CN105472264A - 一种卷帘式快门曝光摄像机用led补光控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，包括补光灯源、供电电路部分和控制电路部分，供电电路部分包括依次连接的整流器B、反激开关变换电路K和输出滤波储能电容C13，控制电路部分包括反激开关变换控制电路DL1、低压变换直流电路DL2、输出电压控制电路DL3、功率控制电路DL4、MAX485转换电路DL5、单片机控制电路DL6和触发逻辑电路DL7，本发明的有益效果是：触发响应速度快，LED光源的恒流效果好，可以设置LED补光灯源的常亮功率和补光时的高亮功率。

Description

一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路

技术领域

本发明涉及一种监控摄像电路，尤其涉及一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路。

背景技术

卷帘式快门曝光摄像机由于在较低照度情况下能够将场景拍摄清楚，已成为监控系统的重要摄像设备，发挥着日益重要的作用。在拍照过程中，需要较强的光才能将场景拍摄清楚，由于卷帘式快门曝光摄像机采用逐行顺序曝光，需要补光灯工作在恒流状态，同时补光灯的触发响应时间是很重要的，需要在摄像机触发时快速的开通和关断。

现有技术中的配合卷帘式快门曝光摄像机补光的主要是LED常亮灯，LED常亮灯在摄像机发出触发指令时，无法将补光灯的亮度进行调节，较难获得清晰的拍摄图片。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能根据拍摄要求快速调节LED补光灯源亮度的卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路。

为了实现以上目的，本发明采用了以下技术方案：

一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，包括LED补光灯源、供电电路部分和控制电路部分；

供电电路部分包括依次连接的整流器B、反激开关变换电路K和输出滤波储能电容C13；整流器B与交流电源连接将交流电转为直流电；反激开关变换电路K的输入端与整流器B的输出端连接，得到稳定的直流电压，反激开关变换电路K的输出端连接输出滤波储能电容C13；

控制电路部分包括反激开关变换控制电路DL1、低压变换直流电路DL2、输出电压控制电路DL3、功率控制电路DL4、MAX485转换电路DL5、单片机控制电路DL6和触发逻辑电路DL7；

单片机控制电路DL6通过MAX485转换电路DL5接收摄像机发出的控制指令，触发逻辑电路DL7接收外部触发信号，触发逻辑电路DL7的一个输出端与单片机控制电路DL6的一个信号输入端连接，触发逻辑电路DL7的一个输出端与低压变换直流电路DL2的一个触发信号输入端连接；功率控制电路DL4的输入端直接与单片机控制电路DL6连接，功率控制电路DL4的输出端接低压直流变换电路DL2的输入端；低压直流变换电路DL2与LED补光灯源连接，用于调节LED补光灯源的功率大小；低压直流变换电路DL2的输入端和输出端分别连有检测电阻R1和R2；检测电阻R1的输出端连接输出电压控制电路DL3，输出电压控制电路DL3的输出端连反激开关变换控制电路DL1的输入端，反激开关变换控制电路DL1的输出端与反激开关变换电路K连接。

