DE102023134167A1

DE102023134167A1 - Steuerschaltung, Verfahren zur Steuerung des Stroms und elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE102023134167A1
Application number: DE102023134167.7A
Authority: DE
Inventors: Jie Qiu; Wenfang Lin
Original assignee: Faurecia Clarion Electronics Xiamen Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Xiamen Co Ltd
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2023-12-06
Publication date: 2024-06-13
Also published as: CN118175408A

Abstract

Eine Steuerschaltung ist so konfiguriert, dass sie jeweils mit einer Kamera, einer Stromversorgung und einem Heizelement zum Heizen der Kamera verbunden wird. Die Steuerschaltung umfasst einen Operationsverstärker, einen Schalttransistor und einen ersten Widerstand. Die Stromversorgung wird verwendet, um die Kamera über den ersten Widerstand mit Strom zu versorgen, wobei der Schalttransistor jeweils mit der Stromversorgung und dem Heizelement verbunden ist, und wobei der Schalttransistor und der erste Widerstand parallel geschaltet sind. Der Operationsverstärker wird verwendet, um nach Erhalt der ersten Spannungsdifferenz die erste Spannung an den Schalttransistor auszugeben. Die erste Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Widerstands, wobei die erste Spannung größer als die erste Spannungsdifferenz ist. Der Schalttransistor wird verwendet, um den ersten Strom, der von der Stromversorgung an das Heizelement geliefert wird, entsprechend der zweiten Spannungsdifferenz anzupassen. Die zweite Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung der Stromversorgung und der ersten Spannung, wobei die erste Spannung negativ mit dem ersten Strom korreliert ist.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 202211574786.9 , eingereicht am Donnerstag, 8. Dezember 2022, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das Gebiet der Kameratechnik, insbesondere auf eine Steuerschaltung, ein Verfahren zur Steuerung des Stroms und ein elektronisches Gerät.
STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeugkameramodul umfasst eine Fahrzeugkamera und eine Stromversorgungsschaltung. Aufgrund der geringen Größe des Fahrzeugkameramoduls sind die Größe und der Nennstrom jedes Elements in der Fahrzeugkamera klein, und der maximale Stromwert der Stromversorgungsschaltung zur Stromversorgung der Fahrzeugkamera ist ebenfalls klein (der maximale Stromwert beträgt beispielsweise 500 Milliampere (mA)).
Wenn die Fahrzeugkamera mit einem Heizmodul ausgestattet ist, um Frost und Nebel auf der Fahrzeugkamera zu entfernen, muss das Heizmodul daher extern an den Bordnetz angeschlossen werden.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung stellen eine Steuerschaltung, ein Verfahren zur Steuerung des Stroms und ein elektronisches Gerät bereit, um eine Komplikation des Verkabelungssystems zu vermeiden.
Der erste Aspekt besteht darin, eine Steuerschaltung bereitzustellen, wobei die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie jeweils mit einer Kamera, einer Stromversorgung und einem Heizelement zum Heizen der Kamera verbunden wird. Die Steuerschaltung umfasst einen Operationsverstärker, einen Schalttransistor und einen ersten Widerstand, wobei die Stromversorgung verwendet wird, um die Kamera über den ersten Widerstand mit Strom zu versorgen, wobei der Schalttransistor jeweils mit der Stromversorgung und dem Heizelement verbunden ist, und wobei der Schalttransistor und der erste Widerstand parallel geschaltet sind. Der Operationsverstärker wird verwendet, um nach Erhalt der ersten Spannungsdifferenz die erste Spannung an den Schalttransistor auszugeben. Die erste Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Widerstands, wobei die erste Spannung größer als die erste Spannungsdifferenz ist. Der Schalttransistor wird verwendet, um den ersten Strom, der von der Stromversorgung an das Heizelement geliefert wird, entsprechend der zweiten Spannungsdifferenz anzupassen. Die zweite Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung der Stromversorgung und der ersten