CN113589715A - 一种红外热像望远镜控制系统 - Google Patents

一种红外热像望远镜控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种红外热像望远镜控制系统，通过设置所述摇杆单元，将所述摇杆单元连接所述信号处理单元，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元，所述信号处理单元包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。这样，缩小了整机的体积，同时，也方便用户控制红外望远镜。

Description

一种红外热像望远镜控制系统
技术领域
本发明涉及一种摇杆控制系统，尤其涉及一种红外热像望远镜控制系统。
背景技术
目前市场上大部分单目红外热像望远镜都采用点动按键方式实现人机交互，每个点动按键对应一种功能，随着使用功能的不断拓展，按键数量越来越多，操作越来越复杂，为减小整机重量，单目红外热像望远镜的体积却不能增加，按键体积缩小又会引起操作困难，迫切需要一个按键可以实现多功能。对于使用ARM处理器的红外热像望远镜，不能识别传统按键的连续变化模拟电压信号，需要采用专用电路进行处理。
发明内容
本发明解决的技术问题是：构建一种红外热像望远镜控制系统，克服现有技术红外热像望远镜控制结构复杂的技术问题。
本发明的技术方案是：构建一种红外热像望远镜控制系统，包括红外成像镜头、红外探测器、ARM处理器单元、摇杆单元、信号处理单元、红外望远镜外壳，所述红外望远镜外壳内部设置支撑部，所述ARM处理器单元连接所述红外探测器和所述摇杆单元，所述摇杆单元穿过所述红外望远镜外壳并固定在所述支撑部上，所述红外成像镜头将一个光谱区域中的长波红外光线汇聚到所述红外探测器，由所述红外探测器转换成数字信号，再由所述ARM处理器单元处理生成图像信号，所述摇杆单元包括上键、下键、左键、右键、确认键，所述上健和所述下键连接为一组并连接所述第一电位器，所述左键和右键连接为一组并连接所述第二电位器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元，所述信号处理单元包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。
本发明的进一步技术方案是：所述第一级信号放大器对所述第一电位器的信号和所述第二电位器的信号进行隔离缓冲驱动。
本发明的进一步技术方案是：所述第二级信号放大器将所述第一级信号放大器的连续变化信号转换为高低电平变化。
本发明的进一步技术方案是：所述第一电位器包括电源接头、电压信号输出接头、接地信号接头。
本发明的进一步技术方案是：所述第一级信号放大器包括第一输入驱动电路和第二输入驱动电路，所述第一输入驱动电路和第二输入驱动电路增强驱动，防止按键运动所产生的电压信号不会因为电流驱动能力不足而产生信号失真。
本发明的进一步技术方案是：所述第二级信号放大器包括第一输入驱动转换电路和第二输入驱动转换电路，所述第一输入驱动转换电路将所述第一输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出，所述第二输入驱动转换电路将所述第二输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出。
本发明的进一步技术方案是：所述输入驱动电路U2A和所述输入驱动电路U2B设置两点阈值，通过设置阈值确定摇杆的运动与位置关系。
本发明的进一步技术方案是：所述第一输入驱动电路的输入信号为INA，所述第二输入驱动电路的输入信号为INB，所述输入信号INA和所述输入信号INB分别代表摇杆运动的两个方向。
本发明的进一步技术方案是：还包括回归模块，所述摇杆单元不动时，所述回归模块使所述摇杆单元回归零位。
本发明的技术效果是：本发明构建一种红外热像望远镜控制系统，包括红外成像镜头、红外探测器、ARM处理器单元、摇杆单元、信号处理单元、红外望远镜外壳，所述红外望远镜外壳内部设置支撑部，所述ARM处理器单元连接所述红外探测器和所述摇杆单元，所述摇杆单元穿过所述红外望远镜外壳并固定在所述支撑部上，所述红外成像镜头将一个光谱区域中的长波红外光线汇聚到所述红外探测器，由所述红外探测器转换成数字信号，再由所述ARM处理器单元处理生成图像信号，所述摇杆单元包括上键、下键、左键、右键、确认键，所述上健和所述下键连接为一组并连接所述第一电位器，所述左键和右键连接为一组并连接所述第二电位器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元，所述信号处理单元包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。本发明构建一种红外热像望远镜控制系统，通过设置所述摇杆单元，将所述摇杆单元连接所述ARM处理器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元，所述信号处理单元包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。这样，缩小了整机的体积，同时，也方便用户控制红外望远镜。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明电路结构图。
图3为本发明输入信号INA与输出信号KEYA的关系图。
图4为本发明输入信号INB与输出信号KEYB的关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种红外热像望远镜控制系统，包括红外成像镜头1、红外探测器2、ARM处理器单元3、摇杆单元5、信号处理单元4、红外望远镜外壳（图中未示出），所述红外望远镜外壳内部设置支撑部，所述ARM处理器单元3连接所述红外探测器2和所述摇杆单元5，所述摇杆单元5穿过所述红外望远镜外壳并固定在所述支撑部上，所述红外成像镜头1将一个光谱区域中的长波红外光线汇聚到所述红外探测器2，由所述红外探测器2转换成数字信号，再由所述ARM处理器单元3处理生成图像信号，所述摇杆单元5包括上键、下键、左键、右键、确认键，所述上健和所述下键连接为一组并连接所述第一电位器，所述左键和右键连接为一组并连接所述第二电位器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元4，所述信号处理单元4包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元3包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元3根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。
