[发明专利]一种监控相机数控调焦电路

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明采取的技术方案是：

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V_b(NPN)，加载在电机的驱动电压为

V_d(NPN)=V_b(NPN)-V_be（1）

其中V_be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

I_d(NPN)=[V_b(NPN)-V_be]/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V_H，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V_b(PNP)；

V_b(PNP)=V_H-V_b(NPN)，（3）

其中为V_H电源电压，此时加载在电机的驱动电压为