Spannung, wobei die erste Spannung negativ mit dem ersten Strom korreliert ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass der erste Pol des Schalttransistors zur Verbindung mit der Stromversorgung konfiguriert ist, wobei der zweite Pol des Schalttransistors mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, wobei der dritte Pol des Schalttransistors zum Anschluss an das Heizelement konfiguriert ist. Der erste Eingangsanschluss des Operationsverstärkers ist mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands verbunden, wobei der zweite Eingangsanschluss des Operationsverstärkers mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstands verbunden ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass die Steuerschaltung außerdem einen zweiten Widerstand, einen dritten Widerstand, einen vierten Widerstand und einen fünften Widerstand umfasst. Der erste Anschluss des zweiten Widerstands ist mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands verbunden, wobei der zweite Anschluss des zweiten Widerstands mit dem ersten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist. Der erste Anschluss des dritten Widerstands ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Widerstands verbunden, wobei der zweite Anschluss des dritten Widerstands geerdet ist. Der erste Anschluss des vierten Widerstands ist mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstands verbunden, wobei der zweite Anschluss des vierten Widerstands mit dem zweiten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist. Der erste Anschluss des fünften Widerstands ist mit dem zweiten Anschluss des vierten Widerstands verbunden, wobei der zweite Anschluss des fünften Widerstands mit dem zweiten Pol des Schalttransistors verbunden ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass die Differenz zwischen einem ersten Widerstandswert und einem zweiten Widerstandswert kleiner oder gleich dem voreingestellten Widerstandswert ist. Der erste Widerstandswert ist die Summe der Widerstandswerte des zweiten Widerstands und des dritten Widerstands, wobei der zweite Widerstandswert die Summe der Widerstandswerte des vierten Widerstands und des fünften Widerstands ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass die Summe der Stromwerte des ersten Stroms und des zweiten Stroms kleiner oder gleich dem voreingestellten Stromwert ist. Der zweite Strom ist der Strom, der von der Stromversorgung an die Kamera liefert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass die Steuerschaltung ferner einen Induktor umfasst. Der erste Anschluss des Induktors ist zur Verbindung mit der Stromversorgung konfiguriert, wobei der zweite Anschluss des Induktors jeweils mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands und dem ersten Anschluss des Schalttransistors verbunden ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass der Schalttransistor ein P-Kanal-Feldeffekttransistor ist.
Ein zweiter Aspekt stellt ein Verfahren zur Steuerung des Stroms bereit, das auf die Steuerschaltung wie im ersten Aspekt angewendet wird, wobei das Steuerverfahren umfasst:

Ausgeben der ersten Spannung an den Schalttransistor, nachdem der Operationsverstärker die erste Spannungsdifferenz erfasst hat; und
Anpassen des ersten Stroms durch den Schalttransistor auf der Grundlage der zweiten Spannungsdifferenz.

In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass die Summe der Stromwerte des ersten Stroms und des zweiten Stroms kleiner oder gleich dem voreingestellten Stromwert ist.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein elektronisches Gerät bereitgestellt, umfassend eine Kamera, ein Heizelement zum Heizen der Kamera und eine Steuerschaltung wie im ersten Aspekt. Die Steuerschaltung ist jeweils mit der Kamera und dem Heizelement verbunden, wobei die Steuerschaltung dazu dient, den ersten Strom entsprechend dem zweiten Strom zu steuern. Der zweite Strom ist der Strom, der von der Stromversorgung an die Kamera liefert wird, wobei der erste Strom negativ mit dem zweiten Strom korreliert ist.
