一种网络摄像机保护罩的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种网络摄像机保护罩，包括：保护罩本体，其包括底壁、侧壁以及由所述底壁和侧壁所限定的开口腔；网线端口，其设置在所述保护罩本体的底壁或者侧壁上；POE供电模块，其设置在所述开口腔内，用于将从网线端口提取的POE网络信号分解为摄像机数据信号和直流电源信号；控制模块，其设置在所述开口腔内，用于将所述直流电源信号转换为摄像机供电信号。本申请提供一种内部集成有POE供电模块的网络摄像机保护罩，仅需从外部接入一路标准网线即可对保护罩集成的功能器件和内置的网络摄像机进行供电。
【专利说明】
一种网络摄像机保护罩
技术领域
[0001]本实用新型涉及网络摄像机技术领域，具体地说，涉及一种网络摄像机保护罩。
【背景技术】
[0002]网络摄像机在室外使用时，必须安装保护罩作为辅助部件才能正常工作。目前常见的保护罩一般都配备有红外灯和风扇，功能复杂的还会配备加热器和雨刮器。一方面，保护罩可以为摄像机提供防水气密保护，另一方面也可以提供夜晚模式红外补光以及风扇辅助散热。除上述功能外，更复杂的保护罩还可以提供低温加热补偿和雨刮防护功能。
[0003]红外灯、风扇、雨刮和加热器这些工作模块需要供电，同时设置在保护罩内部的摄像机也需要供电；另外为了传递网络摄像机生成的网络信号，还必需配备网线。因此，传统的保护罩普遍采用DC12V/AC24V加网线的布线方式，也就是说进入护罩内部至少要有两条线，如图1所示。这意味着在使用保护罩产品的场合，外部必须配备DC12V/AC24V电源。
[0004]这种传统设计需要增加外接电源成本，而且不同厂商生产的电源质量良莠不齐，往往会增加风险。最重要的是不便于工程现场施工。因为目前的网络摄像机大多支持POE供电，单独摄像机仅需设置一条网线即可工作。在增加保护罩之后，必须再接入一路电源线为保护罩上的器件供电，摄像机的POE供电也失去意义，使原本简单的布线再次变复杂。
[0005]因此，亟需一种利用一路标准网线即可实现供电和网络信号传递的网络摄像机保护罩。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的之一在于提供一种网络摄像机保护罩，能够利用一路标准网线即可实现供电和网络信号传递。
[0007]本实用新型提供一种网络摄像机保护罩，包括:
[0008]保护罩本体，其包括底壁、侧壁以及由所述底壁和侧壁所限定的开口腔；
[0009]网线端口，其设置在所述保护罩本体的底壁或者侧壁上；
[0010]POE供电模块，其设置在所述开口腔内，用于将从网线端口提取的POE网络信号分解为摄像机数据信号和直流电源信号；
[0011]控制模块，其设置在所述开口腔内，用于将所述直流电源信号转换为摄像机供电信号。
[0012]在一个实施例中，还包括设置在所述开口腔内的红外模块；
[0013]所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为红外模块供电信号，并将设置在所述开口腔内的摄像机产生的控制指令转换为红外控制指令，以控制所述红外模块补偿红外光。
[0014]在一个实施例中，还包括设置在所述开口腔内的散热模块；
[0015]所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为散热模块供电信号，并产生散热控制指令来控制所述散热模块进行散热。
[0016]在一个实施例中，还包括设置在所述开口腔内的加热模块；
[0017]所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为加热模块供电信号，并产生加热控制指令来控制所述加热模块进行加热。
[0018]在一个实施例中，还包括设置在所述开口腔内的雨刮驱动模块；
