CN210201946U - 一种摄像头伸缩装置及具有该摄像头伸缩装置的电子产品 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种摄像头伸缩装置，包括：用于设置摄像头的摄像头支撑件；用于输出旋转运动的直流电机；用于将旋转运动转变为摄像头支撑件的伸缩运动的传动机构；与直流电机相连、用于获取直流电机的换向电流脉冲信号并根据换向电流脉冲信号的数量来确定直流电机的实际转角的控制器，以根据实际转角确定摄像头支撑件的实际伸缩位置，并在实际转角与直流电机的理论转角相等时，控制直流电机停转，其中，理论转角为摄像头支撑件伸缩至预设位置时对应的直流电机所需的转角。该摄像头伸缩装置能够跟踪直流电机的实际位置，便于确定摄像头支撑件的实际伸缩位置。本实用新型还公开了一种包括上述摄像头伸缩装置的电子产品。

Description

一种摄像头伸缩装置及具有该摄像头伸缩装置的电子产品

技术领域

本实用新型涉及电子产品辅助装备技术领域，更具体地说，涉及一种摄像头伸缩装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述摄像头伸缩装置的电子产品。

背景技术

随着手机、平板、电脑以及电视机等电子产品的智能化发展，可伸缩式摄像头逐渐得到应用。

现有技术中的摄像头伸缩装置通常采用步进电机作为动力源，来驱动摄像头伸缩。然而，步进电机的控制通常为开环控制，步进驱动器每接收到一个脉冲，便驱动步进电机在不失步的情况下按设定的方向转动一个固定的角度，虽然控制简单，但是步进电机存在失步的情况，容易使步进电机转动不到位，从而使得摄像头不能达到预先设定的位置。

因此，如何提供一种能够跟踪动力源的位置以确定摄像头的伸缩位置的摄像头伸缩装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种摄像头伸缩装置，能够跟踪动力源的实际位置，便于确定摄像头的伸缩位置。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述摄像头伸缩装置的电子产品。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种摄像头伸缩装置，包括：

用于设置摄像头的摄像头支撑件；

用于输出旋转运动的直流电机；

用于将所述旋转运动转变为所述摄像头支撑件的伸缩运动的传动机构；

与所述直流电机相连、用于获取所述直流电机的换向电流脉冲信号并根据所述换向电流脉冲信号的数量来确定所述直流电机的实际转角的控制器，以根据所述实际转角确定所述摄像头支撑件的实际伸缩位置，并在所述实际转角与所述直流电机的理论转角相等时，控制所述直流电机停转；其中，所述理论转角为所述摄像头支撑件伸缩至预设位置时对应的所述直流电机所需的转角。

优选地，所述直流电机的驱动回路中串联有电流取样电阻，还包括用于对所述电流取样电阻两端的电压信号进行整形以提取所述直流电机的换向电流脉冲波形的整形电路，所述整形电路与所述控制器相连，以使所述控制器读取所述换向电流脉冲波形中的脉冲个数，并根据所述脉冲个数确定所述实际转角。

优选地，所述驱动回路包括用于控制所述直流电机正反转的换向开关电路，所述换向开关电路的控制端与所述控制器相连。

优选地，还包括用于检测所述直流电机的电流大小的限流保护电路，所述限流保护电路与所述控制器相连，以当所述直流电机堵转过流持续时长超过预设时长时，控制所述直流电机停转。

优选地，所述传动机构包括：

输入端与所述直流电机的输出轴相连的行星齿轮减速箱；

与所述行星齿轮减速箱的输出端相连的丝杆，所述摄像头支撑件与所述丝杆螺纹连接。

优选地，还包括用于承载的外框架，所述丝杆的两端分别通过滚珠轴承与所述外框架转动连接。

优选地，所述外框架设有与所述丝杆平行设置的导轴，所述摄像头支撑件与所述导轴可滑动的配合连接。

一种电子产品，包括本体、摄像头和摄像头伸缩装置，所述摄像头伸缩装置为上述任意一种摄像头伸缩装置，所述摄像头伸缩装置设于所述本体，所述摄像头固设于所述摄像头伸缩装置的摄像头支撑件。