Die durch den ersten Aspekt der vorliegenden Anmeldung bereitgestellte Steuerschaltung bringt zumindest die folgenden vorteilhaften Effekte mit sich: die Steuerschaltung ist jeweils mit der Kamera, der Stromversorgung und dem Heizelement zum Heizen der Kamera verbunden. Die Steuerschaltung umfasst einen Operationsverstärker, einen Schalttransistor und einen ersten Widerstand. Die Stromversorgung wird verwendet, um die Kamera über den ersten Widerstand mit Strom zu versorgen, wobei der Schalttransistor jeweils mit der Stromversorgung und dem Heizelement verbunden ist, und wobei der Schalttransistor und der erste Widerstand parallel geschaltet sind. Der Operationsverstärker wird verwendet, um nach Erhalt der ersten Spannungsdifferenz die erste Spannung an den Schalttransistor auszugeben. Die erste Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Widerstands, wobei die erste Spannung größer als die erste Spannungsdifferenz ist. Der Schalttransistor wird verwendet, um den ersten Strom, der von der Stromversorgung an das Heizelement geliefert wird, entsprechend der zweiten Spannungsdifferenz anzupassen. Die zweite Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung der Stromversorgung und der ersten Spannung, wobei die erste Spannung negativ mit dem ersten Strom korreliert ist. Auf diese Weise versorgt die Steuerschaltung die Kamera und das Heizelement mit Strom. Bei einer niedrigen Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit größeren Strom versorgt, wodurch die Kamera erwärmt wird. Bei einer höheren Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit einem geringeren Strom versorgt, wodurch der Betrieb der Kamera sichergestellt wird. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, das Heizelement extern an die Stromversorgung anzuschließen, wodurch die Komplexität des Verkabelungssystems vermeiden wird.
Darüber hinaus kann aufgrund des geringen Stroms des Heizelements die Steck- und Zugkraft des dem Heizelement entsprechenden Netzsteckers nicht die vorgesehene Steck- und Zugkraft erreichen. Wenn das Heizelement daher extern an die Stromversorgung angeschlossen wird, kann sich der Netzstecker leicht lösen und abfallen, wodurch das Heizsystem instabil wird. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung verwendet die Schaltung, die die Kamera mit Strom versorgt, um das Heizelement mit Strom zu versorgen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, das Heizelement extern an eine Stromversorgung anzuschließen, wodurch die Systemstabilität verbessert wird.
Es ist zu beachten, dass die technischen Auswirkungen, die eine Implementierung im zweiten und dritten Aspekt mit sich bringt, auf die technischen Auswirkungen zurückgeführt werden können, die durch die entsprechende Implementierung im ersten Aspekt erzielt werden, und hier nicht erneut beschrieben werden.
Es versteht sich, dass die obige allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die vorliegende Anmeldung nicht einschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin enthaltenen Zeichnungen sind in die Spezifikation integriert und stellen einen Teil der Spezifikation dar, veranschaulichen Ausführungsbeispiele im Einklang mit der vorliegenden Anmeldung und werden zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Anmeldung verwendet und stellen keine unangemessenen Einschränkungen der vorliegenden Anmeldung dar.

1 ist eine schematische strukturelle Darstellung eines Kameramoduls, das durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
2 ist eine schematische strukturelle Darstellung eines Heizsystems, das durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
3 ist eine schematische strukturelle Darstellung eines anderen Kameramoduls, das durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
4 ist eine schematische strukturelle Darstellung eines anderen Kameramoduls, das durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
5 ist eine schematische Darstellung einer Steuerschaltung, die durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
6 ist eine schematische strukturelle Darstellung einer Steuerschaltung, die durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
7 ist eine schematische strukturelle Darstellung einer anderen Steuerschaltung, die durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
8 ist eine schematische Darstellung von Parameteränderungen in einer Steuerschaltung, der durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
9 ist eine schematische Darstellung von Parameteränderungen in einer anderen Steuerschaltung, der durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
10 ist eine schematische Darstellung von Parameteränderungen in einer anderen Steuerschaltung, der durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
11 ist eine schematische Darstellung von Parameteränderungen in einer anderen Steuerschaltung, der durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
12 ist eine schematische Darstellung von Parameteränderungen in einer anderen Steuerschaltung, der durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird;
13 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung des Stroms, das durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird; und
14 ist eine schematische strukturelle Darstellung eines elektronischen Gerätes, die durch einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Um dem Durchschnittsfachmann ein besseres Verständnis der technischen Lösungen der vorliegenden Anmeldung zu ermöglichen, werden die technischen Lösungen in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klar und vollständig beschrieben.