[0019]所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为雨刮供电信号，并产生雨刮控制指令来控制所述雨刮驱动模块进行工作。
[0020]在一个实施例中，所述POE供电模块包括:
[0021]网络变压单元，将POE网络信号分解为摄像机数据信号和交流信号；
[0022]整流单元，对所述交流信号进行整流输出中间信号；
[0023]检测单元，根据所述中间信号产生反馈信号，将所述反馈信号通过网络变压单元传输至PSE设备，以使得检测单元与PSE设备进行握手；
[0024]直流转换单元，在握手完成之后将所述中间信号转换为直流电源信号。
[0025]在一个实施例中，所述直流转换单元包括:
[0026]开关电路，基于中间信号生成开关信号；
[0027]反激式变压器，在开关信号的作用下将所述中间信号转换为所述直流电源信号。
[0028]在一个实施例中，所述反激式变压器包括初级绕组、次级绕组和设置于初级绕组一侧的辅助绕组；
[0029]所述开关电路包括PffM控制芯片、开关管、光耦反馈电路；
[0030]其中，所述HVM控制芯片内部包括HVM逻辑元件，用于输出脉冲宽度调制信号来驱动开关管的栅极，使开关管的漏极产生开关信号，初级绕组根据所述开关信号产生脉冲电压，从而在次级绕组上激发幅值降低的脉冲电压，进而对幅值降低的脉冲电压进行滤波输出所述直流信号；
[0031 ]光耦反馈电路的一端连接次级绕组的输出端，另一端连接PWM控制芯片的输出反馈管脚，pmi控制芯片根据光耦反馈电路检测到的输出电压来调整脉冲宽度调制信号的占空比。
[0032]在一个实施例中，所述开关电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括串联连接的第一检测电阻和第二检测电阻，其中，第一检测电阻和第二检测电阻的连接端与开关管的源极连接，第一检测电阻的另一端连接PWM控制芯片的电流检测管脚，第二检测电阻的另一端接地；
[0033]PWM控制芯片根据检测管脚输入的电压控制开关管导通或者截止，以实现过流保护。
[0034]在一个实施例中，所述反馈信号包括检测反馈信号和功率分级反馈信号，检测单元与PSE设备进行握手的过程包括检测阶段和功率分级阶段；
[0035]其中，在检测阶段中，检测单元对所述中间信号产生的检测电流作为检测反馈信号，PSE设备基于所述检测反馈信号将POE供电模块识别为符合IEEE802.3at协议的合法设备;
[0036]在功率分级阶段中，检测单元对所述中间信号产生的特征电流作为功率分级反馈信号，PSE设备基于所述功率分级反馈信号识别POE供电模块的功率等级。
[0037]本实用新型提供一种内部集成有POE供电模块的网络摄像机保护罩，对不具备POE供电功能的普通保护罩扩展出POE供电功能，简化保护罩的外部供电线路。保护罩仅需从外部接入一路标准网线即可对保护罩集成的功能器件和内置的网络摄像机进行供电。
[0038]本实用新型在P丽控制芯片外置大功率的MOS管，并设置输出反馈电路，可以稳定可靠地实现大功率输出，满足保护罩的各种功能器件和内置摄像机的多数功能同时工作的供电需求。
[0039]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0040]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0041 ]图1是现有技术中网络摄像机保护罩的工作原理示意图；
[0042]图2是本申请实施例一的网络摄像机保护罩的工作原理示意图；
[0043]图3是本申请实施例一的POE供电模块的结构示意图；
[0044]图4是本申请实施例二的直流转换单元的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例及实施例中的各个特征，在不相冲突的前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
