CN212752670U - 一种工业检测光源驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种工业检测光源驱动装置，它包括控制器、驱动电路、电流检测电路和通信模块，光耦隔离电路与所述控制器连接，根据外部触发信号向所述控制器发送光源触发信号；所述驱动电路，与所述控制器连接，根据所述控制器输出的驱动信号控制LED灯珠工作；所述电流检测电路，与所述控制器连接，采集LED灯珠的工作电流并发送给所述控制器；所述控制器，通过所述通信模块连接上位机，根据光源触发信号以及上位机下发的光亮参数生成驱动信号；根据LED灯珠的工作电流判断LED灯珠的工作状态并上报给上位机。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光源驱动装置，具体的说，涉及了一种工业检测光源驱动装置。
背景技术
随着人工智能领域的发展，在机器识别判断方面发展的很快，尤其是在图像处理方面进步比较大，但是图像数据采集的质量好坏对于机器学习以及目标识别判断有着直接的影响，尤其是在工业控制领域，工业控制环境复杂，漂浮物、光照强度等对于图像采集判断有直接的影响，提高图像采集的质量对提高目标判断识别率有直接的效果。
现有工业光源中，工业相机、外部触发装置之间需要通过多条外部线缆连接，布线复杂且安装人员施工难度较大；同时，由于光源驱动装置一般处于机器视觉检测系统的内部封闭环境，当光源出现故障时，无法及时获知光源故障原因，从而需要打开机器视觉检测系统内部设备，通过查看数码管显示信息和查看相关故障代号才能清楚故障原因和信息，给生产和维护人员带来了诸多不便和麻烦。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种工业检测光源驱动装置。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种工业检测光源驱动装置，包括控制器、驱动电路、电流检测电路和通信模块，
光耦隔离电路与所述控制器连接，根据外部触发信号向所述控制器发送光源触发信号；
所述驱动电路，与所述控制器连接，根据所述控制器输出的驱动信号控制LED灯珠工作；
所述电流检测电路，与所述控制器连接，采集LED灯珠的工作电流并发送给所述控制器；
所述控制器，通过所述通信模块连接上位机，根据光源触发信号以及上位机下发的光亮参数生成驱动信号；根据所述LED灯珠的工作电流判断所述LED灯珠的工作状态并上报给上位机。
基于上述，所述驱动电路包括驱动IC和MOS管，所述驱动IC通过限流电阻与所述MOS管连接，控制所述MOS管的开关通断，所述LED灯珠与所述MOS管连接。
基于上述，所述电流检测电路包括电流采样电阻和运算放大器，所述电流采样电阻串联在所述LED灯珠与所述MOS管连接的电路回路中，所述电流采样电阻还通过分压电阻与所述运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端为所述电流检测电路的电流检测信号输出端。
基于上述，所述光耦隔离电路包括光电耦合器，外部触发信号的输出端通过所述光电耦合器的原边连接恒流源电路，所述光电耦合器的副边作为光源触发信号的输出端。
基于上述，所述恒流源电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极通过限流电阻分别连接外部触发信号输出端的正引脚和所述光电耦合器的原边的阳极引脚，所述第一三极管的集电极连接所述光电耦合器的原边的阴极引脚，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的基极通过限流电阻连接外部触发信号输出端的负引脚，所述第二三极管的集电极连接所述第一三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接所述外部触发信号输出端的负引脚。
基于上述，所述控制器的输入端与所述光耦隔离电路连接，接收所述光耦隔离电路输出的光源触发信号；所述控制器的时钟控制输出端通过限流电阻与所述驱动IC连接，以向所述驱动IC发送驱动信号；所述电流检测电路与所述控制器的ADC引脚连接，以向所述控制器发送电流检测信号；所述控制器的I2C引脚与本地存储器连接，接收所述上位机下发的光亮参数存储在所述本地存储器中，以及从所述本地存储器中读取光亮参数。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过集成外部触发装置，减少了外部线缆的条数，降低了复杂强度，减轻安装人员施工的难度；采用了高稳定性的驱动电路，提高驱动功率；添加LED灯珠电流检测电路，能实时检测工作情况，一旦发现问题能自动通过通信接口告知上位机相关错误，便于检修。本装置大大提高了设备稳定性，降低设备安装的难度，通过错误报警快速定位问题间接能提高生产与效率的优点。
附图说明
图1是本实用新型的原理图。
图2是本实用新型所述本地存储器的示意图。
图3是本实用新型所述控制器的示意图。
图4是本实用新型的驱动电路的示意图。
图5是本实用新型电流检测电路的示意图。
图6是本实用新型光耦隔离电路的示意图。
图7是本实用新型供电电路的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型提供一种工业检测光源驱动装置，包括控制器、驱动电路、电流检测电路和通信模块，
光耦隔离电路与所述控制器连接，根据外部触发信号向所述控制器发送光源触发信号；
所述驱动电路，与所述控制器连接，根据所述控制器输出的驱动信号控制LED灯珠工作；
所述电流检测电路，与所述控制器连接，采集LED灯珠的工作电流并发送给所述控制器；
