CN103188447B - 一种工业用光圈控制系统、装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种工业用光圈控制系统、装置，其中系统包括工业用光圈控制装置和光圈机构，其中：工业用光圈控制装置对光圈给定位置信号和采集的光圈初始位置信号进行比对，向光圈机构传输驱动输出信号；光圈机构根据工业用光圈控制装置输出的驱动输出信号驱动直流电机，由该电机带动光圈齿轮转动，从而驱动光圈转动。本发明能够克服传统的数字光圈控制器的缺陷，大大增加光圈控制器的精度和反应速度，同时大大增加成像系统的稳定性，并可通过计算机编程高精度地任意控制光圈的开闭大小。

Description

一种工业用光圈控制系统、装置

技术领域

本发明涉及光圈控制器，尤其涉及工业用光圈控制系统、装置。

背景技术

光圈，是一个用来控制光线透过镜头进入机身内感光面光量的装置，它通常是安装在镜头内。对于已经安装好的镜头，镜头的直径已固定，不可能随意改变了，但可以通过在镜头内部加入多边形或圆形且面积可变的孔状光栅来控制镜头的通光量，从而在不同的光照条件下得到曝光适中的影像。合理适中的光圈通光量大小(亦可称光圈的开闭大小)有增加影像的锐利度或控制景深等作用。

传统的工业用光圈控制器通常只有两级光圈值可调，即通过调整电动线圈两端的电压来调节透视光圈值和点片光圈值。其电动线圈电压的控制一般使用由运放和比较器构成的模拟电路实现，这样不仅会降低系统的灵活性，而且该模拟电路极容易产生自激，给产品的调试带来很大的困难，同时也会造成整个成像系统的不稳定，并且其光圈的开闭大小不能通过计算机编程来控制。

数字光圈控制器一种是通过控制成像器件的曝光时间来调整图像的亮度，从而起到用光圈控制影像亮度的作用。数字光圈控制器另一种是通过控制线圈电压大小来调整光圈。数字光圈控制器通常是用控制电路来实现的，其控制精度和重复性往往较差。

针对上述问题，需要设计一种工业用光圈控制器、系统及方法，能够克服传统的数字光圈控制器的缺陷，大大增加光圈控制器的精度和反应速度，同时大大增加成像系统的稳定性，并可通过计算机编程高精度地任意控制光圈的开闭大小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工业用光圈控制系统、装置，能够大大增加工业控制精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种工业用光圈控制系统，包括工业用光圈控制装置和光圈机构，该工业用光圈控制装置包括依次连接的反馈模块、反馈信号采集模块、控制模块以及驱动模块，其中：

控制模块，用于根据光圈给定位置信号和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号；

驱动模块，用于根据驱动输入信号形成驱动输出信号给光圈机构；

光圈机构，用于根据驱动输出信号驱动直流电机，由该电机带动光圈齿轮转动，从而驱动光圈转动；

反馈模块，用于将与光圈齿轮啮合在一起的计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号，并输出给反馈信号采集模块；

反馈信号采集模块，用于捕获、放大数字脉冲信号，并将放大的数字脉冲信号通过信号比较转换成光圈的转动位置信号输出给控制模块。

优选地，该系统还包括从光圈机构所处现场安装的摄像头和与该摄像头连接的上位机，该工业用光圈控制装置还包括通信模块；其中：

摄像头，用于将现场的图像信号采集给上位机；

上位机，用于根据图像信号分析现场的亮度，并根据该亮度调整工业用光圈转动的位置，向工业用光圈控制装置输出位置控制指令；

通信模块，用于接收上位机输出的位置控制指令，并将该指令输出给控制模块；

控制模块将上位机的位置控制指令和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号。

优选地，

驱动模块根据对本模块的故障监测向控制模块输出一故障报警信号；

控制模块根据故障报警信号的保持时间判断故障的存在与否以及故障是否恢复，并通过通信模块向上位机发送故障信息。

优选地，驱动模块是一个包括依次连接的监测电路、比较器、逻辑电路、驱动电路以及光耦电路的光圈驱动控制器，其中：

逻辑电路，用于根据控制模块输出的二位驱动输入信号形成二位脉宽调制信号，并根据比较器输出的控制信号调整二位脉宽调制信号的占空比增加或减小，并输出给驱动电路；

驱动电路，用于将输入的二位脉宽调制信号进行功率放大后，通过光耦电路耦合输出给直流电机，同时反馈给监测电路；

监测电路，用于根据监测到的二位脉宽调制信号的电压，形成一个电压平均值，并将该电压平均值的1/a输出给比较器，a为2ⁿ，n为大于零的整数；

比较器，用于将输入的电压平均值的1/a与一选择电压进行比较，当电压平均值的1/a小于该选择电压，则向逻辑电路输出占空比增加的控制信号；当电压平均值的1/a大于该选择电压，则向逻辑电路输出占空比减小的控制信号。