Es sollte beachtet werden, dass die Begriffe „erster“ und „zweiter“ in der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung und den obigen Zeichnungen verwendet werden, um ähnliche Gegenstände zu unterscheiden, aber nicht notwendigerweise, um eine bestimmte Reihenfolge oder aufeinanderfolgende Sequenz zu beschreiben. Es versteht sich, dass die so verwendeten Daten unter geeigneten Umständen austauschbar sind, so dass die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung in anderen Reihenfolgen als den hierin dargestellten oder beschriebenen Inhalten ausgeführt werden können. Die in den folgenden exemplarischen Ausführungsbeispielen beschriebenen Ausführungsformen stellen nicht alle mit der vorliegenden Anmeldung konsistenten Ausführungsformen dar. Hingegen handelt es sich lediglich um Beispiele für Vorrichtungen und Verfahren, die mit Aspekten der vorliegenden Anmeldung übereinstimmen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen detailliert beschrieben sind.
Bevor die Steuerschaltung, das Verfahren zur Steuerung des Stroms und das elektronische Gerät, die durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt werden, im Detail vorgestellt werden, erfolgt eine kurze Einführung in die relevanten Elemente, Anwendungsszenarien und Implementierungsumgebungen, die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung betroffen sind.
Zunächst erfolgt eine kurze Einführung in die relevanten Elemente, die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung betroffen sind.
Ein Operationsverstärker ist ein Schaltungselement mit einem sehr hohen Verstärkungsfaktor. In tatsächlichen Schaltkreisen wird es normalerweise mit einem Rückkopplungsnetzwerk kombiniert, um ein bestimmtes Funktionsmodul oder einen Funktionsschaltkreis zu bilden. Es handelt sich um einen Verstärker mit einer speziellen Koppelschaltung und Rückkopplung. Sein Ausgangssignal kann das Ergebnis mathematischer Operationen wie Addition, Subtraktion, Differenzierung oder Integration des Eingangssignals sein.
Ein Induktor ist ein Element, das elektrische Energie in magnetische Energie umwandeln und speichern kann. Der Aufbau eines Induktors ähnelt dem eines Transformators, er hat jedoch nur eine Wicklung. Ein Induktor hat eine bestimmte Induktivität, die nur Stromänderungen blockiert. Befindet sich der Induktor in einem Zustand, in dem kein Strom durch ihn fließt, wird er versuchen, den Stromfluss durch ihn zu blockieren, wenn der Stromkreis eingeschaltet wird; wenn sich der Induktor in einem Zustand befindet, in dem Strom durch ihn fließt, wird er versuchen, den Stromfluss aufrechtzuerhalten, wenn der Stromkreis ausgeschaltet wird. Der Induktor wird auch Drossel, Drosselspule und dynamische Drosselspule genannt. Der Induktor spielt hauptsächlich die Rolle der Filterung, Oszillation, Verzögerung und Kerbe in der Schaltung, und er spielt auch die Rolle der Selektion von Signalen, der Filterung von Rauschen, der Stabilisierung des Stroms und der Unterdrückung elektromagnetischer Störungen.
Die elektronische Steuereinheit (electronic control unit, ECU) stellt den Kern der elektronischen Steuereinheit ECU für Fahrzeuge dar. Mit der CPU als Kern handelt es sich um einen auf einem Chip integrierten Mikrocomputer. ECU ist die allgemeine Bezeichnung für die Leiterplatte einschließlich Mikrocontroller und zugehöriger Peripheriegeräte, und es handelt sich um das Anwendungssystem von Mikrocontrollern in Automobilen.
Gleichstrom zu Gleichstrom (direct current to direct current, DC-DC) Wandler bezieht sich auf eine Vorrichtung, die die Gleichstromversorgung eines bestimmten Spannungsniveaus in Gleichstromversorgung eines anderen Spannungsniveaus umwandelt. DC-DC-Wandler werden entsprechend der Spannungsniveaus-Umwandlungsbeziehung in den Boost-Stromversorgungsmodus und den Buck-Stromversorgungsmodus unterteilt und entsprechend der Eingangs- und Ausgangsbeziehung in den isolierten Stromversorgungsmodus und den nicht isolierten Stromversorgungsmodus. Beispielsweise wandelt der an die Gleichstromversorgung des Fahrzeugs angeschlossene DC-DC-Wandler Hochspannung-Gleichstrom in Niederspannung-Gleichstrom um, was einem Buck-Stromversorgungsmodus entspricht.
Zweitens werden die Anwendungsszenarien, die von den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung betroffen sind, kurz vorgestellt.