上述供电电路部分，整流器的输入端接交流电源，经过整流器整流后由反激开关变换电路K变换成稳定的直流电压，为本发明的其他电路部分供电。

控制电路部分主要包括两路：一是根据摄像机给出的控制指令控制流过LED补光灯源的电流大小，设置LED补光灯源的工作亮度。这部分主要通过MAX485转换电路DL5、单片机控制电路DL6、输出电压控制电路DL3、反激开关变换控制电路DL1这几个电路模块实现。首先，单片机控制电路DL6通过MAX485转换电路DL5接收控制指令，MAX485转换电路DL5的作用是实现电平转换，将接收的TTL电平转换成单片机控制电路DL6能识别的485电平；单片机控制电路DL6根据接收到的电平信号发送相应的调节信号（单片机设定的参考电压信号）到低压直流变换电路DL2，低压直流变换电路DL2根据接收到的调节信号控制流过LED的电流；反激开关变换控制电路DL1根据输出电压控制电路DL3的信号控制反激开关变换电路K工作。二是在接收到摄像机给出的外部触发信号时实现快速高速补光，这部分功能主要通过单片机控制电路DL6、触发逻辑电路DL7、输出功率控制电路DL4、低压直流变换电路DL2这几部分电路模块实现，触发逻辑电路DL7接收摄像机发出的外部触发信号，并且通过单片机控制电路DL6检测触发逻辑电路DL7接收到的触发信号是否正常，触发逻辑电路DL7用于实现高亮补光时对LED补光灯源的快速开通和关断；单片机控制电路DL6通过两个输出端分别给出LED补光灯源的高亮功率和低亮功率到输出功率控制电路DL4，输出功率控制电路DL4将接收到的数字控制信号转化为模拟信号来控制低压直流变换电路DL2的功率变换，实现低亮功率（平常工作时的常亮功率）和触发高亮功率大小的设置。低压直流变换电路DL2用于直接控制LED补光灯源功率的大小和亮灭，并且接收触发逻辑电路DL7给出的触发信号，根据触发信号快速调整LED补光灯源在低亮功率或高亮功率所需的电流。

作为优选，包括温度检测电路DL8，温度检测电路DL8用于检测补光灯源的温度，温度检测电路DL8与单片机控制电路DL6连接。设置温度检测电路DL8检测LED补光灯源的温度，实现灯在异常状态下的保护。

作为优选，所述输出功率控制电路DL4包括对LED补光灯源的高亮功率控制部分和低亮功率控制部分，并通过芯片U10隔开高亮功率控制部分和低亮功率控制部分电路；

高亮功率控制部分的信号输入端P5与单片机控制电路的一个输出端连接，信号输入端P5通过电阻R50与三极管Q7的基极连接，三极管Q7的集电极通过电阻R55接电源正极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极与滤波电阻R59的一端连接，滤波电阻R59的另一端连滤波电容C25的一端，滤波电容C25的另一端与三极管Q7的发射极连接并接地；滤波电容C25的两个输出端并联隔离电阻R68，隔离电阻R68的一端通过电阻R70连接芯片U10的一个信号输入引脚10-3，芯片U10的引脚10-2一路连接在电阻R75的一端，电阻R75的另一端与引脚10-4连接，引脚10-4接地；芯片U10的引脚10-2一路与电阻R77连接，电阻R77的另一端与芯片U10的一个信号输出引脚10-1连接，引脚10-1设有高亮功率控制部分的信号输出端Vf1，芯片U10将引脚10-3输入的信号放大并通过引脚10-1输出放大后的信号；

低亮功率控制部分的信号输入端P7与单片机控制电路的一个输出端连接，信号输入端P7通过电阻R51与三极管Q8的基极连接，三极管Q8的集电极通过电阻R54接电源正极，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的集电极与滤波电阻R60的一端连接，滤波电阻R59的另一端连滤波电容C26的一端，滤波电容C26的另一端与三极管Q7的发射极连接并接地；滤波电容C25的两个输出端并联隔离电阻R69，隔离电阻R69的一端通过电阻R72连接芯片U10的一个信号输入引脚10-5，芯片U10的引脚10-6通过电阻R76接地，芯片U10的引脚10-6通过电阻R78与芯片U10的一个信号输出引脚10-7连接，引脚10-7通过二极管D9连接低亮功率控制部分的信号输出端Vf2，芯片U10将引脚10-5输入的信号放大并通过引脚10-7输出放大后的信号。

输出功率控制电路DL4的高亮功率控制部分和低亮功率控制部分通过独立的电路实现，两部分电路通过芯片U10连接，相互不干扰。高亮功率控制部分中的三极管Q7和低亮功率控制部分中的三极管Q8分别将接收到的单片机给出的较弱的占空比信号转化成电路可清晰识别的模拟电平信号，并且，模拟电平信号经过后续电路中的芯片U10放大后输出。由于LED补光灯源正常工作在低亮功率下，在接收到触发信号后才会开启高亮功率补光，因此，低亮功率控制部分的输出端设置二极管D9,能有效防止与输出功率控制电路DL4连接的低压直流变换电路反过来对输出功率控制电路DL4产生干扰。