优选地，光圈驱动控制器还包括分别与所述逻辑电路连接的过流保护电路、电流设定电路以及故障报警驱动电路，其中：

电流设定电路，用于将电流检测端设定的电流转换成相应的数字信号，输出给逻辑电路；

过流保护电路，用于将分别检测到的驱动电路的电流转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路比较过流保护电路输出的数字信号表示的驱动电流与电流设定电路输出的数字信号表示的电流阈限，当该驱动电流大于该电流阈限，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到系统重新上电且电流在电流阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

优选地，光圈驱动控制器还包括与所述逻辑电路连接的欠压锁定电路，其中：

欠压锁定电路，用于在电源电压低于电压阈值时，锁定禁止逻辑电路，并使得故障信号拉低，则逻辑电路被重置，直至电源电压高于电压阈值时，使得逻辑电路恢复工作。

优选地，光圈驱动控制器还包括与逻辑电路连接的过温保护电路，其中：

过温保护电路，用于将检测到光圈驱动控制器的芯片温度转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路在过温保护电路输出的数字信号表示的温度值超过安全阈限时，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到温度值下降到安全阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

优选地，

光圈驱动控制器输出的故障信号的信号端与所述控制模块连接，一旦发生过流、欠压及超温故障中的任意一种，变为低电平的故障信号输出给控制模块；

控制模块对输入的故障信号进行延时，若延时的故障信号的低电平持续时间小于500毫秒，则判断该故障信号为干扰；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于500毫秒且小于2秒，则判断为发生故障保护，并已自动恢复，通过通信模块向上位机发送故障自恢复代码；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于2秒，则判断为发生故障保护且不能自恢复，使系统停止运行，通过通信模块向上位机发送需重新上电的故障代码。

优选地，反馈模块还包括依次连接的信号发生器和信号放大器；反馈信号采集模块包括依次连接的信号捕获器和信号比较器，其中：

信号发生器，与计数齿轮相连，用于将该计数齿轮的旋转位移转换成第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号，并输出给信号放大器；

信号放大器，用于将第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号放大，将放大的第一数字脉冲信号输出给信号捕获器，将放大的第二数字脉冲信号输出给比较器；

信号捕获器，用于捕获到放大的第一数字脉冲信号上升沿时，同时向信号比较器和控制模块输出；

信号比较器，与控制模块连接，用于在放大的第一数字脉冲信号上升沿时，若比较放大的第二数字脉冲信号为高电平，则向控制模块输出光圈正转信号；若比较第二数字脉冲信号为低电平，则向控制模块输出光圈反转信号；

控制模块根据收到的光圈正转信号或光圈反转信号以及放大的第一计数数字脉冲信号的上升沿的个数，确定光圈正转或反转的角度，并作为光圈转动位置信号存储在存储单元中；同时根据光圈给定位置信号或上位机的位置控制指令内容与确定的光圈转动位置信号比对，若比较结果不一致，则继续输出二位驱动输入信号驱动光圈转动，直到比较结果一致，则停止驱动。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种工业用光圈控制装置，包括依次连接的反馈模块、反馈信号采集模块、控制模块以及驱动模块，其中：

控制模块，用于根据光圈给定位置信号和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号；

驱动模块，用于根据驱动输入信号形成驱动输出信号给光圈机构；

反馈模块，用于将与光圈机构中的光圈齿轮啮合在一起的计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号，并输出给反馈信号采集模块；

反馈信号采集模块，用于捕获、放大数字脉冲信号，并将放大的数字脉冲信号通过信号比较转换成光圈的转动位置信号输出给控制模块。

优选地，工业用光圈控制装置还包括通信模块；其中：

通信模块，用于接收上位机输出的位置控制指令，并将该指令输出给控制模块；

控制模块将位置控制指令和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号。

优选地，

驱动模块根据对本模块的故障监测向控制模块输出一故障报警信号；

所述控制模块根据故障报警信号的保持时间判断故障的存在与否以及故障是否恢复，并通过通信模块向上位机发送故障信息。

优选地，驱动模块是一个包括依次连接的监测电路、比较器、逻辑电路、驱动电路以及光耦电路的光圈驱动控制器，其中：

逻辑电路，用于根据控制模块输出的二位驱动输入信号形成二位脉宽调制信号，并根据比较器输出的控制信号调整二位脉宽调制信号的占空比增加或减小，并输出给驱动电路；

驱动电路，用于将输入的二位脉宽调制信号进行功率放大后，通过光耦电路耦合输出给直流电机，同时反馈给监测电路；

监测电路，用于根据监测到的二位脉宽调制信号的电压，形成一个电压平均值，并将该电压平均值的1/a输出给比较器，所述a为2ⁿ，n为大于零的整数；

比较器，用于将输入的电压平均值的1/a与一选择电压进行比较，当电压平均值的1/a小于该选择电压，则向逻辑电路输出占空比增加的控制信号；当电压平均值的1/a大于该选择电压，则向逻辑电路输出占空比减小的控制信号。

