一种用于工业重载摄像系统的控制板的制作方法

本实用新型属于控制系统领域，尤其是涉及一种用于工业重载摄像系统的控制板。

背景技术：

传统的摄像系统控制板用于民用监控系统中没有问题，但在工业现场电磁干扰严重的情况下稳定性无法保障，而且工业现场应用的摄像系统都是重型云台，工作电流较大，电磁辐射也较大，对于摄像系统控制板的驱动能力和抗干扰能力要求都很高，普通摄像系统控制板驱动能力和看干扰能力均不够。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于工业重载摄像系统的控制板，以提供一种驱动能力强、抗电磁干扰能力高、具有云台转向驱动功能、雨刷驱动功能、像机控制功能、灯光控制功能和工业辅助功能的用于工业重载摄像系统的控制板。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于工业重载摄像系统的控制板，包括控制板本体及其上方布设的控制电路，所述控制电路包括电源电路、主控制电路、通讯接口电路、地址及协议选择电路、驱动电路、一体机像机控制电路、机芯控制电路和辅助功能电路，所述主控制电路分别信号连接至所述通讯接口电路、所述地址及协议选择电路、所述驱动电路、所述一体机像机控制电路和所述机芯控制电路，所述电源电路为所述辅助功能电路、所述通讯接口电路、所述地址及协议选 择电路、所述驱动电路、所述一体机像机控制电路和所述机芯控制电路供电。

进一步的，所述电源电路包括电源模块和三端稳压集成电路，所述电源模块的型号为LM2576S-ADJ，所述三端稳压集成电路的型号为LM7805CV，所述电源模块的第一引脚分别连接至二极管D2、二极管D4的负极，所述二极管D2的正极分别经二极管D1接地、经熔断器FU1连接至输入接口XT1,所述二极管D4的正极连接至所述输入接口XT1、经二极管D3后接地，所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管D3和所述二极管D4的型号均为S3M，所述电源模块的第二引脚经电感L1连接至所述三端稳压集成电路的第一引脚，所述三端稳压集成的第三引脚经二极管D6接地，并连接至电压VCC，所述电压VCC经过阻值相同且互相并联的电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16和电容C17后接地，所述电源模块的第四引脚分别经过电阻R3后接地、经过电阻R2后连接至+12V电压，所述+12V电压经电解电容C18后接地，所述二极管D6的型号为SMBJ5.0A。

进一步的，所述主控制电路包括控制器及其周围的电路，所述控制器是型号为STC10F08XE的单片机，所述控制器的第一引脚经电阻R50和灯HL4后接地，第八引脚经电阻R49和灯HL5后接地，第五引脚、第六引脚和第七引脚均连接至所述通讯接口电路，其中所述第五引脚和所述第七引脚均连接至XS2端接口组，所述控制器的第九引脚至第十三引脚、第十七引脚至第二十七引脚均连接至所述地址及协议选择电路，所述控制器的第三十引脚至第三十七引脚均连接至所述驱动电路，所述控制器的第四十引脚至第四十四引脚均连接至所述一体机像机控制电路，所述控制器的第二引脚、第三引脚和第三十九引脚均连接至所述机芯控制电路。

进一步的，所述通讯接口电路包括若干熔断器、若干二极管和收发器，所述收发器的型号为SN65HVD3082ED，所述收发器的第一引脚、第四引脚分 别连接至所述控制器的所述第五引脚、所述第七引脚，第二引脚和第三引脚均连接至所述控制器的所述第六引脚，第七引脚经熔断器FU2连接至XS1端接口组，所述第七引脚经并联的电阻R36和二极管D7连接至第六引脚、经串联的二极管D8和二极管D9连接至所述第六引脚，所述第六引脚经熔断器FU3连接至所述XS1端接口组，所述二极管D8和所述二极管D9的型号均为SMBJ5.0A，所述二极管D7的型号为SMBJ5.0CA。