[0046]本申请提供一种内部集成有POE供电模块的网络摄像机保护罩，对不具备POE供电功能的普通保护罩扩展出POE供电功能，简化保护罩的外部供电线路。保护罩仅需从外部接入一路标准网线即可对保护罩集成的功能器件和内置的网络摄像机进行供电。本申请特别适用于在户外安装，能够省略电源布线并显著减少安装工作量。本申请的实施例提供的保护罩可以适用于枪型网络摄像机。
[0047]实施例一
[0048]图2为本实施例的网络摄像机保护罩的原理性示意图。如图2所示，该保护罩主要包括保护罩本体210，设置在保护罩本体210上的网线端口 220，以及设置在保护罩本体210内的POE供电模块230和控制模块240。其中，POE供电模块230用于将从网线端口 220提取的POE网络信号分解为摄像机数据信号和直流电源信号，控制模块240用于将所述直流电源信号转换为摄像机供电信号。这样，控制模块240为设置在保护罩本体210内的摄像机250进行供电，而POE供电模块230为摄像机250转发数据信号。
[0049]控制模块240还通过控制通道连接摄像机250，用于接收摄像机产生的各种控制指令，这将在下文中进行描述。
[0050]此外，该保护罩还包括设置在保护罩本体210内的红外模块260，用于在夜晚或者阴天等亮度较弱的环境下提供红外光照明。红外模块260可以包括红外灯泡和驱动线路板。控制模块240将直流电源信号转换为红外模块供电信号，以驱动红外模块260进行工作。摄像机250根据采集到的监控图像来检测外部环境的亮度变化，若亮度过低，则摄像机250产生控制指令来补偿红外光。控制模块240将摄像机250产生的控制指令转换为红外控制指令并控制红外模块260进行照明。
[0051]该保护罩还包括设置在保护罩本体210内的散热模块270，提供散热功能。散热模块270例如可以为风扇。控制模块240将直流电源信号转换为散热模块供电信号，以驱动散热模块270进行工作。由于POE供电模块230功耗较大，保护罩本体210内积聚的热量较多，控制模块240实时监测保护罩本体210内的温度。当监测到温度超高时，控制模块240产生散热控制指令来控制散热模块270进行散热。
[0052]在一个优选的示例中，该保护罩还包括设置在保护罩本体210内的加热模块280，用于在低温环境下补充热量。与散热模块270类似的，控制模块240将直流电源信号转换为加热模块供电信号，以驱动加热模块280进行工作。当监测到温度过低时，控制模块240产生加热控制指令来控制加热模块280进行加热。
[0053]在一个优选的示例中，该保护罩还包括设置在保护罩本体210内的雨刮驱动模块290，用于驱动设置在保护罩本体210外部的雨刮来启动或停止。控制模块240将直流电源信号转换为雨刮供电信号，为雨刮驱动模块290供电。摄像机250根据采集到的图像信息的清晰程度判断出下雨造成镜头模糊，产生控制指令来驱动雨刮动作。控制模块240将摄像机250产生的控制指令转换为雨刮控制指令来控制雨刮驱动模块290进行工作。或者，控制模块240自动检测到下雨天气后产生雨刮控制指令来控制雨刮驱动模块290进行工作。
[0054]图3为POE供电模块230的结构框图。如图3所示，POE供电模块230主要包括网络变压单元221、整流单元222、检测单元223和直流转换单元224。
[0055]网络变压单元221具有输入端221a，用于接收从网线端口220提取的POE网络信号。网络变压单元221还设置有数据输出端221b和电源输出端221c。网络变压单元221将POE网络信号分解为数据信号和交流信号，并在数据输出端221b上输出数据信号，在电源输出端221 c上输出交流信号。
[0056]整流单元222的输入端与网络变压单元221的电源输出端221c连接，用于对交流信号进行整流处理输出中间信号。