所述控制器，通过所述通信模块连接上位机，根据光源触发信号以及上位机下发的光亮参数生成驱动信号；根据所述LED灯珠的工作电流判断所述LED灯珠的工作状态并上报给上位机。
还包括接近开关，所述接近开关与所述光耦隔离电路连接，用于向所述光耦隔离电路发送外部触发信号。
在具体应用中，所述装置还包括本地存储器，所述控制器与所述本地存储器连接，接收所述上位机下发的光亮参数存储在所述本地存储器中，以及从所述本地存储器中读取光亮参数。优选的，如图2所示，所述本地存储器为AT24C08存储器，所述AT24C08存储器为IIC接口存储器，通过IIC接口与所述控制器的I2C引脚（PB8 IIC SCL/PB9 IIC SDA）连接，以进行数据交互。
优选的，所述通信模块为UART通信模块。本实施例中所述控制器通过串口转换芯片UART与上位机进行通信，所述串口通信模块将上位机发送的光亮参数接收至接收缓冲区，所述MCU模块将参数解析并执行；其也可以将所述MCU模块输出的LED灯珠的状态信息发送至所述上位机，所述上位机接收并解析进行显示。
优选的，所述控制器是决定所述工业检测光源驱动装置的功能和性能的主要因素，是所述工业检测光源驱动装置的指挥中枢。作为优选实施方式，如图3所示，本实施例中所述控制器采用STM32F103单片机，工作频率为72MHz，拥有高达512K字节的内置闪存存储器和多达64KB的嵌入式SRAM，丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设；其内嵌2个12位的模拟/数字转换器（ADC），每个ADC有多达16个外部通道，可以实现单次或扫描转换；其还包括3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。
作为优选实施方式，如图4所示，所述驱动电路包括驱动IC和MOS管，所述驱动IC通过限流电阻与所述MOS管连接，控制所述MOS管的开关通断，所述LED灯珠与所述MOS管连接。
所述驱动电路、所述电流检测电路的个数与所述LED灯珠的个数相适配，本实用新型中，所述LED灯珠的个数为4个，对应的，所述驱动电路以及所述电流检测电路均为4路。
本实施例中，如图4所示，所述驱动电路的驱动IC采用IR21035芯片，该芯片是一个半桥式MOSFET栅极驱动器，高端悬浮驱动器通过自举电容和二极管提供充电电压，可工作于600V的高压条件下；由于能够承受负的瞬态电压，因此具有较强的抗dv/dt噪声干扰能力；栅极驱动器电源电压范围为10～20V；具有欠压封锁功能，并兼容3.3V、5V和15V逻辑电平；采用交叉传导防护逻辑模式；高/低端栅极驱动器均具有适应可控式延迟时间和内部设置式死区时间；高端栅极驱动器输出相位与HIN端输入相同，而低端栅极驱动器输出相位与HIN端输入相同；高/低端栅极驱动器均具有130mA/270mA的输出/吸收驱动能力；可获得工作环境温度范围为-40～125℃。
本实施例中，所述自举电容分别为C27和C26，自举电容的作用是提供高端驱动的电源VB：高端驱动输出端Vs是高频振荡的，当上管导通时是高压端电压，当下管导通时是低电平；具体的，当Vs为低电平时，由VCC经二极管给自举电容充电至接近VCC电压，VCC同时给VB供电；当Vs为高电平时，二极管D6或D7截止，自举电容放电给VB供电。自举电容只有在高频振荡时才能起作用。
所述控制器的时钟控制输出端通过限流电阻与所述驱动IC连接，以向所述驱动IC发送驱动信号，所述驱动信号包括用于控制所述驱动IC工作频率的脉宽调制（PWM）信号；所述驱动IC通过限流电阻与所述MOS管连接，根据工作频率控制所述MOS管的开关通断，从而控制所述LED灯珠以所需工作频率发光。优选的，在本实施例中，所述MOS管选择N沟道MOS管AP94T07GH。
作为优选实施方式，如图5所示，所述电流检测电路包括电流采样电阻和运算放大器，所述电流采样电阻串联在所述LED灯珠和所述MOS管组成的电路中，所述电流采样电阻还通过分压电阻与所述运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端为所述电流检测电路的电流检测信号输出端。
所述电流检测电路与所述控制器的ADC引脚连接，以向所述控制器发送电流检测信号，所述控制器根据所述LED灯珠的工作电流判断所述LED灯珠的工作状态，如根据所述LED灯珠的工作电流计算LED灯珠光照情况、功耗，实时分析整个系统的功耗，计算所述LED灯珠有无损坏，并上报给上位机，以便实时监控。
作为优选实施方式，如图6所示，所述光耦隔离电路包括光电耦合器，外部触发信号的输出端通过所述光电耦合器的原边连接恒流源电路，所述光电耦合器的副边作为光源触发信号的输出端。优选的，所述光电耦合器为高速光电耦合器LTV-354T-A。
作为具体实施例，所述恒流源电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极通过限流电阻分别连接外部触发信号输出端的正引脚和所述光电耦合器的原边的阳极引脚，所述第一三极管的集电极连接所述光电耦合器的原边的阴极引脚，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的基极通过限流电阻连接外部触发信号输出端的负引脚，所述第二三极管的集电极连接所述第一三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接所述外部触发信号输出端的负引脚。这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。
