光圈调节等多种光控功能，获得高清晰度的视频图像。为了实现这一目的，本专利技术采取的技术方案是：一种监控相机数控调焦电路，包括可编程控制器件、DA数模转换器、全桥驱动电源芯片、两个双极性三极管、二极管、连接线、模拟减法器、接插件和电阻电容电感等元器件；上位机通过通讯接口将控制数据发送至可编程控制器件，控制信息包括电机的转速控制电压、转动方向和工作时间；通过上位机对可编程控制器件发送控制信息，从而控制电机的转速、转向和工作时间，进而完成变焦、聚焦和光圈调节，获得视频图像。其中，可编程控制器件完成以下工作：接收上位机的控制信息；对电机转动的工作时间进行控制；产生DA数模转换器的数字输入，以控制DA数模转换器输出的模拟电压；产生全桥驱动电源芯片的电压1和电压2的供电使能信号，为电机提供正向和反向供电电压。DA数模转换器接收可编程控制器件的数据，进行数模转换，将其转换为模拟电压，作为双极性三极管基极的模拟控制电压，以控制电机的转速；该电压的持续时间控制电机转动的工作时间。分别为NPN型和PNP型的两个双极性三极管工作在射极输出器状态，分别驱动电机的正反转，对电机进行驱动。DA数模转换器输出的模拟电压与NPN晶体管的基极相连，控制电机的转速；为使电机的转反转转速一致，在DA数模转换器与PNP晶体管的基极间增加模拟减法器，将电源电压与DA数模转换器电压之差作为PNP晶体管基极驱动电压。二极管对电机的正反向驱动电流进行控制，同时保护三极管，控制电机在同一时刻只有一个工作方向。全桥驱动电源芯片对电压1和电压2的供电使能控制由可编程控制器件控制，当电压1使能时，电压1的电压为电源电压，NPN三极管工作，PNP三极管不工作，电机正向转动；当电压2使能时，电压2的电压为电源电压，PNP三极管工作，NPN三极管不工作，电机向反方向转动；电压1和电压2的驱动能力满足调焦电路的供电电流需求。进一步的，如上所述的一种监控相机数控调焦电路，其中：（1）双极性三极管中，电压1供电使能，电压1为电源电压VH，电压2不使能时，电压2为0，NPN三极管工作，PNP三极管不工作，DA数模转换器产生的三极管NPN基极控制电压为Vb(NPN)，加载在电机的驱动电压为Vd(NPN)=Vb(NPN)-Vbe（1）其中Vbe为三极管发射结结电压，设电机内阻为R，则电机的驱动电流为Id(NPN)=[Vb(NPN)-Vbe]/R，（2）（2）双极性三极管中，电压2供电使能，电压2为电源电压VH，电压1不使能时，电压1为0，NPN三极管不工作，PNP三极管工作，DA数模转换器产生的三极管PNP基极控制电压为Vb(PNP)；Vb(PNP)=VH-Vb(NPN)，（3）其中为VH电源电压，此时加载在电机的驱动电压为Vd(PNP)=VH–[VH-Vb(NPN)+Vbe]=Vb(NPN)-Vbe=Vd(NPN)，（4）。进一步的，如上所述的一种监控相机数控调焦电路，其中：可编程控制器件对电机转动的工作时间进行控制的精度为纳秒级。进一步的，如上所述的一种监控相机数控调焦电路，其中：可编程控制器件采用FPGA。进一步的，如上所述的一种监控相机数控调焦电路，其中：DA数模转换器产生的双极性三极管基极的模拟控制电压的电流驱动能力与后端的双极性三极管基极的驱动电流要求相符合。进一步的，如上所述的一种监控相机数控调焦电路，其中：DA数模转换器产生的双极性三极管基极的模拟控制电压的电流驱动能力不能满足后端的双极性三极管基极的驱动电流要求时，在DA数模转换器输出模拟电压和NPN三极管基极间增加电流驱动器件；在模拟减法器的输出模拟电压和PNP三极管的基极间增加电流驱动器件。进一步的，如上所述的一种监控相机数控调焦电路，其中：电流驱动器件采用运算放大器构建的输出缓冲器。进一步的，如上所述的一种监控相机数控调焦电路，其中：全桥驱动电源芯片采用L298，L293器件，带有电压1和电压2的使能控制信号。从上述方案可以看出，本专利技术具有如下有益效果：(1)该电路通过控制三极管的基极电压，可以实现对伺服电机的转速调节，且速度调节连续可控。(2)该电路通过可编程控制器件(如FPGA)对全桥驱动电源芯片的使能端进行控制，从而使能电压1/电压2对电机供电，使电机双向供电数控可调。(3)电路采用NPN和PNP两个三极管相结合的方式，从而可以实现电机的正反转，保证在同一时刻，只有一个电机在工作。(4)通过可编程控制器件，可以精确控制电机的转动时间，可实现对电机工作时间的纳秒级控制。附图说明图1是本专利技术实施例的一种监控相机数控调焦电路原理图。图中：1-外部控制信息，2-可编程控制器件、3-DA数模转换器、4-全桥驱动电源芯片、5-NPN双极性三极管、6-PNP双极性三极管、7-二极管、8-模拟减法器、9-调焦电极。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术一种监控相机数控调焦电路，包括可编程控制器件、DA数模转换器、全桥驱动电源芯片、两个双极性三极管、二极管、连接线、模拟减法器、接插件和电阻电容电感等元器件；上位机通过通讯接口将控制数据发送至可编程控制器件，控制信息包括电机的转速控制电压、转动方向和工作时间；通过上位机对可编程控制器件发送控制信息，从而控制电机的转速、转向和工作时间，进而完成变焦、聚焦和光圈调节，获得视频图像。