[0057]检测单元223与整流单元222的输出端连接，检测单元223根据中间信号产生反馈信号，将反馈信号通过网络变压单元传输至上游的供电端设备(Power SourcingEquipment，简称PSE)，与PSE设备进行握手。其中，反馈信号包括检测反馈信号和功率分级反馈信号。
[0058]具体来说，检测单元与PSE设备进行握手的过程包括检测阶段和功率分级阶段。首先，在检测阶段中，检测单元223识别PSE设备输出的较小的电平信号，在该电平信号的作用下基于自身的特征电阻产生检测电流，将该检测电流作为检测反馈信号，以使PSE设备基于检测反馈信号将POE供电模块230识别为符合IEEE802.3at协议的合法的受电端设备(Powered Device，简称PD)。随后，在功率分级阶段中，检测单元223在PSE设备输出的分级检测电平作用下产生特征电流，将该特征电流作为功率分级反馈信号，PSE设备基于功率分级反馈信号识别POE供电模块的功率等级。检测和分级完成后，POE供电模块230与PSE设备完成握手。在随后的供电过程中，PSE设备向H)设备提供48V的中间直流电源信号。
[0059]如图3所示，直流转换单元224具有输入端224a和输出端224b，直流转换单元的输入端224a与整流单元222的输出端连接。在检测单元223完成握手之后的供电过程中，直流转换单元224将整流单元222输出的48V中间直流电源信号转换为受电设备适用的12V直流电源信号，并在输出端224b上输出该直流电源信号。
[0060]控制模块240连接直流转换单元224的输出端224b，将分解得到的直流电源信号提供给摄像机250、红外模块260、散热模块270、加热模块280以及雨刮驱动模块290。
[0061 ]摄像机250连接网络变压单元221的输出端221b来获取摄像机数据信号。
[0062]在一个优选的示例中，保护罩本体210包括底壁、侧壁以及由所述底壁和侧壁所限定的开口腔，网线端口 220设置在所述保护罩本体的底壁或者侧壁上。控制模块240、摄像机250、红外模块260、散热模块270、加热模块280以及雨刮驱动模块290均设置在开口腔内。
[0063]这样，保护罩整体仅需一根标准网线连接网线端口220，安装即为简便。PSE设备通过标准网线将POE网络信号输入保护罩，在保护罩内部通过POE供电模块将POE网络信号分解为摄像机数据信号和直流电源信号，保护罩不再从外部引入电源线。
[0064]保护罩产品通常需要设置4颗或者6颗大功率红外灯，还需要为风扇供电，同时还要为摄像机供电，整个系统的功率较大。本实施例所提及的POE电源组件都是基于AT协议的H)电路，最大可支持25.5W功率，可满足除加热之外的多数需求。
[0065]实施例二
[0066]以下根据图4说明直流转换单元224的具体电路结构。直流转换单元包括反激式变压器410和开关电路420。开关电路420基于整流单元产生的中间信号生成开关信号，反激式变压器410在开关信号的作用下将中间直流电源信号转换为直流信号。
[0067]本实施例中提供的直流转换单元224可实现最大功率25W负载，非常适合功率较大的POE产品使用。
[0068]如图4所示，反激式变压器410包括初级绕组、次级绕组和置于初级绕组一侧的辅助绕组。
[0069]初级绕组的输入端(I号端)配置为直流转换单元224的输入端Vi，连接至整流单元，接收整流单元产生的48V中间直流信号。初级绕组的输出端(3号端)连接开关电路420，根据开关信号来控制初级绕组上的电压，当该开关信号关闭时，一反激电压从初级绕组反射至次级绕组和辅助绕组。
[0070]次级绕组的一端(10号端)连接输出二极管DPl的阳极，输出二极管DPl的阴极连接在直流转换单元224的输出端Vo。接次级绕组的另一端(9号端)连接输出电容CP4的一端，输出电容CP4的另一端连接输出二极管DPI的阴极。输出电容CP4用于对输出的12V直流电压进行滤波。
[0071]辅助绕组的一端(4号端)连接参考电平HGND，另一端(5号端)连接开关电路420，向开关电路PffM芯片提供电源电压VCC。