如图1所示，本发明的具体实施过程是：所述摇杆单元5包括上键、下键、左键、右键、确认键，摇杆单元5的上键、下键、左键、右键的位置连续变化，摇杆单元5将摇杆位置变化转换为电位器阻值变化，电位器阻值变化通过信号处理模块转换为连续模拟电压变化。本发明中所述摇杆单元中的上键、下键位置变化为一组信号AD1，所述摇杆单元中的上键、下键位置变化等效为一组电位器电阻值变化；所述摇杆单元中的左键、右键位置变化为一组信号AD2，所述摇杆单元中的左键、右键位置变化等效为一组电位器电阻值变化。所述摇杆单元中摇杆变化信号AD1和AD2经过所述信号处理单元4转化为开关控制信号KEYA、KEYB、KEYC、KEYD，分别表示上、下、左、右四个方向的有效动作, KEYA、KEYB、KEYC、KEYD经过电平驱动电路增强电流驱动能力，送入ARM处理器通用输入输出数据接口，处理器通过高低电平编码判别摇杆按键动作。
所述上健和所述下键连接为一组并连接所述第一电位器，所述左键和右键连接为一组并连接所述第二电位器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元4，所述信号处理单元4包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元3包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元3根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。
所述第一级信号放大器对所述第一电位器的信号和所述第二电位器的信号进行隔离缓冲驱动。所述第一级信号放大器包括第一输入驱动电路和第二输入驱动电路，所述第一输入驱动电路和第二输入驱动电路增强驱动，由于摇杆单元5输出信号属于电阻变化类信号，受限于阻值变化范围，产生的电压信号无法驱动后级处理电路，必须加所述第一级信号放大器构成的缓冲驱动器，防止按键运动所产生的电压信号不会因为电流驱动能力不足而产生信号失真。所述第二级信号放大器包括第一输入驱动转换电路和第二输入驱动转换电路，所述第一输入驱动转换电路将所述第一输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出，所述第二输入驱动转换电路将所述第二输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出。
所述信号处理单元4中电位器输出的电压信号经电流驱动后输出两路，分别处理摇杆运动的两个方向电压信号，摇杆不动时会自动回归零位，对应电位器中点值，此时接头2输出电压值为VCC/2。所述第一输入驱动电路的输入信号为INA，所述第二输入驱动电路的输入信号为INB，所述输入信号INA和所述输入信号INB分别代表摇杆运动的两个方向。所述摇杆单元5位置变化先变为电阻变化，通过电路处理转换为电压变化信号，电压变化信号INA通过第一输入驱动电路增强驱动，送入所述第一输入驱动转换电路，所述第一输入驱动转换电路将所述第一输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出然后送入所述ARM处理器单元3处理。电压变化信号INB通过第二输入驱动电路增强驱动，送入所述第二输入驱动转换电路，所述第二输入驱动转换电路将所述第二输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出然后送入所述ARM处理器单元3处理。
本发明的进一步技术方案是：所述输入驱动电路U2A和所述输入驱动电路U2B设置两点阈值，通过设置阈值确定摇杆的位置关系和运动关系。
本发明的进一步技术方案是：所述第一输入驱动电路的输入信号为INA，所述第二输入驱动电路的输入信号为INB，所述输入信号INA和所述输入信号INB分别代表摇杆运动的两个方向。
本发明中所述信号处理单元中所述第一级信号放大器和所述第二级信号放大器设置两点阈值，输入信号INA与输出信号KEYA的关系见附图3。输入信号INB与输出信号KEYB的关系见附图4，图中两点阈值根据摇杆运动适当位置设置，这样设计既保证摇杆操作比较舒适又可避免因为摇杆晃动引起信号抖动，输出更稳定。
INA为连续变化电压信号，为U2A输入信号，KEYA为U2A输出信号。当摇杆位置不动时,此时处于零位状态，INA保持VCC/2不变，此时KEYA输出高，电压为VCC。当摇杆往左或者下运动时，INA向低于VCC/2方向变化，运动位置越大，电压越低，当电压低于阈值VIL时，输出信号KEYA 发生反转，输出低电平信号，电压为0。当摇杆从当前位置返回零位时，如果电压高于阈值VIH时，输出信号KEYA 发生反转，输出高电平信号，电压为VCC。
INB为连续变化电压信号，为U2B输入信号，KEYB为U2B输出信号。当摇杆位置不动时,此时处于零位状态，INB保持VCC/2不变，此时KEYB输出低，电压为0。当摇杆往右或者上运动时，INB向高于VCC/2方向变化，运动位置越大，电压越高，当电压高于阈值VIH时，输出信号KEYB 发生反转，输出高电平信号，电压为VCC。当摇杆从当前位置返回零位时，如果电压低于阈值VIL，输出信号KEYB 发生反转，输出低电平信号，电压为0。
本发明中所述信号处理模块中两点阈值计算方法：
KEYA路信号：
VREFA = VCC * R2 / (R1 + R2)；
VIH= VREFA * (R3 + R4) / R4;
VIL= VREFA * (R3 + R4) / R4 - (R3 / R4) * VCC ，VCC为电路电源电压，VREFA为基准比较电压。
KEYB路信号：