作为优选，所述输出功率控制电路DL4的低亮功率控制部分，滤波电阻R60与滤波电容C26的连接处设有0电平输入端VG2，所述0电平输入端VG2与单片机控制电路DL6的一个信号输出端连接。0电平输入端VG2与单片机控制电路DL6连接，在平常工作状态下，可通过单片机控制电路DL6输出0电平快速关断LED补光灯源。

作为优选，所述低压直流变换电路DL2包括高亮功率信号输入端Vf1、低亮功率信号输入端Vf2和触发信号输入端VG1，高亮功率信号输入端Vf1、低亮功率信号输入端Vf2分别与所述输出功率控制电路DL4中的高亮功率控制部分和低亮亮功率控制部分的信号输出端连接，触发信号输入端VG1与触发逻辑电路DL7的输出端连接；

所述低压直流变换电路DL2包括三极管Q4，高亮功率信号输入端Vf1设置在三极管Q4的发射极，并通过电阻R35与三极管Q4的基极连接；触发信号输入端VG1通过电阻R36与三极管Q4的基极连接；低亮功率信号输入端Vf2设置在三极管Q4的集电极，低亮功率信号输入端Vf2通过电阻R41与芯片U8的功率控制引脚8-3连接，芯片U8的信号输出引脚8-5连接MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的源极通过电阻R2接地，电阻R2采样流过MOS管的峰值电流，电阻R2的一端设有采样电流输出端IS，电阻R2通过电阻R48连接芯片U8的引脚8-6，MOS管Q6的漏极与二极管D8连接，二极管D8的阳极通过电感L2与电容C27的负极连接，二极管D8的阴极与电容C27的正极连接，电容C27并联在LED补光灯源两端为LED补光灯源供电。

低压直流变换电路DL2中芯片U8的功率控制引脚8-3用于控制通过LED补光灯源的电流大小，触发信号输入端VG1未接入触发信号时，引脚8-3由低亮功率信号输入端Vf2接收到的信号控制；当触发信号输入端VG1接收到触发信号时，三极管Q4将高亮功率信号输入端Vf1接收到的高亮功率信号和低亮功率信号输入端Vf2接收到的低亮功率信号叠加传送到引脚8-3，芯片U8的引脚8-5接MOS管Q6的栅极，电阻R2采样流过MOS管的峰值电流，采样的电压经电阻R48接到芯片U8的8-6引脚，芯片U8通过引脚8-6采样峰值电流对MOS管进行关断。芯片U8通过控制MOS管Q6的关断实现LED补光灯源的恒流输出。

作为优选，所述单片机控制电路DL6包括单片机U1、外围电路和存储芯片U2，单片机U1和存储芯片U2连接并双向通信。通过设置存储芯片U2可以实现断电后的状态记忆功能。

作为优选，所述的镇流器B的输入端接交流90V～264V之间的电源。

根据以上，本发明具有以下有益效果：1、触发响应速度快，LED光源的恒流效果好。与触发持续时间较长（1秒以上）的LED灯相比，本发明可以实现小于300微秒的响应速度；与传统频闪灯相比，能有效提高LED补光灯在关掉时的响应速度，同时解决LED补光灯源在开启过程中出现的电流过冲现象。

2、与常亮补光灯相比，可以实现在摄像机触发时，通过摄像机触发信号来增强LED灯的亮度，获得理想的拍摄效果。

3、可以通过MAX485对灯在正常工作和触发时的亮度进行设置，在获得理想拍摄效果的同时延长灯及系统的寿命。

4、通过对LED补光灯源进行实时检测实现灯在异常状态的保护。

附图说明

图1是本发明功能原理框图；

图2是本发明的电路图；

图3是本发明的输出电压控制电路DL3原理图；

图4是本发明的输出功率控制电路DL4原理图；

图5是本发明的MX485转换电路DL5原理图；

图6是本发明的低压直流变换电路DL2原理图；

图7是本发明的触发逻辑电路DL7原理图。

具体实施方式

本专利中，输出功率控制电路DL4电路中的亮功率控制部分的信号输出端与低压直流变换电路DL2中的高亮功率信号输入端连接，故上述亮功率控制部分的信号输出端和高亮功率信号输入端实际指相同的连接端，均用Vf1表示；输出功率控制电路DL4电路中低功率控制部分的信号输出端与低压直流变换电路DL2中低亮功率信号输入端连接，故上述低功率控制部分的信号输出端和低亮功率信号输入端实际指相同的连接端，均用Vf2表示。