进一步的，所述地址及协议选择电路包括拨码开关SA1、拨码开关SA2和若干电阻，所述拨码开关SA1和所述拨码开关SA2均为8位拨码开关，所述拨码开关SA1的8个引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的第十八引脚至第二十五引脚，所述拨码开关SA2的8个引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的所述第九引脚至所述第十三引脚、所述第十七引脚、第二十六引脚和所述第二十七引脚，所述拨码开关SA1和所述拨码开关SA2的各引脚分别经过一个电阻连接至电源VCC。

进一步的，所述驱动电路包括反向器、云台驱动电路、雨刷驱动电路和灯光驱动电路，所述反向器的型号为ULN2003A，所述反向器的第一引脚至第七引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的第三十一引脚至所述第三十七引脚，所述云台驱动电路包括若干云台RC灭弧电路和若干云台继电器，每个所述云台RC灭弧电路的一端连接至所述电源电路，另一端连接至XS3端接口组，每个所述云台RC灭弧电路并联一个所述云台继电器的常开触头，所述云台继电器的线圈一端连接至所述电源电路，若干所述云台继电器的线圈的另一端分别连接至所述反向器的第十三引脚至第十六引脚；所述雨刷驱动电路包括若干雨刷RC灭弧电路和若干雨刷继电器，每个所述雨刷RC灭弧电路的一端连接至所述电源电路，另一端连接至XS5端接口组，每个所述雨刷RC灭弧电路并联一个所述雨刷继电器的常开触头，所述雨刷继电器的线圈一端连接至所述电源电路，若干所述雨刷继电器的线圈的另一端分别连接 至所述反向器的第十一引脚和第十二引脚；所述灯光驱动电路包括电容C25、电阻R71、继电器KA7、三极管Q1和三极管Q2，所述电容C25、所述电阻R71串联组成灯光RC灭弧电路后与所述继电器KA7的常开触点并联，所述继电器KA7的常开触点一端连接至所述电源电路，另一端连接至XS8端接口组，所述继电器KA7的线圈一端连接至所述电源电路，另一端连接至所述反向器的第十引脚，所述三极管Q1的基极经电阻R35连接至所述控制器的所述第三十引脚，集电极分别经电阻R28和电阻R29连接至XS11端接口组、经电阻R25连接至所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极经电阻R27后连接至所述XS11端接口组，所述三极管Q2的集电极和所述三极管Q1的集电极分别经过电阻R26、电阻R24后接至所述电源电路。

进一步的，所述一体机像机控制电路包括电机驱动模块和若干电阻，所述电机驱动模块的型号为L293D，所述电机驱动模块的第九引脚、第二引脚、第一引脚、第十二引脚和第十九引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的所述第四十引脚至所述第四十四引脚，所述电机驱动模块的所述第一引脚连接至第十一引脚，第八引脚、第三引脚、第十三引脚和第十八引脚分别连接至XS4端接口组的COM接口、I接口、F接口和Z接口。

进一步的，所述机芯控制电路包括XS9端接口组、XS10端接口组、XS12端接口组和XS13端接口组，所述XS9端接口组和所述XS10端接口组均连接至所述控制器的所述第二引脚和所述第三引脚，所述XS13端接口组连接至所述控制器的所述第三十九引脚，所述XS9端接口组和所述XS10端接口组均电连接至所述XS12端接口组。

进一步的，所述辅助功能电路包括XS6端接口组和XS7端接口组，所述XS6端接口组的一端连接至所述电源电路，另一端用来连接外部的加热电阻，所述XS7端接口组的一端连接至所述电源电路，另一端用来连接外部的风扇。

相对于现有技术，本实用新型所述的用于工业重载摄像系统的控制板具有以下优势：

(1)本发明所述的用于工业重载摄像系统的控制板，具有云台转向驱动功能、雨刷驱动功能、像机控制功能、灯光控制功能和辅助功能，可兼容多种像机接口，能适应不同场合的需求，应用范围广泛。

(2)本发明所述的用于工业重载摄像系统的控制板，驱动电路的多种驱动功能、地址及协议选择电路的多种功能灵活选择以及能够接入多种像机类型满足了工业现场的复杂应用环境，辅助功能电路使整个摄像系统能适应现场的温度变化。

