相机光源联动控制数字电源的制作方法

本实用新型涉及一种数字电源，特别是涉及一种相机光源联动控制数字电源。

背景技术：

现有的视觉控制系统的电源采用PWM(脉冲宽度调制)控制，通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。在给定的任何时刻，电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的，在高速拍摄的时候有可能出现拍摄是正好在暗区(OFF)，这样就造成拍摄图像对比度不一致，影响成像质量。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种相机光源联动控制数字电源，解决高速拍摄出现暗区的问题。

本实用新型技术方案如下：一种相机光源联动控制数字电源，包括控制器：用于输出光源电平脉冲宽度调制信号和电源电平信号；数字控制模拟开关：由所述光源电平脉冲宽度调制信号控制在输出端输出所述电源电平信号或接地电平信号；两级RC滤波电路：输入端与所述数字控制模拟开关的输出端连接，两级RC滤波电路的输出端用于输出连续的光源电平信号。

进一步的，包括信号跟随器，所述控制器输出的电源电平信号经过所述信号跟随器接入所述数字控制模拟开关。

进一步的，所述光源电平脉冲宽度调制信号接入所述控制器，作为控制器输出光源电平脉冲宽度调制信号的控制反馈信号。

进一步的，所述两级RC滤波电路的输出端连接电压跟随器，所述电压跟随器的输出端用于输出连续的光源电平信号。

进一步的，所述控制器输出光源触发信号，所述光源触发信号用于光源开关电路的通断，所述光源触发信号经过定时器作为相机触发信号，所述相机触发信号用于触发相机工作。

进一步的，所述控制器输出的光源电平脉冲宽度调制信号和电源电平信号各有两路，所述数字控制模拟开关为CD4053。

进一步的，所述控制器由用户触发信号控制光源触发信号，所述用户触发信号经过光耦和反相器输入所述控制器。

本实用新型所提供的技术方案的优点在于：通过数字控制模拟开关利用光源电平脉冲宽度调制信号与电源电平信号协调控制输出随光源电平脉冲宽度调制信号变化的电平信号，经过两级RC滤波电路滤波后可以得到随时由光源电平脉冲宽度调制信号控制的连续的光源电平信号输出，进而连续控制光源亮度，避免了高速拍摄时暗区现象的发生。通过对光源触发信号的延时处理，可使光源在达到稳定亮度时触发相机进行拍摄，保证拍摄的稳定性。

附图说明

图1为相机光源联动控制数字电源的电路结构示意图。

图2为相机光源联动控制数字电源中对控制器输出的处理电路结构示意图。

图3为电平脉冲宽度调制与本实用新型的电流输出对比示意图。

图4为相机光源联动控制数字电源中光源与相机同步触发电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

本实施例的相机光源联动控制数字电源的电路结构如图1所示，包括：

触发输入1四路(用户给输入5-30V)，过光耦2隔离经反相器3(74HC04)进入控制器4，控制器4型号ARM-STM32F103RCT6，以下简称STM32，光耦2采用TLP117，可以达到50M输入频率，以适应高速采集需要，反相器3使对输入的信号进行整形以方便STM32准确识别。

光源亮度控制5：STM32输出两路电源电平信号(DA1和DA2)经过信号跟随器51后，输入到数字控制模拟开关52(CD4053)后分为四路控制信号输出，四路信号的电平值由STM32输出的光源电平脉冲宽度调制(PWM)信号进行控制。四路控制信号输出经运放后控制光源亮度，两路DA信号经ADC管脚进入ARM精确控制DA输出数值大小。

光源触发信号6：由触发输入1控制，选择上升沿和下降沿触发时可以设置发光时间及发光延时，可以四路联动控制。

相机触发信号7：相机触发信号是参考光源触发信号6输出的信号，可以在上位机软件中设置输出的时间即延时后再输出，保证相机采图时在光源的最大亮度。相机触发信号7采用P沟道场效应管，保证输出电压达到5V，输出端串接560R电阻，使输出电流在10ma左右方便对接其他控制电路。

数据存储8：采用24LC64，通讯模式I2C保存设置内容以便脱机使用。

485和以太网通讯9：共同使用串口1通讯，使用74HC08转换通讯电平使485和以太网同时工作。

AC-DC转换：光源使用电压24V，STM32使用电压3.3V，光源控制信号使用15V，485芯片数码管等使用5V。

数码管10控制：数码管10采用5位共阴型，由STM32控制位和段来控制显示数值。

请结合图2，光源亮度控制过程是这样的，STM32通过DA输出两路控制光源的信号，同时输出两路PWM信号协调控制输出256级精度变化的电平信号，经过处理电路后输出连续的光源电平信号。具体的，STM32的两路DA输出经信号跟随器接CD4053的14、15引脚，两路PWM信号接CD4053的10、11引脚，CD4053的1、2、12、13引脚为四路输出。STM32输出两路信号DA1和DA2，一方面反馈到STM32的ADC1和ADC2中，STM32根据ADC的输入来精确控制DA1和DA2输出量。另一方面又经过信号跟随器51，提高DA1和DA2信号强度，降低控制器4的负载，输入到CD4053进行分路转换输出四路电平信号，根据STM32输出的PWM信号不同的占空比来调节四路电平信号，使之输出0-255个等级的电平，该四路电平信号经两级RC滤波电路53滤波后由运放构成的电压跟随器(图上未示出)输出连续的光源电平信号来控制光源亮度。输出的电压经过两级RC滤波后得到的电压可由下式表示：

其中T是系统规定的时钟周期，τ是由CD4053输出的电平脉冲周期，V_M是系统的参考电压。

采用PWM与本实施例中调光电流对比如图3所示，第一条曲线是PWM信号，第二条曲线是PWM控制的光源电流信号，第三条是本方案中的电路输出的光源电流信号。在普通的电路中一个PWM信号周期t_PWM内会遇到电流为0的时刻，光源亮度可能达不到拍摄的需求，如果在高速拍摄时会出现画面亮度不稳定现象，而本方案中的在周期t_PWM内光源电流信号始终是连续的。

对于光源触发和相机触发的联动控制，如图4所示，在光源接地端设置了一个开关电路11。STM32收到用户触发信号后，应用边缘保持滤波器滤波，滤除噪声脉冲的同时不至于使信号的边缘十分模糊，输出光源触发信号6使开关电路11接通，光源接通发光，同时启动定时器12，经过设定的一段时间后输出相机触发信号7。本方案经过这样的处理后，可保证相机触发的同时光源已达到稳定发光的状态，拍摄的图片始终不会出现暗区。