In einigen Beispielen, wie in 1 gezeigt, umfasst das Fahrzeugkameramodul 100 eine Kamera 101 und eine Stromversorgungsschaltung 102. Beispielsweise umfasst die Kamera 101 auch einen Bildsensor 103 und einen Sender 104, wobei die Stromversorgungsschaltung 102 einen DC-DC-Wandler 105 und einen Filter 106 umfasst. Das Kameramodul 100 ist über die FAKRA-Schnittstelle jeweils mit der Stromversorgung 107 und dem Empfänger 108 verbunden. Der Empfänger 108 ist mit der ECU 109 verbunden.
In einigen Ausführungsbeispielen wird die FAKRA-Schnittstelle über eine Koaxialleitung (power over coax,PoC) Strom übertragen. Das Kameramodul 100 ist außerdem über einen Filter mit der FAKRA-Schnittstelle verbunden.
Aufgrund der geringen Größe des Kameramoduls 100 sind jedoch die Größe und der Nennstrom jedes Elements in der Kamera 101 gering. Der maximale Stromwert der Stromversorgungsschaltung 102 zur Stromversorgung der Kamera 101 ist ebenfalls gering (beispielsweise beträgt der maximale Stromwert 500 mA). Wenn die Kamera 101 mit einem Heizmodul 110 ausgestattet ist, um Frost und Nebel auf der Kamera 101 zu entfernen, muss das Heizmodul 110 daher extern an die Stromversorgung 107 angeschlossen werden. Auf diese Weise wird die Komplexität des Verkabelungssystems erhöht. Darüber hinaus kann der zum Heizmodul 110 entsprechende Heiznetzstecker die vorgegebene Steck- und Zugkraft (z. B. 10 Newton (N)) nicht erfüllen, somit sich der Heiznetzstecker leicht von der Stromversorgung 107 trennen lässt, wenn das Heizmodul 110 über den Heiznetzstecker extern mit der Stromversorgung 107 verbunden ist, so dass das Heizsystem instabil wird, was zu einer schlechten Stabilität des Gesamtsystems führt.
Um die oben genannten Probleme anzugehen, stellen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung eine Steuerschaltung bereit. Die Steuerschaltung ist jeweils mit der Kamera, der Stromversorgung und dem Heizelement zum Heizen der Kamera verbunden. Die Steuerschaltung umfasst einen Operationsverstärker, einen Schalttransistor und einen ersten Widerstand. Die Stromversorgung wird verwendet, um die Kamera über den ersten Widerstand mit Strom zu versorgen, wobei der Schalttransistor jeweils mit der Stromversorgung und dem Heizelement verbunden ist, und wobei der Schalttransistor und der erste Widerstand parallel geschaltet sind. Der Operationsverstärker wird verwendet, um nach Erhalt der ersten Spannungsdifferenz die erste Spannung an den Schalttransistor auszugeben. Die erste Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Widerstands, wobei die erste Spannung größer als die erste Spannungsdifferenz ist. Der Schalttransistor wird verwendet, um den ersten Strom, der von der Stromversorgung an das Heizelement geliefert wird, entsprechend der zweiten Spannungsdifferenz anzupassen, wobei die zweite Spannungsdifferenz die Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung der Stromversorgung und der ersten Spannung ist, wobei die erste Spannung negativ mit dem ersten Strom korreliert ist. Auf diese Weise versorgt die Steuerschaltung die Kamera und das Heizelement mit Strom. Bei einer niedrigen Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit größeren Strom versorgt, wodurch die Kamera erwärmt wird, wodurch die Kamera erwärmt wird. Bei einer höheren Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit einem geringeren Strom versorgt, wodurch der Betrieb der Kamera sichergestellt wird. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, das Heizelement extern an die Stromversorgung anzuschließen, wodurch die Komplexität des Verkabelungssystems vermeiden wird. Außerdem wird die Stabilität des Verkabelungssystems verbessert.
Auf dieser Grundlage ist, wie in 2 gezeigt, die Steuerschaltung 200, die durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, jeweils mit der Kamera 201, der Stromversorgung 202 und dem Heizelement 203 zum Heizen der Kamera 201 verbunden. Die Steuerschaltung 200 umfasst einen Operationsverstärker 204, einen Schalttransistor 205 und einen ersten Widerstand 206.