(3)本发明所述的用于工业重载摄像系统的控制板，驱动电路中加入继电器动作时的灭弧措施，同时将电磁干扰降到最低，有效保证了控制器和像机工作的稳定性。

(4)本发明所述的用于工业重载摄像系统的控制板，电源电路和通讯接口电路均加入保护电路，大大提升了整个产品在工业环境应用中的抗脉冲冲击和防雷击能力。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的用于工业重载摄像系统的控制板的电路原理框图；

图2为本实用新型实施例所述的主控制电路图；

图3为本实用新型实施例所述地址及协议选择电路图一；

图4为本实用新型实施例所述地址及协议选择电路图二；

图5为本实用新型实施例所述的通讯接口电路图；

图6为本实用新型实施例所述的一体机像机控制电路图；

图7为本实用新型实施例所述的辅助功能电路图一；

图8为本实用新型实施例所述的辅助功能电路图二；

图9为本实用新型实施例所述的机芯控制电路图一；

图10为本实用新型实施例所述的机芯控制电路图二；

图11为本实用新型实施例所述的电源电路图一；

图12为本实用新型实施例所述的电源电路图二；

图13为本实用新型实施例所述的电源电路图三；

图14为本实用新型实施例所述的驱动电路图一；

图15为本实用新型实施例所述的灯光驱动电路图一；

图16为本实用新型实施例所述的灯光驱动电路图二；

图17为本实用新型实施例所述的实施例原理框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和 操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种用于工业重载摄像系统的控制板，如图1至图17所示，包括控制板本体及其上方布设的控制电路，所述控制板本体上布设有若干端接口组，用于所述控制电路与外部设备连接，

所述控制电路包括电源电路、主控制电路、通讯接口电路、地址及协议选择电路、驱动电路、一体机像机控制电路、机芯控制电路和辅助功能电路，

所述主控制电路分别信号连接至所述通讯接口电路、所述地址及协议选择电路、所述驱动电路、所述一体机像机控制电路和所述机芯控制电路，所述电源电路为所述辅助功能电路、所述通讯接口电路、所述地址及协议选择电路、所述驱动电路、所述一体机像机控制电路和所述机芯控制电路供电。

所述电源电路包括电源模块和三端稳压集成电路，所述电源模块的型号为LM2576S-ADJ，所述三端稳压集成电路的型号为LM7805CV，所述电源模块的第一引脚分别连接至二极管D2、二极管D4的负极，所述二极管D2的正极 分别经二极管D1接地、经熔断器FU1连接至输入接口XT1,所述二极管D4的正极连接至所述输入接口XT1、经二极管D3后接地，所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管D3和所述二极管D4的型号均为S3M，所述电源模块的第二引脚经电感L1连接至所述三端稳压集成电路的第一引脚，所述三端稳压集成的第三引脚经二极管D6接地，并连接至电压VCC，所述电压VCC经过阻值相同且互相并联的电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16和电容C17后接地，所述电源模块的第四引脚分别经过电阻R3后接地、经过电阻R2后连接至+12V电压，所述+12V电压经电解电容C18后接地，所述二极管D6的型号为SMBJ5.0A，所述电源电路输入AC24V电压，为整个系统提供DC12V和DC5V电压，输入端加入自恢复保险熔断器FU1，并设有TVS二极管D6，当有过压和过流时均能够保证后端电路不被损坏。

