CN113315912B - 光传感电路的控制方法、光传感电路及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光传感电路的控制方法、光传感电路及摄像装置。光传感电路包括串联的光传感器和分压电路，通过获取输入电压(分压电路的电压)和输出电压，根据输入电压计算光传感器的电阻值，再根据光传感器的电阻值获取光照强度值，然后基于输出电压的电平，针对不同区间的光照强度控制不同的负载执行对应操作，灵活性高，自适应能力强，可以有效提高光敏器件的应用范围。

Description

光传感电路的控制方法、光传感电路及摄像装置

技术领域

本申请涉及传感技术领域，具体涉及一种光传感电路的控制方法、光传感电路及摄像装置。

背景技术

大部分光敏器件的特性是随着光照强度变化，其电阻值也随之发出变化，例如摄像机使用的可见光传感器。对于摄像机来说，光传感器的电阻值与光照强度近乎线性比变化，在供电电压一定的情况下，要区分很大区间的光照强度，简单的控制电路和控制方法是做不到的。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供一种光传感电路的控制方法、光传感电路及摄像装置，可以基于输出电压的电平，针对不同区间的光照强度控制不同的负载。

第一方面，本申请提供了一种光传感电路的控制方法，光传感电路包括串联的光传感器和分压电路，控制方法包括：

获取输入电压和输出电压，输入电压为分压电路的电压；

根据输入电压计算光传感器的电阻值；

根据光传感器的电阻值获取光照强度值；

基于输出电压的电平，根据输入电压控制负载执行对应操作。

可选地，根据输入电压计算光传感器的电阻值，包括：

根据输入电压计算光传感器的电压；

根据输入电压计算串联电流；

根据光传感器的电压和串联电流计算光传感器的电阻值。

可选地，获取光照强度值的方式为：

根据光传感器的电阻值查找映射表，获取对应的光照强度值。

可选地，基于输出电压的电平，根据输入电压控制负载执行对应操作，包括：

若输出电压为低电平，判断输入电压的大小；

若输入电压大于或等于第一阈值，则控制负载开启；

若输入电压小于或等于第二阈值，则控制负载关闭；

若输入电压小于第一阈值且大于第二阈值，则不做处理；

控制负载执行对应操作之后，还包括：

调整所述输出电压的电平。

可选地，负载包括红外灯。

可选地，基于输出电压的电平，根据输入电压控制负载执行对应操作，还包括：

若输出电压为高电平，判断输入电压的大小；

若输入电压小于或等于第三阈值，则根据光照强度值配置负载参数；

控制负载执行对应操作之后，还包括：

调整所述输出电压的电平。

可选地，负载包括图像传感器。

第二方面，本申请实施例提供了一种光传感电路，包括串联的光传感器和分压电路，还包括主控电路，所述光传感器、所述分压电路均与所述主控电路连接，所述主控电路用于执行如权利要求1至7中任一项所述的光传感电路的控制方法的步骤。

可选地，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻和第一MOS管，所述第一电阻的一端分别与所述光传感器的一端、所述主控电路的输入接口连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的一端分别与所述光传感器的一端、所述主控电路的输入接口连接，所述第二电阻的另一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的栅极与所述主控电路的输出接口连接，所述第一MOS管的源极接地，所述光传感器的另一端接内部电源。

第三方面，本申请实施例提供了一种摄像装置，摄像装置包括：光传感电路、存储器和处理器，其中，存储器上存储有程序，程序被处理器执行时实现如第一方面所述的光传感电路的控制方法的步骤。

在本申请的光传感电路的控制方法中，光传感电路包括串联的光传感器和分压电路，通过获取输入电压(分压电路的电压)和输出电压，根据输入电压计算光传感器的电阻值，再根据光传感器的电阻值获取光照强度值，然后基于输出电压的电平，针对不同区间的光照强度控制不同的负载执行对应操作，灵活性高，自适应能力强，可以有效提高光敏器件的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请第一实施例的光传感电路的控制方法的流程示意图；