Die beiden Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers 204 sind jeweils mit zwei Anschlüssen des ersten Widerstands 206 verbunden, wobei der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 204 mit dem zweiten Pol des Schalttransistors 205 verbunden ist. Der Operationsverstärker 204 dient dazu, die Spannung am ersten Widerstand 206 zu verstärken und an den zweiten Pol des Schalttransistors 205 auszugeben.
Ein Anschluss des ersten Widerstands 206 ist mit der Stromversorgung 202 verbunden, wobei der andere Anschluss des ersten Widerstands 206 mit der Kamera 201 verbunden ist.
Der erste Pol des Schalttransistors 205 ist mit der Stromversorgung 202 verbunden, wobei der dritte Pol des Schalttransistors 205 mit dem Heizelement 203 verbunden ist. Der Schalttransistor 205 wird verwendet, um die Größe des dem Heizelement 203 zugeführten Stroms basierend auf der vom ersten Pol empfangenen Versorgungsspannung und der vom zweiten Pol empfangenen Spannung anzupassen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Summe der Ströme des ersten Stroms, der dem Heizelement 203 zugeführt wird, und des zweiten Stroms, der der Kamera 201 zugeführt wird, kleiner oder gleich dem voreingestellten Stromschwellenwert.
Basierend auf der Kombination von Elementen in der Steuerschaltung 200 kann diese einen größeren Strom an das Heizelement 203 liefern, wenn die Kamera 201 gerade gestartet ist und der Strombedarf gering ist, so dass das Heizelement 203 die Kamera 201 aufheizt, wodurch sie aufgetaut, beschlagfrei oder enteist wird. Wenn die Kamera 201 anschließend normal arbeitet und der Strombedarf groß ist, wird der Versorgungsstrom des Heizelements 203 kleiner, um zu verhindern, dass die Summe der Ströme der beiden Stromkreise den Nennstrom des Systems überschreitet, und um die Stabilität vom System aufrechtzuerhalten.
Dabei wird der voreingestellte Stromschwellenwert vom Betriebs- und Wartungspersonal vorkonfiguriert. Der voreingestellte Stromschwellenwert beträgt beispielsweise 400 Milliampere (mA). Diesbezüglich sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung nicht beschränkt.
In einigen Ausführungsbeispielen, wie in 3 gezeigt, umfasst das Fahrzeugkameramodul 300 eine Kamera 301, einen Sender 302, einen DC-DC-Wandler 303, einen Filter 304, einen Widerstand 305 und einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) (kurz MOS-Transistor) 306, ein Heizelement 307 und eine Erfassungsschaltung 311.
Die Kamera 301 ist mit dem Sender 302 verbunden; der DC-DC-Wandler 303 ist mit der Kamera 301 und dem Sender 302 verbunden; der Filter 304 ist mit dem Widerstand 305 und dem MOS-Transistor 306 verbunden; der MOS-Transistor 306 ist mit dem Heizelement 307 verbunden; der Widerstand 305 ist mit dem DC-DC-Wandler 303 verbunden.
Darüber hinaus ist das Fahrzeugkameramodul 300 über die FAKRA-Schnittstelle jeweils mit der Stromversorgung 308 und dem Empfänger 309 verbunden. Der Empfänger 309 ist mit der ECU 310 verbunden.
Es ist zu beachten, dass im Kameramodul 300 von 3 die vom Heizelement 307 erzeugte Wärme die Heizfunktion der Kamera 301 nicht erfüllen kann, da das Heizelement 307 im Kameramodul 300 enthalten ist und sich in einem bestimmten Abstand von der Kamera 301 befindet. In diesem Fall kann die vom Heizelement 307 erzeugte Wärme über eine wärmeleitende Metallplatte auf das Objektiv der Kamera 301 übertragen werden. Auf diese Weise können die Staub- und Wasserdichtigkeitsanforderungen der Kamera 301 gewährleistet werden und die vom Heizelement 307 erzeugte Wärme kann auf das Objektiv der Kamera 301 übertragen werden.