本实用新型提供的摄像头伸缩装置，采用直流电机作为摄像头支撑件伸缩的动力驱动源，通过检测直流电机的换向电流脉冲信号，来确定直流电机的实际转角，进而可以确定摄像头支撑件的伸缩位置，达到测算摄像头支撑件的伸缩位置及行程距离的目的。

相比于现有技术采用步进电机作为主要驱动源，该摄像头伸缩装置可以实时跟踪直流电机的位置，确保摄像头支撑件能够准确到位；而且直流电机的启动力矩大，结构噪音低。

在一个优选实施例中，控制器获取的换向电流脉冲波形，还可以作为应用该摄像头伸缩装置的电子产品PID控制的反馈信号，以方便电子产品多种设计方案的实现。

本实用新型提供的电子产品，包括上述摄像头伸缩装置，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例所提供的摄像头伸缩装置的结构示意图；

图2为图1中直流电机的电路图；

图3为图1的爆炸图；

图4为图1的剖视图。

图1至图4中的附图标记如下：

1为直流电机、2为传动机构、3为摄像头支撑件、4为控制器、5为电流取样电阻、6为整形电路、101为端盖、102为第二轴承、103为电刷针、104为压敏电阻、105为换向器、106为转子冲片、107为输出轴、108为套管、109为定子磁石、110为机壳、111为第一轴承、112为电机齿、113为电机固定座、201为行星齿、202为太阳齿架、203为输出齿架、204为内齿圈、205为挡圈、206为垫圈、207为丝杆、208为螺母、209为外框架、210为滚珠轴承、211为盖板、212为导轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种摄像头伸缩装置，能够跟踪动力源的实际位置，便于确定摄像头的伸缩位置。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述摄像头伸缩装置的电子产品。

请参考图1-图4，图1为本实用新型具体实施例所提供的摄像头伸缩装置的结构示意图；图2为图1中直流电机的电路图；图3为图1的爆炸图；图4为图1的剖视图。

本实用新型提供一种摄像头伸缩装置，主要用于驱动摄像头沿预设方向做直线伸缩运动，例如，驱动摄像头沿竖直方向做升降运动等。该摄像头伸缩装置包括摄像头支撑件3、传动机构2、直流电机1和控制器4。

具体地，摄像头支撑件3用于设置摄像头，对摄像头起到固定和支撑作用；使用时，通过驱动摄像头支撑件3往复运动来带动摄像头伸缩。

直流电机1作为摄像头支撑件3的动力源，用于输出旋转运动。

传动机构2用于将直流电机1输出的旋转运动转变为摄像头支撑件3的伸缩运动，传动机构2设于直流电机1和摄像头支撑件3之间，其输入端与直流电机1的输出轴107相连，其输出端与摄像头支撑件3相连。

控制器4与直流电机1相连，用于获取直流电机1的换向电流脉冲信号，并根据脉冲信号来确定直流电机1的实际转角，以根据直流电机1的实际转角确定摄像头支撑件3的实际伸缩位置，并在实际转角与直流电机1的理论转角相等时，控制直流电机1停转，其中，该理论转角为摄像头支撑件3伸缩至预设位置时对应的直流电机1所需的转角。

可以理解的是，根据传动机构2的具体结构尺寸可以确定传动机构2的传动比，进而可以确定直流电机1的转动角度与摄像头支撑件3的位置之间的对应关系。反之，根据摄像头支撑件3所需的理论伸缩距离，可以反求出直流电机1所需的理论转角，进而可以通过控制直流电机1在实际运动过程中转动到该理论转角，来使摄像头支撑件3定位在所需的理论伸缩位置处。

根据直流电机1的基本工作原理可知，直流电机1工作时以直流电源作为能量，并依靠直流电机1的换向器105配合其电刷的换向作用，来改变电枢线圈中的电流方向，使每一磁极下的导体中的电流方向始终不变，以此来保证电磁转矩方向的恒定，实现直流电机1沿一个方向的连续旋转。

也即，直流电机1运转过程中，电枢线圈中的电流方向周期性变化，电流换向时，将产生一个脉冲信号。直流电机1每转动一定的角度，换向一次。也即，换向电流脉冲信号的数量与直流电机1的转动角度之间具有一定的对应关系，因此，可以根据直流电机1的换向电流脉冲信号的数量来确定直流电机1的转动角度。