以下结合附图对本专利作进一步说明。

如图1和图2所示的一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，包括整流器B、反激开关变换电路K、反激开关变换控制电路DL1、低压直流变换电路DL2、输出电压控制电路DL3、输出滤波储能电容C13、检流电阻R1和R2、输出功率控制电路DL4、MAX485转换电路DL5、单片机控制电路DL6（包括单片机、外围电路和存储芯片）、触发逻辑电路DL7、温度检测电路DL8和LED补光灯源。整流器B的输入端接交流90V到264V之间的电源。经过整流器B整流后由反激开关变换电路K变换成稳定的直流电压。反激开关变换控制电路DL1根据输出电压控制电路DL3的信号来控制反激开关变换电路K工作。单片机控制电路DL6上的MAX485通信接口通过MAX485转换电路DL5可以接收摄像机的控制命令，完成相应功能，同时单片机控制电路DL6还能检测电路的运行状态，在异常情况下进行保护。触发逻辑电路DL7将单片机和摄像机的触发信号进行混合后送到低压直流变换电路DL2触发LED的亮灭和控制LED补光灯源功率的大小。

图3是输出电压控制电路DL3原理图，其中R19一端接反激开关变换电路K的输出，另一端接二级管D7，二极管D7输出接电容C16为芯片U7供电。检测电阻R1接在R27一端和R27接芯片U7的3脚实现电流检测。电阻R44、R45和R46串联形成分压电路，在R46的一端形成较低电压送到芯片U7的7脚，用于检测输出电压。电阻R43和电容C20串联接到芯片U7的6脚和7脚形成负反馈，电阻R28和电容C18串联接到芯片U7的3脚和6脚，电容C17接在U7的3脚和R27一起起积分作用。当输出电压升高或输出电流增大时，芯片U7的6脚电压降降低，使光耦U4的电流变大，进而作用于反激变换控制电路，限制输出电压或电流的增大，反之亦然，从而实现输出的恒流和恒压控制。

如图2、图4和图6所示，图4是输出功率控制电路DL4原理图，输出功率控制电路DL4实现了用TTL电平控制常亮输出功率（低亮功率）和摄像机触发时的抓拍功率（高亮功率）。其中电阻R51一端接到单片机U1的P7脚，另一端接三极管Q8的基极，Q8的集电极连R54和R60的一端，R54另一端连5V电源，R60另一端连电容C26和R72的一端，实现单片机输出的占空比信号转换为模拟电平信号，电阻R72的另一端连芯片U10的5脚，芯片U10将10-5脚输入的信号进行放大，通过10-7脚进行输出。芯片U10的10-7脚连接二极管D9正极，二极管D9负极连低压直流变换电路DL2中的电阻R38、R41和R64的一端，电阻R41的另一端连接芯片U8的功率控制引脚8-3，实现常亮状态下单片机对灯的开启、关闭和功率大小控制。图4中电阻R50一端接到单片机U1的P5脚，另一端接三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极连电阻R55和R59的一端，电阻R55另一端连5V电源，电阻R59另一端连电容C25和R70的一端，实现将单片机输出的占空比信号转换为模拟电平信号，电阻R70的另一端连芯片U10的10-3脚，芯片U10将引脚10-3输入的高亮功率控制信号进行放大，通过10-1脚进行输出。

图5是MX485接收电路。其中电阻R33和R34是限流电阻，电阻R31是芯片U6的6脚的输入上拉电阻，电阻R29是芯片U6的7脚的输入下拉电阻，U6的2脚和3脚相连，通过单片机的P6脚实现对通讯的使能控制，芯片U6通过接收1脚将摄像机信号传送给单片机，单片机通过P4脚将单片机信号传送给摄像机，实现单片机和摄像机的通讯。