优选地，光圈驱动控制器还包括分别与逻辑电路连接的过流保护电路、电流设定电路以及故障报警驱动电路，其中：

电流设定电路，用于将电流检测端设定的电流转换成相应的数字信号，输出给逻辑电路；

过流保护电路，用于将分别检测到的驱动电路的电流转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路比较过流保护电路输出的数字信号表示的驱动电流与电流设定电路输出的数字信号表示的电流阈限，当该驱动电流大于该电流阈限，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到系统重新上电且电流在电流阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

优选地，光圈驱动控制器还包括与所述逻辑电路连接的欠压锁定电路，其中：

欠压锁定电路，用于在电源电压低于电压阈值时，锁定禁止逻辑电路，并使得故障信号拉低，则所述逻辑电路被重置，直至电源电压高于电压阈值时，使得逻辑电路恢复工作。

优选地，光圈驱动控制器还包括与逻辑电路连接的过温保护电路，其中：

过温保护电路，用于将检测到光圈驱动控制器的芯片温度转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路在过温保护电路输出的所述数字信号表示的温度值超过安全阈限时，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到温度值下降到安全阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

优选地，

光圈驱动控制器输出的故障信号的信号端与控制模块连接，一旦发生过流、欠压及超温故障中的任意一种，变为低电平的故障信号输出给控制模块；

控制模块对输入的故障信号进行延时，若延时的故障信号的低电平持续时间小于500毫秒，则判断该故障信号为干扰；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于500毫秒且小于2秒，则判断为发生故障保护，并已自动恢复，通过所述通信模块向上位机发送故障自恢复代码；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于2秒，则判断为发生故障保护且不能自恢复，使系统停止运行，通过通信模块向上位机发送需重新上电的故障代码。

优选地，反馈模块还包括依次连接的信号发生器和信号放大器；反馈信号采集模块包括依次连接的信号捕获器和信号比较器，其中：

信号发生器，与所述计数齿轮相连，用于将该计数齿轮的旋转位移转换成第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号，并输出给信号放大器；

信号放大器，用于将第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号放大，将放大的第一数字脉冲信号输出给信号捕获器，将放大的第二数字脉冲信号输出给比较器；

信号捕获器，用于捕获到放大的第一数字脉冲信号上升沿时，同时向信号比较器输出和所述控制模块输出；

信号比较器，与所述控制模块连接，用于在放大的第一数字脉冲信号上升沿时，若比较放大的第二数字脉冲信号为高电平，则向控制模块输出光圈正转信号；若比较放大的第二数字脉冲信号为低电平，则向控制模块输出光圈反转信号；

控制模块根据收到的光圈正转信号或光圈反转信号以及放大的第一计数数字脉冲信号的上升沿的个数，确定光圈正转或反转的角度，并作为光圈转动位置信号存储在存储单元中；同时根据光圈给定位置信号或上位机的位置控制指令内容与确定的光圈转动位置信号比对，若比较结果不一致，则继续输出二位驱动输入信号驱动光圈转动，直到比较结果一致，则停止驱动。

本发明设计的工业用光圈控制器、系统，能够克服传统的数字光圈控制器的缺陷，大大增加光圈控制器的精度和反应速度，同时大大增加成像系统的稳定性，并可通过计算机编程高精度地任意控制光圈的开闭大小。

附图说明

图1为本发明的工业用光圈控制系统实施例的结构框图；

图2为图1所示系统实施例中各模块实施例的结构框图；

图3为图2所示驱动模块中光圈驱动控制器实施例的结构框图；

图4为图2所示反馈信号采集模块中信号捕获器捕获的信号示意图。

具体实施方式

以下结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地描述。应该理解，以下列举的实施例仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。

如图1所示，表示了本发明的工业用光圈控制系统实施例的结构，包括本发明的工业用光圈控制装置和光圈机构，其中工业用光圈控制装置的实施例结构如图2所示，包括依次连接的反馈模块、反馈信号采集模块、控制模块以及驱动模块，其中：