需要说明的是，本实用新型对直流电机1每转动一周的具体换向次数不做限定，单周换向次数的多少与直流电机1的内部结构有关，直流电机1的单周换向次数越多，则单个换向电流脉冲信号对应的直流电机1的转动角度越小，因此，直流电机1位置的控制精度越高，反之，直流电机1的位置误差越大；具体可以根据直流电机1的位置精度要求来设计直流电机1的内部结构，以保证合适的单周换向次数，使摄像头支撑件3的伸缩位置误差控制在合适的范围内。

例如，对于两极三槽结构的直流电机1，每转动一周，换向六次，也即，该直流电机1每转动一周，可以得到六个换向电流脉冲信号，每个换向电流脉冲信号对应60°的转角，因此，通过检测换向电流脉冲信号的个数，可以确定直流电机1的实际转角，进而可以确定摄像头支撑件3的实际伸缩位置；当直流电机1的实际转角与其所需的理论转角相等时，即表明摄像头支撑件3伸缩至预设位置。

也就是说，本实用新型采用直流电机1作为摄像头支撑件3伸缩的动力驱动源，通过检测直流电机1的换向电流脉冲信号，来确定直流电机1的实际转角，进而可以确定摄像头支撑件3的伸缩位置，达到测算摄像头支撑件3的伸缩位置及行程距离的目的。

相比于现有技术采用步进电机作为主要驱动源，该摄像头伸缩装置可以实时跟踪直流电机1的位置，确保摄像头支撑件3能够准确到位；而且直流电机1的启动力矩大，结构噪音低。

考虑到直流电机1换向电流脉冲信号的具体获得方式，在上述实施例的基础之上，直流电机1的驱动回路中串联有电流取样电阻5，还包括用于对电流取样电阻5两端的电压信号进行整形以提取直流电机1的换向电流脉冲波形的整形电路6，整形电路6与控制器4相连，以使控制器4读取换向电流脉冲波形的脉冲个数，并根据脉冲个数确定直流电机1的实际转角。

也就是说，本实施例通过在电流取样电阻5的两端并联设置整形电路6，来提取直流电机1的换向电流脉冲波形。

具体地，整形电路6用于检测电流取样电阻5两端的电压波形，该电压波形对应直流电机1换向电流脉冲波形；同时，整形电路6还用于对取出的换向电流脉冲波形进行整形，以便于控制器4更准确地读取换向电流脉冲波形中的脉冲个数。整形电路6将换向电流脉冲波形输出到控制器4时，控制器4根据换向电流脉冲波形可以获得换向电流的脉冲个数，进而可确定直流电机1的实际转角。

另外，控制器4获取的换向电流脉冲波形，还可以作为应用该摄像头伸缩装置的电子产品PID控制的反馈信号，以方便电子产品多种设计方案的实现。

需要说明的是，本实施例对整形电路6的具体结构不做限定，请参见现有技术，本文不再赘述。

可以理解的是，本实用新型通过控制直流电机1的正反转来控制摄像头支撑件3的伸缩运动，考虑到对直流电机1正反转的切换控制，在上述实施例的基础之上，直流电机1的驱动回路包括用于控制直流电机1正反转的换向开关电路，换向开关电路的控制端与控制器4相连。

具体地，如图2所示，换向开关电路包括四个功率管，分别为A1、A2、B1和B2，四个功率管的控制端分别与控制器4相连，通过控制器4向四个功率管发送控制信号来控制各个功率管的通断。当A1和A2导通，B1和B2截止时，直流电机1正转；当A1和A2截止，B1和B2导通时，直流电机1反转；当A1、A2、B1和B2均截止时，直流电机1停转。

为了避免直流电机1堵转时因电流过大而烧坏，在上述实施例的基础之上，还包括用于检测直流电机1的电流大小的限流保护电路，限流保护电路与控制器4相连，以当直流电机1堵转过流持续时长超过预设时长时，控制直流电机1停转。