光电耦合器内发光二极管正向导通时候的压降为1.2V,那么设计到这个恒流电路的其他部分的最大功耗为(32-1.2)*0.007=0.2156W左右。这个功耗在我们选型的时候，可以提供参考。对三极管的要求的耐压要求高于32V，功耗要求高于215.6mW，这里我们可以选用2N3904，封装为TO-92。
作为优选实施方式，所述控制器的输入端与所述光耦隔离电路连接，接收所述光耦隔离电路输出的光源触发信号，在所述光源触发信号持续期间，持续向所述驱动电路输出驱动信号。
作为优选实施方式，所述工业检测光源驱动装置还包括供电电路，所述供电电路包括24V转12V电路以及24V转3.3V电路。
如图7所示，所述工业检测光源驱动装置的控制板输入电压为24V，经过得到12V电压，以向所述驱动模块供电；通过得到3.3V电压，以向所述光耦隔离电路、所述电流检测电路、所述UART通信模块供电，所述供电电路的输入输出端均经过电容滤波，减少电源纹波。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种工业检测光源驱动装置，其特征在于：包括控制器、驱动电路、电流检测电路和通信模块，
光耦隔离电路与所述控制器连接，根据外部触发信号向所述控制器发送光源触发信号；
所述驱动电路，与所述控制器连接，根据所述控制器输出的驱动信号控制LED灯珠工作；
所述电流检测电路，与所述控制器连接，采集所述LED灯珠的工作电流并发送给所述控制器；
所述控制器，通过所述通信模块连接上位机，根据光源触发信号以及上位机下发的光亮参数生成驱动信号；根据所述LED灯珠的工作电流判断所述LED灯珠的工作状态并上报给上位机。
2.根据权利要求1所述的工业检测光源驱动装置，其特征在于：所述驱动电路包括驱动IC和MOS管，所述驱动IC通过限流电阻与所述MOS管连接，控制所述MOS管的开关通断，所述LED灯珠与所述MOS管连接。
3.根据权利要求2所述的工业检测光源驱动装置，其特征在于：所述电流检测电路包括电流采样电阻和运算放大器，所述电流采样电阻串联在所述LED灯珠与所述MOS管连接的电路回路中，所述电流采样电阻还通过分压电阻与所述运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端为所述电流检测电路的电流检测信号输出端。
4.根据权利要求2所述的工业检测光源驱动装置，其特征在于：所述光耦隔离电路包括光电耦合器，外部触发信号的输出端通过所述光电耦合器的原边连接恒流源电路，所述光电耦合器的副边作为光源触发信号的输出端。
5.根据权利要求4所述的工业检测光源驱动装置，其特征在于：所述恒流源电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极通过限流电阻分别连接外部触发信号输出端的正引脚和所述光电耦合器的原边的阳极引脚，所述第一三极管的集电极连接所述光电耦合器的原边的阴极引脚，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的基极通过限流电阻连接外部触发信号输出端的负引脚，所述第二三极管的集电极连接所述第一三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接所述外部触发信号输出端的负引脚。
6.根据权利要求2所述的工业检测光源驱动装置，其特征在于：所述控制器的输入端与所述光耦隔离电路连接，接收所述光耦隔离电路输出的光源触发信号；所述控制器的时钟控制输出端通过限流电阻与所述驱动IC连接，以向所述驱动IC发送驱动信号；所述电流检测电路与所述控制器的ADC引脚连接，以向所述控制器发送电流检测信号；所述控制器的I2C引脚与本地存储器连接，接收所述上位机下发的光亮参数存储在所述本地存储器中，以及从所述本地存储器中读取光亮参数。
7.根据权利要求1所述的工业检测光源驱动装置，其特征在于：还包括供电电路，所述供电电路包括24V转12V电路以及24V转3.3V电路。
8.根据权利要求1所述的工业检测光源驱动装置，其特征在于：还包括接近开关，所述接近开关与所述光耦隔离电路连接，用于向所述光耦隔离电路发送外部触发信号。
Priority Applications (1)
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| CN202020490013.2U CN212752670U (zh) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 一种工业检测光源驱动装置 |
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| CN (1) | CN212752670U (zh) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113840429A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-24 | 江苏立讯机器人有限公司 | 光源控制器及控制光源的方法 |
| CN116156696A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-23 | 永林电子股份有限公司 | 一种led灯亮度的控制装置 |
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2020
- 2020-04-07 CN CN202020490013.2U patent/CN212752670U/zh active Active
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