控制模块，用于根据光圈给定位置信号和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号；

驱动模块，用于根据驱动输入信号形成驱动输出信号给光圈机构；

光圈机构，用于根据驱动输出信号驱动直流电机，由该电机带动光圈齿轮转动，从而驱动光圈转动；

反馈模块，用于将与光圈齿轮啮合在一起的计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号，并输出给反馈信号采集模块；

反馈信号采集模块，用于捕获、放大数字脉冲信号，并将数字脉冲信号通过信号比较转换成光圈的转动位置信号输出给控制模块。

在上述系统实施例中，还包括从光圈机构所处现场安装的摄像头和与该摄像头连接的上位机，工业用光圈控制装置还包括通信模块；其中：

摄像头，用于将现场的图像信号采集给上位机；

上位机，用于根据图像信号分析现场的亮度，并根据该亮度调整工业用光圈转动的位置，向工业用光圈控制装置输出位置控制指令；

通信模块，用于接收上位机输出的位置控制指令，并将接收的指令输出给控制模块；

控制模块将输入的上位机的位置控制指令和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号。

在上述系统实施例中，

驱动模块根据对本模块的故障监测向控制模块输出一故障报警信号；

控制模块根据故障报警信号的保持时间判断故障的存在与否以及故障是否恢复，并通过通信模块向上位机发送故障信息。

在上述系统实施例中，

驱动模块是一个光圈驱动控制器，其结构如图3所示，包括依次连接的监测电路、比较器、逻辑电路、驱动电路以及光耦电路，其中：

逻辑电路，用于根据控制模块输出的二位驱动输入信号(IN1、IN2)形成二位脉宽调制信号(OUT1、OUT2)，并根据比较器输出的控制信号调整二位脉宽调制信号的占空比增加或减小，并输出给驱动电路；

驱动电路，用于将输入的二位脉宽调制信号进行功率放大后，通过光耦电路耦合输出给直流电机，同时反馈给监测电路；

监测电路，用于根据监测到的二位脉宽调制信号的电压，形成一个电压平均值Vm，并将1/aVm输出给比较器；

比较器，用于将输入的电压平均值Vm的1/a(譬如a为2ⁿ，n为大于零的整数)与VSET进行比较，当1/aVm小于选择电压VSET，则向逻辑电路输出占空比增加的控制信号，当1/aVm大于VSET，则向逻辑电路输出占空比减小的控制信号。

表1表示了逻辑电路根据输入信号IN1、IN2形成输出信号OUT1、OUT2的逻辑。

表1

在上述系统实施例中，光圈驱动控制器还包括分别与逻辑电路连接的过流保护电路、电流设定电路以及故障报警驱动电路，其中：

电流设定电路，用于将电流检测端设定的电流转换成相应的数字信号，输出给逻辑电路；

过流保护电路，用于将分别检测到的驱动电路的电流转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路比较过流保护电路输出的数字信号表示的驱动电流与电流设定电路输出的数字信号表示的电流阈限，当驱动电流大于电流阈限，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的FAULTn信号，直到系统重新上电且电流在电流阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的FAULTn信号。

在上述系统实施例中，光圈驱动控制器还包括与逻辑电路连接的欠压锁定电路，其中：

欠压锁定电路，用于在电源电压VCC低于电压阈值(譬如为2.0～3.0v)时，锁定禁止逻辑电路，并使得FAULTn信号拉低，则逻辑电路被重置，直至VCC高于电压阈值时，使得逻辑电路恢复工作。

在上述系统实施例中，光圈驱动控制器还包括与逻辑电路连接的过温保护电路，其中：

过温保护电路，用于将检测到光圈驱动控制器的芯片温度转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路在过温保护电路输出的数字信号表示的温度值超过安全阈限(譬如为155～165℃)时，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的FAULTn信号，直到温度值下降到安全阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的FAULTn信号。

在上述系统实施例中，

光圈驱动控制器的FAULTn信号的信号端与控制模块连接，一旦发生过流、欠压及超温故障中的任意一种，变为低电平的FAULTn信号输出给控制模块；

控制模块对输入的FAULTn信号进行延时，若FAULTn信号低电平持续时间T_F小于500毫秒，则判断该FAULTn信号为干扰；若FAULTn信号低电平持续时间：500毫秒≤T_F＜2秒，则判断为发生故障保护，且已自动恢复，并通过通信模块向上位机发送故障自恢复代码“E1”(表示只用作故障记录，不参与系统控制)；若FAULTn信号低电平持续时间大于或等于2秒，则判断为发生故障保护且不能自恢复，使系统停止运行，通过通信模块向上位机发送故障代码“E2”(表示系统发生故障，需要重新上电)。