其中，可编程控制器件完成以下工作：接收上位机的控制信息；对电机转动的工作时间进行控制；产生DA数模转换器的数字输入，以控制DA数模转换器输出的模拟电压；产生全桥驱动电源芯片的电压1和电压2的供电使能信号，为电机提供正向和反向供电电压。DA数模转换器接收可编程控制器件的数据，进行数模转换，将其转换为模拟电压，作为双极性三极管基极的模拟控制电压，以控制电机的转速；该电压的持续时间控制电机转动的工作时间。分别为NPN型和PNP型的两个双极性三极管工作在射极输出器状态，分别驱动电机的正反转，对电机进行驱动。DA数模转换器输出的模拟电压与NPN晶体管的基极相连，控制电机的转速；为使电机的转反转转速一致，在D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控相机数控调焦电路，其特征在于：包括可编程控制器件、DA数模转换器、全桥驱动电源芯片、两个双极性三极管、二极管、连接线、模拟减法器、接插件和电阻电容电感等元器件；上位机通过通讯接口将控制数据发送至可编程控制器件，控制信息包括电机的转速控制电压、转动方向和工作时间；通过上位机对可编程控制器件发送控制信息，从而控制电机的转速、转向和工作时间，进而完成变焦、聚焦和光圈调节，获得视频图像；其中，可编程控制器件完成以下工作：接收上位机的控制信息；对电机转动的工作时间进行控制；产生DA数模转换器的数字输入，以控制DA数模转换器输出的模拟电压；产生全桥驱动电源芯片的电压1和电压2的供电使能信号，为电机提供正向和反向供电电压；DA数模转换器接收可编程控制器件的数据，进行数模转换，将其转换为模拟电压，作为双极性三极管基极的模拟控制电压，以控制电机的转速；该电压的持续时间控制电机转动的工作时间；分别为NPN型和PNP型的两个双极性三极管工作在射极输出器状态，分别驱动电机的正反转，对电机进行驱动；DA数模转换器输出的模拟电压与NPN晶体管的基极相连，控制电机的转速；为使电机的转反转转速一致，在DA数模转换器与PNP晶体管的基极间增加模拟减法器，将电源电压与DA数模转换器电压之差作为PNP晶体管基极驱动电压；二极管对电机的正反向驱动电流进行控制，同时保护三极管，控制电机在同一时刻只有一个工作方向；全桥驱动电源芯片对电压1和电压2的供电使能控制由可编程控制器件控制，当电压1使能时，电压1的电压为电源电压，NPN三极管工作，PNP三极管不工作，电机正向转动；当电压2使能时，电压2的电压为电源电压，PNP三极管工作，NPN三极管不工作，电机向反方向转动；电压1和电压2的驱动能力满足调焦电路的供电电流需求。...

【技术特征摘要】
1.一种监控相机数控调焦电路，其特征在于：包括可编程控制器件、DA数模转换器、全桥驱动电源芯片、两个双极性三极管、二极管、连接线、模拟减法器、接插件和电阻电容电感；上位机通过通讯接口将控制数据发送至可编程控制器件，控制信息包括电机的转速控制电压、转动方向和工作时间；通过上位机对可编程控制器件发送控制信息，从而控制电机的转速、转向和工作时间，进而完成变焦、聚焦和光圈调节，获得视频图像；其中，可编程控制器件完成以下工作：接收上位机的控制信息；对电机转动的工作时间进行控制；产生DA数模转换器的数字输入，以控制DA数模转换器输出的模拟电压；产生全桥驱动电源芯片的电压1和电压2的供电使能信号，为电机提供正向和反向供电电压；DA数模转换器接收可编程控制器件的数据，进行数模转换，将其转换为模拟电压，作为NPN型双极性三极管基极的模拟控制电压，以控制电机的转速；该电压的持续时间是控制电机转动的工作时间；分别为NPN型和PNP型的两个双极性三极管工作在射极输出器状态，分别驱动电机的正反转，对电机进行驱动；DA数模转换器输出的模拟电压与NPN晶体管的基极相连，控制电机的转速；为使电机的正转反转转速一致，在DA数模转换器与PNP晶体管的基极间增加模拟减法器，将电源电压与DA数模转换器电压之差作为PNP晶体管基极驱动电压；二极管对电机的正反向驱动电流进行控制，同时保护三极管，控制电机在同一时刻只有一个工作方向；全桥驱动电源芯片对电压1和电压2的供电使能控制由可编程控制器件控制，当电压1使能时，电压1的电压为电源电压，NPN三极管工作，PNP三极管不工作，电机正向转动；当电压2使能时，电压2的电压为电源电压，PNP三极管工作，NPN三极管不工作，电机向反方向转动；电压1和电压2的驱动能力满足调焦电路的供电电流需求。2.如权利要求1所述的一种监控相机数控调焦电路，其特征在于：(1)双极性三极管中，电压1供电使能，电压1为电源电压VH，电压2不...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金宝，杨桦，朱敏，张挺，王楠，石春雷，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11