[0072]在本实施例中，开关电路420主要包括PffM控制芯片、开关管和光耦反馈电路。在图4中，PffM控制芯片的型号为TL2845BDR-8，开关管优选型号为H)S86242的MOS管，光耦合器优选为LTV-357T-A。由于本申请的实施例中POE供电功率较大，要求电路具有较高的带负载能力，采用PWM芯片加外置MOS电路架构可以提供更大的电流输出量。
[0073]其中，PWM控制芯片内部集成PWM逻辑元件，PWM逻辑元件输出脉冲宽度调制信号来驱动开关晶体管的栅极，开关晶体管的漏极产生开关信号，用于控制初级绕组产生脉冲电压，在次级绕组上激发幅值降低的脉冲电压，由滤波电路输出受电设备适用的低压直流电源信号。
[0074]如图4所示，TL2845BDR-8芯片的7号脚VCC是电源输入脚，连接变压器TI的辅助绕组，5号脚是输出管脚(GND)接地(此处地和反激式变压器次级绕组的地隔离KTL2845BDR-8芯片6号脚接MOS管的栅极，6号脚的高低电平在MOS管的漏极上产生开关信号。当MOS管导通时，初级绕组中有电流流过，当MOS管截止时，初级绕组的电流中断，从而控制初级绕组通断。PWM逻辑元件输出的脉冲宽度调制信号决定MOS管的导通时间长短。初级绕组产生脉冲电压，可激发次级绕组产生幅值降低的脉冲电压，该脉冲电压经过由输出电容CP4和二极管DPl组成的滤波电路进行滤波后，输出受电设备适用的低压12V直流电源信号。
[0075]此外，开关电路420还包括电流检测电路。在图4中，电流检测电路包括串联连接的电阻R2和R3，电阻R2和R3的连接端与MOS管的源极连接，电阻R2的另一端连接TL2845BDR-8芯片电流检测管脚(3号脚)，电阻R3的另一端接地。当通过MOS的电流大于一定阈值时，TL2845BDR-8芯片直接拉低MOS管的栅极电平，使MOS管迅速截止，从而避免过流烧坏变压器或者MOS管。TL2845BDR-8芯片的4号脚用于设置P丽的开关频率，R1、CV3的参数决定了开关频率的大小，开关频率F=1/R1*CV3。本实施例根据实际调试效果设置开关频率为150KHZ，可以满足实际使用需求。
[0076]TL2845BDR-8芯片的2号脚是输出反馈管脚，光耦合器UV2、可调稳压器DV1、电阻R4至R6组成输出端反馈电路，并将输出信号反馈至PWM控制芯片。其中R5、R6组成的分压电路将输出的DC12V分压后连接至可调精密并联稳压器DV1，DV1再连接在光耦UV2的发光侧。当输出电压波动时，DVl接收到的电压会产生相应波动，影响到光耦UV2发光侧的电平，光耦的感光侧会将接收到电平波动反馈到TL2845BDR-8芯片的2号脚，从而实现电压输出的闭环控制。TL2845BDR-8芯片将反馈电压Vref与内部基准电压C0MP(1号脚)进行比较，根据检测到的反馈电压调整脉冲宽度调制信号的占空比，以保持次边绕组输出的电压恒定。
[0077]由以上方案可看出，本实施例在P丽控制芯片外置大功率的MOS管，并设置输出反馈电路，可以稳定可靠的实现大功率的输出，满足保护罩的各种功能器件和内置摄像机的多数功能同时工作的供电需求。
[0078]另外，由于本案例提供输出负载较大，在其他外围电路器件选型上也充分考虑余量。如POE的整流桥芯片采用KBP206，输出端整流二极管采用SBR6100CTL，用于满足大功率的输出需求。