所述主控制电路包括控制器及其周围的电路，所述控制器是型号为STC10F08XE的单片机，所述控制器的第一引脚经电阻R50和灯HL4后接地，第八引脚经电阻R49和灯HL5后接地，第五引脚、第六引脚和第七引脚均连接至所述通讯接口电路，其中所述第五引脚和所述第七引脚均连接至XS2端接口组，所述控制器的第九引脚至第十三引脚、第十七引脚至第二十七引脚均连接至所述地址及协议选择电路，所述控制器的第三十引脚至第三十七引脚均连接至所述驱动电路，所述控制器的第四十引脚至第四十四引脚均连接至所述一体机像机控制电路，所述控制器的第二引脚、第三引脚和第三十九引脚均连接至所述机芯控制电路，控制器采用STC10F08XE单片机作为核心处理器件，将接收到的数据信号转换为云台、雨刷、灯光的驱动信号，以及像机的控制信号，并能够通过通讯接口电路向上位机反馈像机的状态信号。STC10F08XE单片机程序兼容PELCO_D、PELCO_P、LD_A、Tiandy、Hikvision多种协议，在程序中设置看门狗功能，在芯片出现异常情况下能够自动复位。

所述通讯接口电路包括若干熔断器、若干二极管和收发器，所述收发器的型号为SN65HVD3082ED，所述收发器的第一引脚、第四引脚分别连接至所述控制器的所述第五引脚、所述第七引脚，第二引脚和第三引脚均连接至所述控制器的所述第六引脚，第七引脚经熔断器FU2连接至XS1端接口组，所述第七引脚经并联的电阻R36和二极管D7连接至第六引脚、经串联的二极管D8和二极管D9连接至所述第六引脚，所述第六引脚经熔断器FU3连接至所述XS1端接口组，所述二极管D8和所述二极管D9的型号均为SMBJ5.0A，所述二极管D7的型号为SMBJ5.0CA，通讯接口电路将接收到的RS485信号转换为TTL信号与控制器通讯，接口设置的自恢复保险(熔断器FU2和熔断器FU3)与TVS二极管(二极管D7、二极管D8和二极管D9)组成的保护电路，能够承受AC48V的误接电压。

所述地址及协议选择电路包括拨码开关SA1、拨码开关SA2和若干电阻，所述拨码开关SA1和所述拨码开关SA2均为8位拨码开关，所述拨码开关SA1的8个引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的第十八引脚至第二十五引脚，所述拨码开关SA2的8个引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的所述第九引脚至所述第十三引脚、所述第十七引脚、第二十六引脚和所述第二十七引脚，所述拨码开关SA1和所述拨码开关SA2的各引脚分别经过一个电阻连接至电源VCC，其中拨码开关SA1用于地址设置，设置范围为0～255，能够满足大型系统应用；拨码开关SA2用于选择通讯协议，每次改变地址码或者通讯协议均需为控制板重新上电才能生效，以保证避免瞬间电磁干扰脉冲造成的影响。