图2是本申请一实施例的光传感电路的电路示意图；

图3是本申请第二实施例的光传感电路的控制方法的流程示意图；

图4是本申请第三实施例的光传感电路的控制方法的流程示意图；

图5是本申请第四实施例的光传感电路的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

大部分光敏器件的特性是随着光照强度变化，其电阻值也随之发出变化，例如摄像机使用的可见光传感器。对于摄像机来说，光传感器的电阻值与光照强度近乎线性比变化，在供电电压一定的情况下，要区分很大区间的光照强度，简单的控制电路和控制方法是做不到的。因此，可以通过读取与光传感器串接的分压电阻的电压来换算光照强度值。光传感器主要有两个用途：第一个用途是根据光照强度值来开启或者关闭一些负载(例如摄像机的红外灯)，这个用途一般需要区分的光照强度区间为0lux到10lux这个区间，光照强度区分精度要求高，这个区间设定为A区间；第二个用途是区分白天环境下不同的亮度场景，根据光照强度值来配置负载(例如摄像机的图像传感器)参数，防止摄像机开启录像后的第一帧图像过亮或过暗，主要用于区分100lux到5000lux的光照强度，这个区间设定为B区间。也就是说，是否开启红外灯需识别0lux到10lux这个光照强度区间；白天环境下则需要良好的区分100lux到5000lux这个光照强度区间。

基于上述，本申请通过获取输入电压(分压电路的电压)和输出电压，根据输入电压计算光传感器的电阻值，再根据光传感器的电阻值获取光照强度值，然后基于输出电压的电平，针对不同区间的光照强度控制不同的负载执行对应操作，灵活性高，自适应能力强，可以有效提高光敏器件的应用范围，还可以保证摄像机红外灯正常补光以及图像传感器正常拍摄图像。

第一方面，本申请一实施例提供了一种光传感电路的控制方法。该光传感电路包括串联的光传感器和分压电路。如图1所示，该方法包括：

步骤S100：获取输入电压和输出电压，输入电压为分压电路的电压；

步骤S200：根据输入电压计算光传感器的电阻值；

步骤S300：根据光传感器的电阻值获取光照强度值；

步骤S400：基于输出电压的电平，根据输入电压控制负载执行对应操作。

在一些实施例中，如图2所示，为本实施例涉及的光传感电路的电路示意图。处理器CPU有两个接口：ADC接口(输入接口)和GPIO1接口(输出接口)。ADC接口用于读取光传感器的电压，GPIO1接口用于输出高低电平来控制第一MOS管Q1的开关，来达到阻抗匹配的目的。ADC接口分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第一MOS管Q1的漏极连接，第一MOS管Q1的源极接地，第一MOS管Q1的栅极与GPIO1接口连接。第一电阻R1的一端通过光传感器连接到内部电源VCC，第一电阻R1的另一端接地。第二电阻R2和第一MOS管Q1串联后和第一电阻R1并联，组成分压电路，分压电路与光传感器串联。该光传感电路可以应用于摄像机，也可以应用于其他涉及光传感技术的设备。

在一些实施例中，本实施例的控制方法应用于上述的处理器CPU。CPU通过ADC接口获取输入电压(分压电路的电压)，通过GPIO1接口获取输出电压。根据输入电压计算光传感器的电阻值，再根据光传感器的电阻值获取光照强度值。

在一些实施例中，GPIO1接口输出低电平的时候，第一MOS管Q1截止，第二电阻R2断开，光照强度从B区间切换到A区间。GPIO1接口输出高电平的时候，第一MOS管Q1导通，第一电阻R1和第二电阻R2并联，光照强度从A区间切换到B区间。因此，基于GPIO1接口输出电压的电平高低，可以针对不同区间的光照强度控制不同的负载执行对应操作，灵活性高，自适应能力强，可以有效提高光敏器件的应用范围。若该光传感电路及其控制方法应用于摄像机，还可以保证摄像机红外灯正常补光以及图像传感器正常拍摄图像，具体的实现过程将在下面的实施例中详细描述。

