[实用新型]摄像头二维控制装置

说明书

本实用新型是一种控制摄像头作空间二维运动的装置，属于自动控制装置制造的技术领域。

在工业测控系统中，经常需要利用摄像机对现场进行监控。由于环境等各种原因，经常需要实现无人控制，尤其对于有毒、高温等不适合于人直接监视或需要连续二十四小时监视的场所，采用摄像机来代替人眼的监控是十分必要的。

工业现场中摄像头所摄取的图像信号通过图像采集系统运送到下位机，然后通过光网接口再传送到上位机。系统管理者根据所摄取的图像信号向上位机发出命令，当下位机通过光网接口接收到命令后，通过摄像头二维控制装置，控制摄像头转动。

本实用新型的发明目的就是提供一种能通过局域网远程控制摄像头运动的摄像头二维控制装置。

本实用新型的摄像头二维控制装置主要由信号控制电路和驱动电路所组成，该控制装置以控制电路为核心，控制电路的输入端与下位机接口相接，控制电路的输出端分别接功率放大电路A和功率放大电路B，功率放大电路A的输出接步进电机A，功率放大电路B的输出端接步进电机B。功率放大电路A和功率放大电路B分别由4组相同的功率放大电路组成，功率放大电路A的4组放大电路的信号输入端对应与控制电路中集成电路U9的“P10～P13”端相接，功率放大电路B的4组放大电路的信号输入端对应与控制电路中集成电路U9的“P14～P17”端相接。控制电路中的集成电路U11的输入端和集成电路U10的输出端与下位机接口相接。

摄像头二维控制装置主要作用是将下位机发出的控制信号由RS-232C串行通信接口发送给控制电路中的单片机。单片机将控制信号转换为控制脉冲输出给功放电路来驱动步进电机，步进电机再控制摄像机的转动。

摄像头二维控制中，采用步进电机来控制摄像机的二维转动。步进电机的控制则由单片机输出控制方波脉冲来完成。在系统中，下位机与上位机(IBM-PC机)通过光网接口相连。而实现上位管理层对摄像机的遥控。在整个二维监控系统中，主要的控制功能都是由单片机来实现的。

本实用新型的优点为采用二维的扫描装置，由远程信号控制该装置中的单片机，然后由单片机发出二维控制信号，控制步进电机的运转，从而达到控制摄像头作二维运动的目的。由于采用了步进电机和计算机控制，不仅控制精度高，而且摄像头可作360度的扫描，控制非常方便。另外该装置结构非常简单，使用的元器件较少，因此成本低，可靠性高。

图1是本实用新型的电路结构框图。其中有下位机接口1、控制电路2、功率放大电路A3、功率放大电路B4。

图2是本实用新型的电原理图。

本实用新型的实施方案如下：

集成电路U1A～U8A为74LS05，U9为单片机89C251，U10为MC1488，U11为1489，晶体管N1、3、5、7、9、11、13、15为9014，晶体管N2、4、6、8、10、12、14、16为BDT63C。

下位机在二维监控系统中，负责接收外部命令，并把命令由RS232串行通讯口传送给单片机。单片机除了负责同下位机通讯之外，还要  根据所接收的命令，作出响应，经过内部程序处理，向功率放大电路发送相应的控制序列，进而来带动摄像头在现场中的运动的。利用PC机配置的异步通讯适配器，可以很方便地完成下位机与MCS-51单片机的数据通讯。集成电路U10为MC1488将TTL电平转换为RS-232标准电平，工作电压为±12V：MC1489则是把RS-232标准电平转换为TTL电平，工作电压为+5V。    

单片机与功放之间的接口电路

电压隔离功能  单片机工作于5V电压，而步进电机的工作电压却是12V和24V，有的步进电机可工作在一百多伏。这样，一旦步进电机的电压窜到单片机部分，则会损坏单片机系统；而且，步进电机的有关信号也会干扰单片机的正常运行。因此，本系统中的接口电路必须具有把单片机系统和步进电机回路隔离开来的功能。

单片机输出的控制信号通过一个六开集电极输出缓冲器741LS05输出后送到晶体管9014的。基极电阻起到上拉单片机输出信号高电平的作用。电阻集电极是作为匹配电路用的。系统再由三极管9014驱动光耦合隔离放大器4N38经过光电转换后，再去驱动步进电机的功率放大电路。

因此，系统通过采用光耦合隔离放大器4N38，有效地防止了模拟部分的高电压流窜到数字部分、进而影响到整个系统的危险。