在上述系统实施例中，反馈模块还包括依次连接的信号发生器和信号放大器；反馈信号采集模块包括依次连接的信号捕获器和信号比较器，其中：

信号发生器，与计数齿轮相连，用于将计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号1和数字脉冲信号2，并输出给信号放大器；

信号放大器，用于将数字脉冲信号1和数字脉冲信号2放大，将放大的数字脉冲信号1输出给信号捕获器，将放大的数字脉冲信号2输出给比较器；

信号捕获器，用于捕获到数字脉冲信号1上升沿时，同时向信号比较器输出和控制模块输出；

信号比较器，与控制模块连接，用于在数字脉冲信号1上升沿时，若比较数字脉冲信号2为高电平，如图4(A)所示，则向控制模块输出光圈正转信号；若比较数字脉冲信号2为低电平，如图4(B)所示，则向控制模块输出光圈反转信号；

控制模块根据收到的光圈正转或反转信号和计数数字脉冲信号1上升沿的个数，确定光圈正转或反转的角度，并作为光圈转动位置信号存储在存储单元中；同时根据光圈给定位置信号或上位机的位置控制指令内容与确定的光圈转动位置信号比对，若比较结果不一致，则继续输出二位驱动输入信号(IN1、IN2)驱动光圈转动，直到比较结果一致，则停止驱动。

在上述系统实施例中，反馈信号采集模块与控制模块分离；本发明在其它实施例中，可将反馈信号采集模块与控制模块合并为一体；和/或将驱动模块与控制模块合并为一体。

在上述系统实施例中，控制模块用微控制器(MCU)或微处理器(MPU)实现。

本发明基于上述系统、装置实施例，相应地还提供了工业用光圈控制方法，涉及工业用光圈控制装置和光圈机构，该方法包括：

工业用光圈控制装置对光圈给定位置信号和采集的光圈初始位置信号进行比对，向光圈机构传输驱动输出信号；

光圈机构根据工业用光圈控制装置输出的驱动输出信号驱动直流电机，由该电机带动光圈齿轮转动，从而驱动光圈转动。

上述方法实施例还包括：

工业用光圈控制装置将与光圈齿轮啮合在一起的计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号，并将通过捕获、放大采集的数字脉冲信号经信号比较转换成光圈转动位置信号，将采集的光圈转动位置信号与光圈给定位置信号进行比对，向光圈机构传输驱动输出信号。

上述方法实施例还涉及从光圈机构所处现场安装的摄像头和与该摄像头连接的上位机；该方法还包括：

摄像头将现场的图像信号采集给上位机；

上位机根据图像信号分析现场的亮度，并根据该亮度调整控制工业用光圈转动的位置，向工业用光圈控制装置输出位置控制指令；

工业用光圈控制装置接收上位机输出的位置控制指令，并将接收的上位机的位置控制指令和采集的光圈转动位置信号的比对，输出驱动输出信号。

上述方法实施例还包括：

工业用光圈控制装置根据故障监测到的故障报警信号的保持时间，判断故障的存在与否以及故障是否恢复，并向上位机发送故障信息。

在上述方法实施例中，工业用光圈控制装置将采集的光圈转动位置信号与光圈给定位置信号进行比对，向光圈机构传输驱动输出信号，具体包括：

工业用光圈控制装置将采集的光圈转动位置信号与光圈给定位置信号进行比对，形成二位驱动输入信号(IN1、IN2)；根据该二位驱动输入信号形成二位脉宽调制信号(OUT1、OUT2)，并将该二位脉宽调制信号进行功率放大后，通过光电耦合输出给光圈机构的直流电机；

工业用光圈控制装置通过监测二位脉宽调制信号的电压，形成一个电压平均值Vm，并将1/aVm与选择电压VSET进行比较，当1/aVm小于VSET，则控制二位脉宽调制信号的占空比增加，当1/aVm大于VSET，则控制二位脉宽调制信号的占空比减小。

在上述方法实施例中，还包括：

工业用光圈控制装置将电流检测端设定的电流转换成相应的设定电流数字信号，并将分别检测到的驱动电流转换成相应的驱动电流数字信号；比较驱动电流数字信号表示的驱动电流与设定电流数字信号表示的电流阈限，当驱动电流大于电流阈限，禁用工业用光圈控制装置内部的H-桥，并经报警故障驱动输出变为低电平的FAULTn信号，直到系统重新上电且电流在电流阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的FAULTn信号。

在上述方法实施例中，还包括：

工业用光圈控制装置在电源电压VCC低于电压阈值(譬如为2.0～3.0v)时，锁定禁止内部的逻辑电路，并使得FAULTn信号拉低，则逻辑电路被重置，直至VCC高于电压阈值时，使得逻辑电路恢复工作。