在一些实施例中，如图3所示，步骤S200包括：

步骤S210：根据输入电压计算光传感器的电压；

步骤S220：根据输入电压计算串联电流；

步骤S230：根据光传感器的电压和串联电流计算光传感器的电阻值。

在一些实施例中，参照图2，由于分压电路与光传感器串联，根据电源VCC的电压与ADC接口的输入电压的差值可以计算出光传感器上的电压。再根据ADC接口的输入电压以及第一电阻R1、第二电阻R2的并联电阻，可以计算出串联电流。再计算光传感器上的电压和串联电流的比值，即为光传感器的电阻值。

在一些实施例中，步骤S300中获取光照强度值的方式为：

根据光传感器的电阻值查找映射表，获取对应的光照强度值。

在一些实施例中，每种类型或型号的光传感器都有电阻值和光照强度值的映射表。该映射表存储在CPU中，CPU根据计算出的光传感器的电阻值查找映射表，即可获取对应的光照强度值。

在一些实施例中，如图4所示，步骤S400包括：

步骤S410：若输出电压为低电平，判断输入电压的大小；

步骤S420：若输入电压大于或等于第一阈值，则控制负载开启；

步骤S430：若输入电压小于或等于第二阈值，则控制负载关闭；

步骤S440：若输入电压小于第一阈值且大于第二阈值，则不做处理。

在一些实施例中，负载包括红外灯。光照强度值在A区间的情况下，CPU获取的输入电压约为Vdrop到VCC，其中Vdrop为光传感器的饱和压降。光照强度值在B区间的情况下，CPU获取的输入电压也是Vdrop到VCC。在A区间，设定开启红外光补光的电压为第一阈值VCC_H，关闭红外灯补光的电压为第二阈值VCC_L。其中，VCC>VCC_H>VCC_L>Vdrop。当输出电压为低电平的时候，光照强度从B区间切换到A区间。此时跟A区间的两个阈值VCC_H和VCC_L比较。若输入电压小于第一阈值VCC_H且大于第二阈值VCC_L，则CPU不做处理。若输入电压大于或等于第一阈值VCC_H，则控制红外灯开启，进行补光。若输入电压小于或等于第二阈值VCC_L，则控制红外灯关闭。

在一些实施例中，可以理解的是，VCC_H与VCC_L之间存在电压差，该电压差越大，红外灯开启和关闭的防抖区间越大，这样可以避免红外灯反复切换，延长红外灯的寿命。

在一些实施例中，如图5所示，步骤S400包括：

步骤S450：若输出电压为高电平，判断输入电压的大小；

步骤S460：若输入电压小于或等于第三阈值，则根据光照强度值配置负载参数。

在一些实施例中，负载包括图像传感器。在B区间，设定1个阈值为第三阈值VCC_HH。其中，VCC>VCC_HH>Vdrop。当输出电压为高电平的时候，光照强度从A区间切换到B区间。此时跟B区间的阈值VCC_HH比较。若输入电压小于或等于第三阈值VCC_HH，则输出电压不变化，CPU根据计算出的光照强度值配置图像传感器的参数，防止摄像机开启录像后的第一帧图像过亮或过暗。

在一些实施例中，控制负载执行对应操作后，还需不断调整输出电压的电平高低去读取光传感器的电压，以进一步控制负载执行下一步操作。例如，当输入电压小于或等于第二阈值VCC_L，控制红外灯关闭后，此时还需不断调整输出电压的电平，直到输入电压不满足小于或等于第二阈值VCC_L，以实时检测红外灯是否需要再次开启，保证红外灯能够正常工作。再例如，若输入电压大于第三阈值VCC_HH，则不断调整输出电压的电平，直到输入电压不满足大于第三阈值VCC_HH，以实时检测是否需要配置图像传感器。

结合上述实施例，本申请的光传感电路的控制方法通过串接电阻分压的读数来换算出环境光照强度值，摄像机的处理器通过环境光照强度值来做两个工作：一是根据环境光照强度值来开启或者关闭红外灯；二是用于在白天环境下配置图像传感器参数，以防止摄像机被唤醒后拍摄的第一帧图像过量或者过暗。

第二方面，本申请一实施例提供了一种光传感电路，包括串联的光传感器和分压电路，还包括主控电路，光传感器、分压电路均与主控电路连接，主控电路用于执行如第一方面所述的光传感电路的控制方法的步骤。