In einigen Ausführungsbeispielen, wie in 4 gezeigt, umfasst das Fahrzeugkameramodul 400 eine Kamera 401, einen Sender 402, einen DC-DC-Wandler 403, einen Filter 404, einen Widerstand 405, einen MOS-Transistor 406, ein Heizelement 407 und eine Erfassungsschaltung 408.
Die Kamera 401 ist mit dem Sender 402 verbunden; der DC-DC-Wandler 403 ist mit der Kamera 401 und dem Sender 402 verbunden; der Filter 404 ist mit dem Widerstand 405 und dem MOS-Transistor 406 verbunden; der MOS-Transistor 406 ist mit dem Heizelement 407 verbunden; wobei der Widerstand 405 mit dem DC-DC-Wandler 403 verbunden ist.
Darüber hinaus ist das Fahrzeugkameramodul 400 über die FAKRA-Schnittstelle jeweils mit der Stromversorgung 409 und dem Empfänger 410 verbunden. Der Empfänger 409 ist mit der ECU 411 verbunden.
Es ist zu beachten, dass sich im Kameramodul 400 in 4 das Heizelement 407 nahe an der Kamera 401 befindet. Auf diese Weise kann die vom Heizelement 407 erzeugte Wärme direkt die Kamera 401 erreichen, ohne dass ein wärmeleitendes Element hinzugefügt werden muss.
Im Kameramodul in 3 oder 4 kann die Größe des dem Heizelement zugeführten Stroms gesteuert werden, wobei die Größe des Stroms durch einen MOS-Transistor oder einen DC-DC-Wandler gesteuert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, Änderungen des Betriebsstroms des Heizelements aufgrund von Schwankungen der Versorgungsspannung an FAKRA während des tatsächlichen Gebrauchs zu vermeiden, wodurch der Nennstrom im Kameramodul beeinflusst wird.
Darüber hinaus kann der Schalter der Stromversorgung wie des MOS-Transistors oder des DC-DC-Wandlers im Kameramodul gesteuert werden, indem eine universelle Ein- und Ausgabeschnittstelle (GPIO) im Kameramodul vorgesehen wird.
Um die Komplexität des Verkabelungssystems zu vermeiden, wie in 5 gezeigt, sehen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung eine Steuerschaltung 500 vor. Die Steuerschaltung 500 ist jeweils mit der Kamera 501, der Stromversorgung 502 und dem Heizelement 503 zum Heizen der Kamera 501 verbunden. Die Steuerschaltung 500 umfasst einen Operationsverstärker 504, einen Schalttransistor 505 und einen ersten Widerstand 506. Die Stromversorgung 502 versorgt die Kamera 501 über den ersten Widerstand 506 mit Strom, wobei der Schalttransistor 505 jeweils mit der Stromversorgung 502 und dem Heizelement 503 verbunden ist, und wobei der Schalttransistor 505 und der erste Widerstand 506 parallel geschaltet sind. Der Operationsverstärker wird verwendet, um nach Erhalt der ersten Spannungsdifferenz die erste Spannung an den Schalttransistor 505 auszugeben. Die erste Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Widerstands 506, wobei die erste Spannung größer als die erste Spannungsdifferenz ist. Der Schalttransistor 505 wird verwendet, um den ersten Strom, der von der Stromversorgung an das Heizelement geliefert wird, entsprechend der zweiten Spannungsdifferenz anzupassen. Die zweite Spannungsdifferenz ist die Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung der Stromversorgung 502 und der ersten Spannung, wobei die erste Spannung negativ mit dem ersten Strom korreliert ist.
Auf diese Weise versorgt die Steuerschaltung die Kamera und das Heizelement mit Strom. Bei einer niedrigen Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit größeren Strom versorgt, wodurch die Kamera erwärmt wird. Bei einer höheren Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit einem geringeren Strom versorgt, wodurch der Betrieb der Kamera sichergestellt wird. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, das Heizelement extern an die Stromversorgung anzuschließen, wodurch die Komplexität des Verkabelungssystems vermeiden wird. Außerdem wird die Stabilität des Systems verbessert.