在上述方法实施例中，还包括：

工业用光圈控制装置将检测到的内部电路温度转换成相应的数字信号；在检测该数字信号表示的温度值超过安全阈限(譬如为155～165℃)时，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动输出变为低电平的FAULTn信号，直到温度值下降到安全阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的FAULTn信号。

在上述方法实施例中，还包括：

工业用光圈控制装置一旦发生过流、欠压及超温故障中的任意一种，根据对变为低电平的FAULTn信号进行延时，若FAULTn信号低电平持续时间T_F小于500毫秒，则判断该FAULTn信号为干扰；若FAULTn信号低电平持续时间：500毫秒≤T_F＜2秒，则判断为发生故障保护，且已自动恢复，并向上位机发送故障自恢复代码“E1”(表示只用作故障记录，不参与系统控制)；若FAULTn信号低电平持续时间大于或等于2秒，则判断为发生故障保护且不能自恢复，使系统停止运行，则向上位机发送故障代码“E2”(表示系统发生故障，需要重新上电)。

在上述方法实施例中，工业用光圈控制装置将与光圈齿轮啮合在一起的计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号，并将通过捕获、放大采集的数字脉冲信号经信号比较转换成光圈转动位置信号，具体包括工业用光圈控制装置的如下步骤：

将计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号1和数字脉冲信号2，并将数字脉冲信号1和数字脉冲信号2放大；

当捕获到数字脉冲信号1上升沿时，若比较数字脉冲信号2为高电平，则判断为光圈正转信号；若比较数字脉冲信号2为低电平，则判断为光圈反转信号；根据光圈正转或反转信号和计数数字脉冲信号1上升沿的个数，确定光圈正转或反转的角度，并作为光圈转动位置信号存储；

根据光圈给定位置信号或上位机的位置控制指令内容与确定的光圈转动位置信号比对，若比较结果不一致，则继续形成二位驱动输入信号(IN1、IN2)驱动光圈转动，直到比较结果一致，则停止驱动。

Claims (12)

1.一种工业用光圈控制系统，其特征在于，包括工业用光圈控制装置和光圈机构，其中该工业用光圈控制装置包括依次连接的反馈模块、反馈信号采集模块、控制模块以及驱动模块，其中：

控制模块，用于根据光圈给定位置信号和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号；

驱动模块，用于根据驱动输入信号形成驱动输出信号给光圈机构；

光圈机构，用于根据驱动输出信号驱动直流电机，由该电机带动光圈齿轮转动，从而驱动光圈转动；

反馈模块，用于将与光圈齿轮啮合在一起的计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号，并输出给反馈信号采集模块；

反馈信号采集模块，用于捕获、放大数字脉冲信号，并将放大的数字脉冲信号通过信号比较转换成光圈的转动位置信号输出给控制模块；

还包括从所述光圈机构所处现场安装的摄像头和与该摄像头连接的上位机，所述工业用光圈控制装置还包括通信模块；其中：

摄像头，用于将现场的图像信号采集给上位机；

上位机，用于根据所述图像信号分析现场的亮度，并根据该亮度调整所述工业用光圈转动的位置，向所述工业用光圈控制装置输出位置控制指令；

通信模块，用于接收上位机输出的所述位置控制指令，并将该指令输出给控制模块；

所述控制模块将所述上位机的位置控制指令和所述反馈信号采集模块采集的所述光圈转动位置信号的比对，向所述驱动模块输出所述驱动输入信号；

所述驱动模块根据对本模块的故障监测向所述控制模块输出一故障报警信号；

所述控制模块根据所述故障报警信号的保持时间判断故障的存在与否以及故障是否恢复，并通过所述通信模块向所述上位机发送故障信息；

所述驱动模块是一个包括依次连接的监测电路、比较器、逻辑电路、驱动电路以及光耦电路的光圈驱动控制器，其中：

逻辑电路，用于根据控制模块输出的二位驱动输入信号形成二位脉宽调制信号，并根据比较器输出的控制信号调整所述二位脉宽调制信号的占空比增加或减小，并输出给驱动电路；

驱动电路，用于将输入的二位脉宽调制信号进行功率放大后，通过光耦电路耦合输出给直流电机，同时反馈给监测电路；

监测电路，用于根据监测到的二位脉宽调制信号的电压，形成一个电压平均值，并将该电压平均值的1/a输出给比较器，所述a为2n，n为大于零的整数；

比较器，用于将输入的电压平均值的1/a与一选择电压进行比较，当所述电压平均值的1/a小于该选择电压，则向所述逻辑电路输出占空比增加的控制信号；当所述电压平均值的1/a大于该选择电压，则向所述逻辑电路输出占空比减小的控制信号。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光圈驱动控制器还包括分别与所述逻辑电路连接的过流保护电路、电流设定电路以及故障报警驱动电路，其中：