在一些实施例中，光传感电路的工作过程及实现原理请参照第一方面的描述，此处不再赘述。

第三方面，本申请一实施例提供了一种摄像装置，包括：光传感电路、存储器和处理器，其中，存储器上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的光传感电路的控制方法的步骤。

在一些实施例中，摄像装置可以是摄像机。光传感电路及其控制方法应用于摄像机，可以保证摄像机红外灯正常补光以及图像传感器正常拍摄图像，具体的实现过程请参照第一方面的描述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

在本申请中，“在一些实施例中”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“在一些实施例中”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (9)

1.一种光传感电路的控制方法，所述光传感电路包括串联的光传感器和分压电路，其特征在于，所述光传感电路还包括主控电路，所述光传感器、所述分压电路均与所述主控电路连接，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻和第一MOS管，所述第一电阻的一端分别与所述光传感器的一端、所述主控电路的输入接口连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的一端分别与所述光传感器的一端、所述主控电路的输入接口连接，所述第二电阻的另一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的栅极与所述主控电路的输出接口连接，所述第一MOS管的源极接地，所述光传感器的另一端接内部电源；

所述方法包括：

获取输入电压和输出电压，所述输入电压为所述分压电路的电压，所述输出电压为所述主控电路的输出电压；

根据所述输入电压计算所述光传感器的电阻值；

根据所述光传感器的电阻值获取光照强度值；

基于所述输出电压的电平，根据所述输入电压控制负载执行对应操作，其中，所述主控电路用于针对不同区间的光照强度，基于所述输出电压的电平高低控制所述第一MOS管截止或导通，以控制不同的负载执行对应操作。

2.根据权利要求1所述的光传感电路的控制方法，其特征在于，所述根据所述输入电压计算所述光传感器的电阻值，包括：

根据所述输入电压计算所述光传感器的电压；

根据所述输入电压计算串联电流；

根据所述光传感器的电压和所述串联电流计算所述光传感器的电阻值。

3.根据权利要求1所述的光传感电路的控制方法，其特征在于，获取光照强度值的方式为：

根据所述光传感器的电阻值查找映射表，获取对应的光照强度值。

4.根据权利要求1所述的光传感电路的控制方法，其特征在于，所述基于所述输出电压的电平，根据所述输入电压控制负载执行对应操作，包括：

若所述输出电压为低电平，判断所述输入电压的大小；

若所述输入电压大于或等于第一阈值，则控制所述负载开启；

若所述输入电压小于或等于第二阈值，则控制所述负载关闭；

若所述输入电压小于第一阈值且大于第二阈值，则不做处理；

控制负载执行对应操作之后，还包括：

调整所述输出电压的电平。

5.根据权利要求4所述的光传感电路的控制方法，其特征在于，所述负载包括红外灯。

6.根据权利要求1所述的光传感电路的控制方法，其特征在于，所述基于所述输出电压的电平，根据所述输入电压控制负载执行对应操作，还包括：

若所述输出电压为高电平，判断所述输入电压的大小；

若所述输入电压小于或等于第三阈值，则根据所述光照强度值配置负载参数；

控制负载执行对应操作之后，还包括：

调整所述输出电压的电平。

7.根据权利要求6所述的光传感电路的控制方法，其特征在于，所述负载包括图像传感器。

8.一种光传感电路，其特征在于，包括串联的光传感器和分压电路，还包括主控电路，所述光传感器、所述分压电路均与所述主控电路连接，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻和第一MOS管，所述第一电阻的一端分别与所述光传感器的一端、所述主控电路的输入接口连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的一端分别与所述光传感器的一端、所述主控电路的输入接口连接，所述第二电阻的另一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的栅极与所述主控电路的输出接口连接，所述第一MOS管的源极接地，所述光传感器的另一端接内部电源，所述主控电路用于执行如权利要求1至7中任一项所述的光传感电路的控制方法的步骤。

9.一种摄像装置，其特征在于，所述摄像装置包括：光传感电路、存储器和处理器，其中，所述存储器上存储有程序，所述程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的光传感电路的控制方法的步骤。

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