图6是低压直流变换电路DL2。三极管Q4发射极和电阻R35的一端连接输出功率控制电路DL4的芯片U10的10-1脚，电阻R35的另一端连三极管Q4的基极和电阻R36的一端，电阻R36的另一端连触发逻辑电路DL7的输出三极管Q10的集电极。三极管Q4的集电极连电阻R38的另一端。芯片U8的8-5脚接MOS管Q6的栅极，电阻R2采样流过MOS管Q6的峰值电流，采样的电压值经过电阻R48接到芯片U8的8-6脚，芯片U8通过8-6脚采样峰值电流对MOS管进行关断。正常工作时，芯片U8通过输出功率控制电路DL4输出的信号控制MOS管的开关来实现LED补光灯源的恒流输出。通过单片机U1的P7脚输出的占空比信号可以改变LED的常亮功率（低亮功率）大小。当摄像机输出触发信号时，通过开通三极管Q4，将U10的1脚的输出信号连接到U8的8-3脚，将Vf1端和Vf2端的信号叠加，实现LED灯的高亮输出。通过调节单片机P5脚输出的占空比信号可以改变LED的高亮功率大小。

图7是触发逻辑电路DL7原理图。其中，电阻R47接在芯片U9的1脚和外部触发引脚之间，起到限流的作用。芯片U9的3脚接至外部触发信号的负端。光耦U9是可以用TTL电平触发的高速光耦，起到隔离作用，提高了系统的可靠性和安全性。电容C30接在U9的4脚和5脚之间，做滤波用。电阻R66接在U9的5脚和6脚之间作为上拉电阻。U9的5脚将触发信号转换成反向的信号通过电阻R71送至三极管Q9，通过电阻R73接三极管Q10的基极，控制单片机输出的高亮功率信号输出到U8的功率控制脚。电阻R67接在5V电源和三极管Q9的基极之间，三极管Q9的发射极一路与单片机控制电路DL6的引脚P8连接，用于将接收到的触发信号发送到单片机控制电路DL6，单片机控制电路DL6对触发逻辑电路DL7接收到的触发信号进行异常检测，保证电路的正常运行。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，其特征在于：包括LED补光灯源、供电电路部分和控制电路部分；

供电电路部分包括依次连接的整流器B、反激开关变换电路K和输出滤波储能电容C13；整流器B与交流电源连接将交流电转为直流电；反激开关变换电路K的输入端与整流器B的输出端连接，得到稳定的直流电压，反激开关变换电路K的输出端连接输出滤波储能电容C13；

控制电路部分包括反激开关变换控制电路DL1、低压变换直流电路DL2、输出电压控制电路DL3、功率控制电路DL4、MAX485转换电路DL5、单片机控制电路DL6和触发逻辑电路DL7；

单片机控制电路DL6通过MAX485转换电路DL5接收摄像机发出的控制指令；触发逻辑电路DL7接收外部触发信号，触发逻辑电路DL7的一个输出端与单片机控制电路DL6的一个信号输入端连接，触发逻辑电路DL7的一个输出端与低压变换直流电路DL2的一个触发信号输入端连接；功率控制电路DL4的输入端直接与单片机控制电路DL6连接，功率控制电路DL4的输出端接低压直流变换电路DL2的输入端；低压直流变换电路DL2与LED补光灯源连接，用于调节LED补光灯源的功率大小；低压直流变换电路DL2的输入端和输出端分别连有检测电阻R1和R2；检测电阻R1的输出端连接输出电压控制电路DL3，输出电压控制电路DL3的输出端连反激开关变换控制电路DL1的输入端，反激开关变换控制电路DL1的输出端与反激开关变换电路K连接。

2.根据权利要求1所述的一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，其特征在于：包括温度检测电路DL8，温度检测电路DL8用于检测补光灯源的温度，温度检测电路DL8与单片机控制电路DL6连接。