电流设定电路，用于将电流检测端设定的电流转换成相应的数字信号，输出给逻辑电路；

过流保护电路，用于将分别检测到的驱动电路的电流转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路比较过流保护电路输出的数字信号表示的驱动电流与电流设定电路输出的数字信号表示的电流阈限，当该驱动电流大于该电流阈限，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到系统重新上电且电流在电流阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

3.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所述光圈驱动控制器还包括与所述逻辑电路连接的欠压锁定电路，其中：

欠压锁定电路，用于在电源电压低于电压阈值时，锁定禁止所述逻辑电路，并使得所述故障信号拉低，则所述逻辑电路被重置，直至所述电源电压高于所述电压阈值时，使得所述逻辑电路恢复工作。

4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光圈驱动控制器还包括与所述逻辑电路连接的过温保护电路，其中：

过温保护电路，用于将检测到所述光圈驱动控制器的芯片温度转换成相应的数字信号输出给所述逻辑电路；

所述逻辑电路在过温保护电路输出的所述数字信号表示的温度值超过安全阈限时，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到温度值下降到所述安全阈限内，则自动启用所述内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

5.按照权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于，

所述光圈驱动控制器输出的所述故障信号的信号端与所述控制模块连接，一旦发生过流、欠压及超温故障中的任意一种，变为低电平的故障信号输出给所述控制模块；

所述控制模块对输入的所述故障信号进行延时，若延时的故障信号的低电平持续时间小于500毫秒，则判断该故障信号为干扰；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于500毫秒且小于2秒，则判断为发生故障保护，并已自动恢复，通过所述通信模块向上位机发送故障自恢复代码；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于2秒，则判断为发生故障保护且不能自恢复，使系统停止运行，通过所述通信模块向上位机发送需重新上电的故障代码。

6.按照权利要求1所述的系统，所述反馈模块还包括依次连接的信号发生器和信号放大器；所述反馈信号采集模块包括依次连接的信号捕获器和信号比较器，其中：

信号发生器，与所述计数齿轮相连，用于将该计数齿轮的旋转位移转换成第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号，并输出给信号放大器；

信号放大器，用于将第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号放大，将放大的第一数字脉冲信号输出给信号捕获器，将放大的第二数字脉冲信号输出给比较器；

信号捕获器，用于捕获到放大的第一数字脉冲信号上升沿时，同时向信号比较器和所述控制模块输出；

信号比较器，与所述控制模块连接，用于在所述放大的第一数字脉冲信号上升沿时，若比较放大的第二数字脉冲信号为高电平，则向所述控制模块输出光圈正转信号；若比较放大的第二数字脉冲信号为低电平，则向所述控制模块输出光圈反转信号；

所述控制模块根据收到的所述光圈正转信号或所述光圈反转信号以及放大的第一计数数字脉冲信号的上升沿的个数，确定所述光圈正转或反转的角度，并作为所述光圈转动位置信号存储在存储单元中；同时根据所述光圈给定位置信号或所述上位机的位置控制指令内容与确定的所述光圈转动位置信号比对，若比较结果不一致，则继续输出所述二位驱动输入信号驱动光圈转动，直到比较结果一致，则停止驱动。