VREFB= VCC * R7 / (R7 + R6)
VIH= VREFB * (R8 + R9) / R9
VIL= VREFB * (R8 + R9) / R9 - (R8 / R9) * VCC， VCC为电源电压，VREFB为基准比较电压。
本发明的优选实施方案是：所述第一电位器包括电源接头、电压信号输出接头、接地信号接头。本发明中所述摇杆单元5中每组电位器有三个接头，第一个接头接入电源VCC，第二个接头输出电压信号，第三个接头接地。第一个接头对地接C4滤波电容，滤除电源干扰对电位器信号输出的影响。
本发明的优选实施方案是：还包括回归模块，所述摇杆单元不动时，所述回归模块使所述摇杆单元回归零位。
本发明的技术效果是：本发明构建
一种红外热像望远镜控制系统，包括红外成像镜头1、红外探测器2、ARM处理器单元3、摇杆单元5、信号处理单元4、红外望远镜外壳（图中未示出），所述红外望远镜外壳内部设置支撑部，所述ARM处理器单元3连接所述红外探测器2和所述摇杆单元5，所述摇杆单元5穿过所述红外望远镜外壳并固定在所述支撑部上，所述红外成像镜头1将一个光谱区域中的长波红外光线汇聚到所述红外探测器2，由所述红外探测器2转换成数字信号，再由所述ARM处理器单元3处理生成图像信号，所述摇杆单元5包括上键、下键、左键、右键、确认键，所述上健和所述下键连接为一组并连接所述第一电位器，所述左键和右键连接为一组并连接所述第二电位器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元4，所述信号处理单元4包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元3包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元3根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。本发明构建一种红外热像望远镜控制系统，通过设置所述摇杆单元，将所述摇杆单元5连接所述ARM处理器单元3，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元4，所述信号处理单元4包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元3包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元3根据所述电平驱动电路的信号对红外望远镜进行相应的控制。这样，缩小了整机的体积，同时，也方便用户控制红外望远镜。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种红外热像望远镜控制系统，其特征在于，包括红外成像镜头、红外探测器、ARM处理器单元、摇杆单元、信号处理单元、红外望远镜外壳，所述红外望远镜外壳内部设置支撑部，所述ARM处理器单元连接所述红外探测器和所述摇杆单元，所述摇杆单元穿过所述红外望远镜外壳并固定在所述支撑部上，所述红外成像镜头将一个光谱区域中的长波红外光线汇聚到所述红外探测器，由所述红外探测器转换成数字信号，再由所述ARM处理器单元处理生成图像信号，所述摇杆单元包括上键、下键、左键、右键、确认键，所述上健和所述下键连接为一组并连接所述第一电位器，所述左键和右键连接为一组并连接所述第二电位器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述信号处理单元，所述信号处理单元包括第一级信号放大器和第二级信号放大器，所述第一电位器和所述第二电位器连接所述第一级信号放大器，所述第一级信号放大器连接所述第二级信号放大器，所述ARM处理器单元包括电平驱动电路，所述第二级信号放大器连接所述电平驱动电路，所述确认键连接电平驱动电路，所述ARM处理器单元根据所述电平驱动电路输出信号对红外望远镜进行相应的控制。
2.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，所述第一级信号放大器对所述第一电位器的信号和所述第二电位器的信号进行隔离缓冲驱动。
3.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，所述第二级信号放大器将所述第一级信号放大器的连续变化信号转换为高低电平变化。
4.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，所述第一电位器包括电源接头、电压信号输出接头、接地信号接头。
5.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，所述第一级信号放大器包括第一输入驱动电路和第二输入驱动电路，所述第一输入驱动电路和第二输入驱动电路增强驱动，防止按键运动所产生的电压信号不会因为电流驱动能力不足而产生信号失真。
6.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，所述第二级信号放大器包括第一输入驱动转换电路和第二输入驱动转换电路，所述第一输入驱动转换电路将所述第一输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出，所述第二输入驱动转换电路将所述第二输入驱动电路输出的连续变化电压信号转换为高低电平输出。
7.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，所述输入驱动电路U2A和所述输入驱动电路U2B设置两点阈值，通过设置阈值确定摇杆运动与位置关系。
8.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，所述第一输入驱动电路的输入信号为INA，所述第二输入驱动电路的输入信号为INB，所述输入信号INA和所述输入信号INB分别代表摇杆运动的两个方向。
9.根据权利要求1所述红外热像望远镜控制系统，其特征在于，还包括回归模块，所述摇杆单元不动时，所述回归模块使所述摇杆单元回归零位。
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