3.根据权利要求1所述的一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，其特征在于：所述输出功率控制电路DL4包括对LED补光灯源的高亮功率控制部分和低亮功率控制部分，并通过芯片U10隔开高亮功率控制部分和低亮功率控制部分电路；

高亮功率控制部分的信号输入端P5与单片机控制电路的一个输出端连接，信号输入端P5通过电阻R50与三极管Q7的基极连接，三极管Q7的集电极通过电阻R55接电源正极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极与滤波电阻R59的一端连接，滤波电阻R59的另一端连滤波电容C25的一端，滤波电容C25的另一端与三极管Q7的发射极连接并接地；滤波电容C25的两个输出端并联隔离电阻R68，隔离电阻R68的一端通过电阻R70连接芯片U10的一个信号输入引脚10-3，芯片U10的引脚10-2一路连接在电阻R75的一端，电阻R75的另一端与引脚10-4连接，引脚10-4接地；芯片U10的引脚10-2一路与电阻R77连接，电阻R77的另一端与芯片U10的一个信号输出引脚10-1连接，引脚10-1设有高亮功率控制部分的信号输出端Vf1，芯片U10将引脚10-3输入的信号放大并通过引脚10-1输出放大后的信号；

低亮功率控制部分的信号输入端P7与单片机控制电路的一个输出端连接，信号输入端P7通过电阻R51与三极管Q8的基极连接，三极管Q8的集电极通过电阻R54接电源正极，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的集电极与滤波电阻R60的一端连接，滤波电阻R59的另一端连滤波电容C26的一端，滤波电容C26的另一端与三极管Q7的发射极连接并接地；滤波电容C25的两个输出端并联隔离电阻R69，隔离电阻R69的一端通过电阻R72连接芯片U10的一个信号输入引脚10-5，芯片U10的引脚10-6通过电阻R76接地，芯片U10的引脚10-6通过电阻R78与芯片U10的一个信号输出引脚10-7连接，引脚10-7通过二极管D9连接低亮功率控制部分的信号输出端Vf2，芯片U10将引脚10-5输入的信号放大并通过引脚10-7输出放大后的信号。

4.根据权利要求3所述的一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，其特征在于：所述输出功率控制电路DL4的低亮功率控制部分，滤波电阻R60与滤波电容C26的连接处设有0电平输入端VG2，所述0电平输入端VG2与单片机控制电路DL6的一个信号输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，其特征在于：所述低压直流变换电路DL2包括高亮功率信号输入端Vf1、低亮功率信号输入端Vf2和触发信号输入端VG1，高亮功率信号输入端Vf1、低亮功率信号输入端Vf2分别与所述输出功率控制电路DL4中的高亮功率控制部分和低亮亮功率控制部分的信号输出端连接，触发信号输入端VG1与触发逻辑电路DL7的输出端连接；

所述低压直流变换电路DL2包括三极管Q4，高亮功率信号输入端Vf1设置在三极管Q4的发射极，并通过电阻R35与三极管Q4的基极连接；触发信号输入端VG1通过电阻R36与三极管Q4的基极连接；低亮功率信号输入端Vf2设置在三极管Q4的集电极，低亮功率信号输入端Vf2通过电阻R41与芯片U8的功率控制引脚8-3连接，芯片U8的信号输出引脚8-5连接MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的源极通过电阻R2接地，电阻R2采样流过MOS管的峰值电流，电阻R2通过电阻R48连接芯片U8的引脚8-6，MOS管Q6的漏极与二极管D8连接，二极管D8的阳极通过电感L2与电容C27的负极连接，二极管D8的阴极与电容C27的正极连接，电容C27并联在LED补光灯源两端为LED补光灯源供电。

6.根据权利要求1所述的一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，其特征在于：所述单片机控制电路DL6包括单片机U1、外围电路和存储芯片U2，单片机U1和存储芯片U2连接并双向通信。

7.根据权利要求1所述的一种卷帘式快门曝光摄像机用LED补光控制电路，其特征在于：所述的镇流器B的输入端接交流90V～264V之间的电源。