7.一种工业用光圈控制装置，其特征在于，包括依次连接的反馈模块、反馈信号采集模块、控制模块以及驱动模块，其中：

控制模块，用于根据光圈给定位置信号和反馈信号采集模块采集的光圈转动位置信号的比对，向驱动模块输出驱动输入信号；

驱动模块，用于根据驱动输入信号形成驱动输出信号给光圈机构；

反馈模块，用于将与光圈机构中的光圈齿轮啮合在一起的计数齿轮的旋转位移转换成数字脉冲信号，并输出给反馈信号采集模块；

反馈信号采集模块，用于捕获、放大数字脉冲信号，并将放大的数字脉冲信号通过信号比较转换成光圈的转动位置信号输出给控制模块；

所述工业用光圈控制装置还包括通信模块；其中：

通信模块，用于接收上位机输出的位置控制指令，并将该指令输出给所述控制模块；

所述控制模块将所述位置控制指令和所述反馈信号采集模块采集的所述光圈转动位置信号的比对，向所述驱动模块输出所述驱动输入信号；

所述驱动模块根据对本模块的故障监测向所述控制模块输出一故障报警信号；

所述控制模块根据所述故障报警信号的保持时间判断故障的存在与否以及故障是否恢复，并通过所述通信模块向上位机发送故障信息；

所述驱动模块是一个包括依次连接的监测电路、比较器、逻辑电路、驱动电路以及光耦电路的光圈驱动控制器，其中：

逻辑电路，用于根据控制模块输出的二位驱动输入信号形成二位脉宽调制信号，并根据比较器输出的控制信号调整所述二位脉宽调制信号的占空比增加或减小，并输出给驱动电路；

驱动电路，用于将输入的二位脉宽调制信号进行功率放大后，通过光耦电路耦合输出给直流电机，同时反馈给监测电路；

监测电路，用于根据监测到的二位脉宽调制信号的电压，形成一个电压平均值，并将该电压平均值的1/a输出给比较器，所述a为2n，所述n为大于零的整数；

比较器，用于将输入的电压平均值的1/a与一选择电压进行比较，当所述电压平均值的1/a小于该选择电压，则向所述逻辑电路输出占空比增加的控制信号；当所述电压平均值的1/a大于该选择电压，则向所述逻辑电路输出占空比减小的控制信号。

8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光圈驱动控制器还包括分别与所述逻辑电路连接的过流保护电路、电流设定电路以及故障报警驱动电路，其中：

电流设定电路，用于将电流检测端设定的电流转换成相应的数字信号，输出给逻辑电路；

过流保护电路，用于将分别检测到的驱动电路的电流转换成相应的数字信号输出给逻辑电路；

逻辑电路比较过流保护电路输出的数字信号表示的驱动电流与电流设定电路输出的数字信号表示的电流阈限，当该驱动电流大于该电流阈限，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到系统重新上电且电流在电流阈限内，则自动启用内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

9.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光圈驱动控制器还包括与所述逻辑电路连接的欠压锁定电路，其中：

欠压锁定电路，用于在电源电压低于电压阈值时，锁定禁止所述逻辑电路，并使得所述故障信号拉低，则所述逻辑电路被重置，直至所述电源电压高于所述电压阈值时，使得所述逻辑电路恢复工作。

10.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光圈驱动控制器还包括与所述逻辑电路连接的过温保护电路，其中：

过温保护电路，用于将检测到所述光圈驱动控制器的芯片温度转换成相应的数字信号输出给所述逻辑电路；

所述逻辑电路在过温保护电路输出的所述数字信号表示的温度值超过安全阈限时，禁用内部的H-桥，并经报警故障驱动电路输出变为低电平的故障信号，直到温度值下降到所述安全阈限内，则自动启用所述内部的H-桥，同时输出变为高电平的故障信号。

11.按照权利要求8至10任一项所述的装置，其特征在于，

所述光圈驱动控制器输出的所述故障信号的信号端与所述控制模块连接，一旦发生过流、欠压及超温故障中的任意一种，变为低电平的故障信号输出给所述控制模块；

所述控制模块对输入的所述故障信号进行延时，若延时的故障信号的低电平持续时间小于500毫秒，则判断该故障信号为干扰；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于500毫秒且小于2秒，则判断为发生故障保护，并已自动恢复，通过所述通信模块向上位机发送故障自恢复代码；若该延时的故障信号的低电平持续时间大于或等于2秒，则判断为发生故障保护且不能自恢复，使系统停止运行，通过所述通信模块向上位机发送需重新上电的故障代码。

12.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，所述反馈模块还包括依次连接的信号发生器和信号放大器；所述反馈信号采集模块包括依次连接的信号捕获器和信号比较器，其中：

信号发生器，与所述计数齿轮相连，用于将该计数齿轮的旋转位移转换成第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号，并输出给信号放大器；

信号放大器，用于将第一数字脉冲信号和第二数字脉冲信号放大，将放大的第一数字脉冲信号输出给信号捕获器，将放大的第二数字脉冲信号输出给比较器；

信号捕获器，用于捕获到放大的第一数字脉冲信号上升沿时，同时向信号比较器输出和所述控制模块输出；

信号比较器，与所述控制模块连接，用于在所述放大的第一数字脉冲信号上升沿时，若比较放大的第二数字脉冲信号为高电平，则向所述控制模块输出光圈正转信号；若比较放大的第二数字脉冲信号为低电平，则向所述控制模块输出光圈反转信号；

所述控制模块根据收到的所述光圈正转信号或所述光圈反转信号以及放大的第一计数数字脉冲信号的上升沿的个数，确定所述光圈正转或反转的角度，并作为所述光圈转动位置信号存储在存储单元中；同时根据所述光圈给定位置信号或所述上位机的位置控制指令内容与确定的所述光圈转动位置信号比对，若比较结果不一致，则继续输出所述二位驱动输入信号驱动光圈转动，直到比较结果一致，则停止驱动。