[0079]任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种网络摄像机保护罩，其特征在于，包括: 保护罩本体，其包括底壁、侧壁以及由所述底壁和侧壁所限定的开口腔； 网线端口，其设置在所述保护罩本体的底壁或者侧壁上； POE供电模块，其设置在所述开口腔内，用于将从网线端口提取的POE网络信号分解为摄像机数据信号和直流电源信号； 控制模块，其设置在所述开口腔内，用于将所述直流电源信号转换为摄像机供电信号。2.如权利要求1所述的网络摄像机保护罩，其特征在于，还包括设置在所述开口腔内的红外模块； 所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为红外模块供电信号，并将设置在所述开口腔内的摄像机产生的控制指令转换为红外控制指令，以控制所述红外模块补偿红外光。3.如权利要求1所述的网络摄像机保护罩，其特征在于，还包括设置在所述开口腔内的散热模块； 所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为散热模块供电信号，并产生散热控制指令来控制所述散热模块进行散热。4.如权利要求1所述的网络摄像机保护罩，其特征在于，还包括设置在所述开口腔内的加热模块； 所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为加热模块供电信号，并产生加热控制指令来控制所述加热模块进行加热。5.如权利要求1所述的网络摄像机保护罩，其特征在于，还包括设置在所述开口腔内的雨刮驱动模块； 所述控制模块还用于将所述直流电源信号转换为雨刮供电信号，并产生雨刮控制指令来控制所述雨刮驱动模块进行工作。6.如权利要求1-5中任一项所述的网络摄像机保护罩，其特征在于，所述POE供电模块包括: 网络变压单元，将POE网络信号分解为摄像机数据信号和交流信号； 整流单元，对所述交流信号进行整流输出中间信号； 检测单元，根据所述中间信号产生反馈信号，将所述反馈信号通过网络变压单元传输至PSE设备，以使得检测单元与PSE设备进行握手； 直流转换单元，在握手完成之后将所述中间信号转换为直流电源信号。7.如权利要求6所述的网络摄像机保护罩，其特征在于，所述直流转换单元包括: 开关电路，基于中间信号生成开关信号； 反激式变压器，在开关信号的作用下将所述中间信号转换为所述直流电源信号。8.如权利要求7所述的网络摄像机保护罩，其特征在于， 所述反激式变压器包括初级绕组、次级绕组和设置于初级绕组一侧的辅助绕组； 所述开关电路包括PWM控制芯片、开关管、光耦反馈电路； 其中，所述PWM控制芯片内部包括PWM逻辑元件，用于输出脉冲宽度调制信号来驱动开关管的栅极，使开关管的漏极产生开关信号，初级绕组根据所述开关信号产生脉冲电压，从而在次级绕组上激发幅值降低的脉冲电压，进而对幅值降低的脉冲电压进行滤波输出所述直流信号； 光耦反馈电路的一端连接次级绕组的输出端，另一端连接PWM控制芯片的输出反馈管脚，PffM控制芯片根据光耦反馈电路检测到的输出电压来调整脉冲宽度调制信号的占空比。9.如权利要求7所述的网络摄像机保护罩，其特征在于， 所述开关电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括串联连接的第一检测电阻和第二检测电阻，其中，第一检测电阻和第二检测电阻的连接端与开关管的源极连接，第一检测电阻的另一端连接PWM控制芯片的电流检测管脚，第二检测电阻的另一端接地； PffM控制芯片根据检测管脚输入的电压控制开关管导通或者截止，以实现过流保护。10.如权利要求6所述的网络摄像机保护罩，其特征在于， 所述反馈信号包括检测反馈信号和功率分级反馈信号，检测单元与PSE设备进行握手的过程包括检测阶段和功率分级阶段； 其中，在检测阶段中，检测单元对所述中间信号产生的检测电流作为检测反馈信号，PSE设备基于所述检测反馈信号将POE供电模块识别为符合IEEE802.3at协议的合法设备； 在功率分级阶段中，检测单元对所述中间信号产生的特征电流作为功率分级反馈信号，PSE设备基于所述功率分级反馈信号识别POE供电模块的功率等级。
【文档编号】H02M3/335GK205490826SQ201620019700
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】赵鹏飞, 谷利飞, 陈树毅
【申请人】杭州海康威视数字技术股份有限公司