具体地，限流保护电路可以通过检测电流取样电阻5两端的电压来确定直流电机1的电流大小，当直流电机1因堵转而过流持续时长超过预设时长时，通过控制器4控制直流电机1停止转动。例如，当直流电机1伸出到位或缩回到位时，通过控制器4控制直流电机1在过流0.2-0.4秒后停转，这可以确保摄像头支撑件3到达其伸缩的最终位置。

另外，当摄像头支撑件3因外力作用而卡死，造成直流电机1堵转的情况下，通过控制器4控制直流电机1在过流0.2-0.4秒后停转，可以给摄像头支撑件3一个顶过卡点的时间，当达到预设时长时，再控制直流电机1停转可防止直流电机1烧损。

需要说明的是，本实用新型对传动机构2的具体结构不做限定，作为一种优选方案，在上述任意一项实施例的基础之上，传动机构2包括行星齿轮减速箱和丝杆207，行星齿轮减速箱的输入端与直流电机1的输出轴107相连，行星齿轮减速箱的输出端与丝杆207相连，摄像头支撑件3与丝杆207螺纹连接。

优选地，摄像头支撑件3通过螺母208与丝杆207相连。

也就是说，本实施例通过行星齿轮减速箱来降低直流电机1输出的高转速，使丝杆207低转速运动，在丝杆207低速转动过程中，使摄像头支撑件3沿丝杆207的长度方向移动，实现摄像头支撑件3的伸缩。

可以理解的是，根据摄像头支撑件3的理论伸缩距离、丝杆207的螺距和行星齿轮减速箱的传动比，可以确定直流电机1的理论转动圈数；根据直流电机1的理论转动圈数和直流电机1的结构，可以确定直流电机1理论转动圈数对应的直流电机1换向电流的理论脉冲个数；从而在直流电机1转动过程中，当控制器4检测到换向电流的实际脉冲个数与其理论脉冲个数相等时，控制直流电机1停转，以使摄像头支撑件3伸缩至预设位置。

本实施例对行星齿轮减速箱的传动比不做具体限定，例如，行星齿轮减速箱的传动比可以为36：1或18：1。

本实施例对丝杆207的螺纹头数及螺距不做具体限定，例如，丝杆207的螺纹头数可以优选为6头、8头或12头。

下面以行星齿轮减速箱的传动比为36：1，丝杆207的螺纹头数为6头，丝杆207的螺距为2.4mm，直流电机1旋转一周换向六次为例，来计算当摄像头支撑件3的理论伸缩距离为18mm时，直流电机1的理论转角。

可以理解的是，丝杆207旋转一圈，摄像头支撑件3走2.4mm，因此，当摄像头支撑件3需要走18mm的理论伸缩距离时，丝杆207所需的旋转圈数为7.5圈，也即，行星齿轮减速箱的输出端的旋转圈数为7.5圈，根据行星齿轮减速箱的传动比可知，行星齿轮减速箱的输入端的旋转圈数为270圈，也即，直流电机1输出轴107的旋转圈数为270圈，由于直流电机1每旋转一圈，电流换向六次，直流电机1每换向一次，产生一个脉冲信号，直流电机1转270圈对应的理论脉冲信号的个数为1620个，因此，当控制器4检测到1620个脉冲信号时，则表明摄像头支撑件3伸缩至预设位置，此时控制直流电机1停转。

如图3和图4所示，考虑到行星齿轮减速箱的具体结构，作为一种优选方案，行星齿轮减速箱包括内齿圈204、行星齿201、行星齿201架和输出齿架203，内齿圈204与直流电机1的电机固定座113固定套接，行星齿201分别与内齿圈204和直流电机1的电机齿112啮合传动，行星齿201架用于设置行星齿201，输出齿架203的一端与行星齿201相连，输出齿架203的另一端与丝杆207的一端固定套接。

考虑到丝杆207转动的平稳性，在上述实施例的基础之上，还包括用于承载的外框架209，丝杆207的两端分别通过滚珠轴承210与外框架209转动连接。

进一步地，考虑到摄像头支撑架伸缩的平稳性，在上述实施例的基础之上，外框架209设有与丝杆207平行设置的导轴212，摄像头支撑件3通过螺母208与导轴212可滑动的配合连接。