所述驱动电路包括反向器、云台驱动电路、雨刷驱动电路和灯光驱动电路，所述反向器的型号为ULN2003A，所述反向器的第一引脚至第七引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的第三十一引脚至所述第三十七引脚，所述云台驱动电路包括若干云台RC灭弧电路和若干云台继电器(附图中KA1至 KA4)，每个所述云台RC灭弧电路的一端连接至所述电源电路，另一端连接至XS3端接口组，每个所述云台RC灭弧电路并联一个所述云台继电器的常开触头，所述云台继电器的线圈一端连接至所述电源电路，若干所述云台继电器的线圈的另一端分别连接至所述反向器的第十三引脚至第十六引脚；所述雨刷驱动电路包括若干雨刷RC灭弧电路和若干雨刷继电器(见附图中KA5和KA6)，每个所述雨刷RC灭弧电路的一端连接至所述电源电路，另一端连接至XS5端接口组，每个所述雨刷RC灭弧电路并联一个所述雨刷继电器的常开触头，所述雨刷继电器的线圈一端连接至所述电源电路，若干所述雨刷继电器的线圈的另一端分别连接至所述反向器的第十一引脚和第十二引脚；所述灯光驱动电路包括电容C25、电阻R71、继电器KA7、三极管Q1和三极管Q2，所述电容C25、所述电阻R71串联组成灯光RC灭弧电路后与所述继电器KA7的常开触点并联，所述继电器KA7的常开触点一端连接至所述电源电路，另一端连接至XS8端接口组，所述继电器KA7的线圈一端连接至所述电源电路，另一端连接至所述反向器的第十引脚，所述三极管Q1的基极经电阻R35连接至所述控制器的所述第三十引脚，集电极分别经电阻R28和电阻R29连接至XS11端接口组、经电阻R25连接至所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极经电阻R27后连接至所述XS11端接口组，所述三极管Q2的集电极和所述三极管Q1的集电极分别经过电阻R26、电阻R24后接至所述电源电路，云台继电器、雨刷继电器和继电器KA7的型号均为G5NB-1A-E-DC12V，三极管Q1和所述三极管Q2的型号均为9013，驱动电路分别通过云台继电器、雨刷继电器、继电器KA7、三极管Q1和三极管Q2驱动云台电机转向、雨刷电机动作和LED灯光开启与关闭。由于重载摄像系统的云台驱动电流和雨刷驱动电流均较大，在云台继电器和雨刷继电器动作时电弧辐射对摄像机及单片机均会造成干扰，所以在云台继电器和雨刷继电器的结点上分别加入了云台RC灭弧电路和雨刷RC灭弧电路，在各自的继电器 (附图中KA1-KA6)断开产生火花时电容充电消除电弧，当各自的继电器(附图中KA1-KA6)再次吸合时各自对应的CBB电容(0.47uF/100V)(附图中C19-C25)与继电器(附图中KA1-KA6)的两个结点形成回路电容放电，为了避免电容(附图中C19-C25)放电瞬间产生的大电流损坏继电器(附图中KA1-KA6)结点，同时在电容(附图中C19-C25)上串联限流电阻(470Ω)(附图中R65-R71)，从而在消除电弧干扰的同时保证继电器(附图中KA1-KA6)不被损坏。

所述一体机像机控制电路包括电机驱动模块和若干电阻，所述电机驱动模块的型号为L293D，所述电机驱动模块的第九引脚、第二引脚、第一引脚、第十二引脚和第十九引脚分别经过一个电阻连接至所述控制器的所述第四十引脚至所述第四十四引脚，所述电机驱动模块的所述第一引脚连接至第十一引脚，第八引脚、第三引脚、第十三引脚和第十八引脚分别连接至XS4端接口组的COM接口、I接口、F接口和Z接口，一体机像机控制电路为摄像系统中的一体机像机供电和提供模拟控制接口，通过COM接口、I接口、F接口和Z接口控制一体机的变倍、聚焦、光圈等功能。

所述机芯控制电路包括XS9端接口组、XS10端接口组、XS12端接口组和XS13端接口组，所述XS9端接口组和所述XS10端接口组均连接至所述控制器的所述第二引脚和所述第三引脚，所述XS13端接口组连接至所述控制器的所述第三十九引脚，所述XS9端接口组和所述XS10端接口组均电连接至所述XS12端接口组，机芯控制电路为摄像系统中的机芯供电和提供数字控制接口，通过TXD1和RXD1控制机芯的变倍、聚焦、光圈、彩转黑以及字符叠加等功能。

所述辅助功能电路包括XS6端接口组和XS7端接口组，所述XS6端接口组的一端连接至所述电源电路，另一端用来连接外部的加热电阻，所述XS7 端接口组的一端连接至所述电源电路，另一端用来连接外部的风扇，辅助功能电路为温控电路提供工作电压，为外部的加热电阻50Ω提供AC24V电压，为外部的风扇提供DC12V电压。

一种用于工业重载摄像系统的控制板的一个实施例为：

将一种用于工业重载摄像系统的控制板应用在港机装卸设备监控场合。一种用于工业重载摄像系统的控制板作为工业重载摄像系统核心控制设备，其电源电路为一体机像机供电同时为加热电阻和风扇提供工作电压，主控制电路通过一体机机芯控制电路控制一体机像机将采集到的图像显示在监视器上；根据温度状况通过辅助功能电路控制温控开关，从而控制加热电阻、风扇的自动开启和关闭；通过通信接口电路接收控制信号，信号经主控制电路经解码后，转换为相应的驱动信号，通过驱动电路驱动云台电机、雨刷电机或灯光的开启。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。