需要说明的是，上述各个实施例对直流电机1的具体结构不做限定，本领域技术人员可以根据实际需要来选择。

如图3和图4所示，作为一种优选方案，直流电机1包括定子磁石109、转子冲片106、输出轴107、换向器105、压敏电阻104、电刷针103、机壳110和端盖101等。其中，输出轴107、换向器105均与转子冲片106固定连接，压敏电阻104用于防止电流换向过程中脉冲过大，输出轴107的一端与机壳110通过第一轴承111相连，输出轴107的另一端与端盖101通过第二轴承102相连。

除了上述摄像头伸缩装置，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的摄像头伸缩装置的电子产品，该电子产品还包括本体和摄像头，该摄像头伸缩装置设置在本体上，摄像头固设于摄像头伸缩装置的摄像头支撑件。

需要说明的是，本实用新型对电子产品的类型不做具体限定，例如，电子产品可以为手机、电脑或电视机等，对应地，本体的结构根据电子产品的类型来确定，本实用新型中本体的主体结构与现有技术中对应电子产品的常规结构相同。本实施例中的电子产品的主要改进在于采用上述各个实施例公开的摄像头伸缩装置。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本说明书中各个实施例采用递进方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的摄像头伸缩装置及具有该摄像头伸缩装置的电子产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种摄像头伸缩装置，其特征在于，包括：

用于设置摄像头的摄像头支撑件(3)；

用于输出旋转运动的直流电机(1)；

用于将所述旋转运动转变为所述摄像头支撑件(3)的伸缩运动的传动机构(2)；

与所述直流电机(1)相连、用于获取所述直流电机(1)的换向电流脉冲信号并根据所述换向电流脉冲信号的数量来确定所述直流电机(1)的实际转角的控制器(4)，以根据所述实际转角确定所述摄像头支撑件(3)的实际伸缩位置，并在所述实际转角与所述直流电机(1)的理论转角相等时，控制所述直流电机(1)停转；其中，所述理论转角为所述摄像头支撑件(3)伸缩至预设位置时对应的所述直流电机(1)所需的转角。

2.根据权利要求1所述的摄像头伸缩装置，其特征在于，所述直流电机(1)的驱动回路中串联有电流取样电阻(5)，还包括用于对所述电流取样电阻(5)两端的电压信号进行整形以提取所述直流电机(1)的换向电流脉冲波形的整形电路(6)，所述整形电路(6)与所述控制器(4)相连，以使所述控制器(4)读取所述换向电流脉冲波形中的脉冲个数，并根据所述脉冲个数确定所述实际转角。

3.根据权利要求2所述的摄像头伸缩装置，其特征在于，所述驱动回路包括用于控制所述直流电机(1)正反转的换向开关电路，所述换向开关电路的控制端与所述控制器(4)相连。

4.根据权利要求2所述的摄像头伸缩装置，其特征在于，还包括用于检测所述直流电机(1)的电流大小的限流保护电路，所述限流保护电路与所述控制器(4)相连，以当所述直流电机(1)堵转过流持续时长超过预设时长时，控制所述直流电机(1)停转。

5.根据权利要求1-4任一项所述的摄像头伸缩装置，其特征在于，所述传动机构(2)包括：

输入端与所述直流电机(1)的输出轴(107)相连的行星齿轮减速箱；

与所述行星齿轮减速箱的输出端相连的丝杆(207)，所述摄像头支撑件(3)与所述丝杆(207)螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的摄像头伸缩装置，其特征在于，还包括用于承载的外框架(209)，所述丝杆(207)的两端分别通过滚珠轴承(210)与所述外框架(209)转动连接。

7.根据权利要求6所述的摄像头伸缩装置，其特征在于，所述外框架(209)设有与所述丝杆(207)平行设置的导轴(212)，所述摄像头支撑件(3)与所述导轴(212)可滑动的配合连接。

8.一种电子产品，包括本体、摄像头和摄像头伸缩装置，其特征在于，所述摄像头伸缩装置为权利要求1-7任一项所述的摄像头伸缩装置，所述摄像头伸缩装置设于所述本体，所述摄像头固设于所述摄像头伸缩装置的摄像头支撑件。

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