In einigen Ausführungsbeispielen, wie in 6 gezeigt, ist der erste Pol des Schalttransistors 601 in der Steuerschaltung 600 mit der Stromversorgung verbunden, wobei der zweite Pol des Schalttransistors 601 mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 602 verbunden ist, wobei der dritte Pol des Schalttransistors 601 mit dem Heizelement verbunden ist. Der erste Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 602 ist über den zweiten Widerstand 604 mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands 603 verbunden, wobei der zweite Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 602 über den vierten Widerstand 606 mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstands 603 verbunden ist. Darüber hinaus ist der zweite Anschluss des ersten Widerstands 603 mit der Kamera verbunden.
Es versteht sich, dass sich die Spannungsdifferenz am ersten Widerstand ändert, wenn sich der Betriebsstrom an der Kamera (z. B. dem Hauptstromkreis der Kamera) ändert. Wenn der Betriebsstrom an der Kamera (z. B. dem Hauptstromkreis der Kamera) auf einen bestimmten Wert ansteigt, erreicht auch die Spannungsdifferenz am ersten Widerstand einen bestimmten Wert. Darüber hinaus wird auch die vom Operationsverstärker ausgegebene Spannung größer. Auf diese Weise ändert sich auch die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Pol und dem zweiten Pol des Schalttransistors, so dass sich der Widerstand im Schalttransistor ändert, wodurch der Zweck der Steuerung des Stroms am Heizelement erreicht wird.
In einigen Ausführungsbeispielen, wie in 6 gezeigt, umfasst die Steuerschaltung 600 außerdem einen zweiten Widerstand 604, einen dritten Widerstand 605, einen vierten Widerstand 606 und einen fünften Widerstand 607. Der erste Anschluss des zweiten Widerstands 604 ist mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands 603 verbunden, wobei der zweite Anschluss des zweiten Widerstands 604 mit dem ersten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 602 verbunden ist. Der erste Anschluss des dritten Widerstands 605 ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Widerstands 604 verbunden, wobei der zweite Anschluss des dritten Widerstands 605 geerdet ist. Der erste Anschluss des vierten Widerstands 606 ist mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstands 603 verbunden, wobei der zweite Anschluss des vierten Widerstands 606 mit dem zweiten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 602 verbunden ist. Der erste Anschluss des fünften Widerstands 607 ist mit dem zweiten Anschluss des vierten Widerstands 606 verbunden, wobei der zweite Anschluss des fünften Widerstands 607 mit dem zweiten Pol des Schalttransistors 601 verbunden ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Differenz zwischen dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert kleiner oder gleich dem voreingestellten Widerstandswert. Der erste Widerstandswert ist die Summe der Widerstandswerte des zweiten Widerstands 604 und des dritten Widerstands 605, wobei der zweite Widerstandswert die Summe der Widerstandswerte des vierten Widerstands 606 und des fünften Widerstands 607 ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Summe der Stromwerte des ersten Stroms und des zweiten Stroms kleiner oder gleich dem voreingestellten Stromwert. Der zweite Strom ist der Strom, der von der Stromversorgung an die Kamera liefert wird.
Es versteht sich von selbst, dass die Summe der Ströme, die an die Kamera und das Heizelement liefert werden, kleiner oder gleich dem maximalen Stromgrenzwert sein sollte, um so die Komponenten innerhalb des Kameramoduls zu schützen.
In einigen Ausführungsbeispielen, wie in 6 gezeigt, umfasst die Steuerschaltung 600 außerdem einen Induktor 608. Der erste Anschluss des Induktors 608 ist mit der Stromversorgung verbunden, wobei der zweite Anschluss des Induktors 608 jeweils mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands und dem ersten Pol des Schalttransistors verbunden ist.
Es versteht sich, dass Funktionen wie Filterung, Stromstabilisierung und Unterdrückung elektromagnetischer Störungen implementiert werden können, da die Steuerschaltung einen Induktor umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der Schalttransistor 601 ein P-Kanal-Feldeffekttransistor.
Beispielsweise ist der erste Pol des P-Kanal-Feldeffekttransistors die Source-Elektrode, der zweite Pol des P-Kanal-Feldeffekttransistors die Gate-Elektrode und der dritte Pol des P-Kanal-Feldeffekttransistors die Drain-Elektrode.
Es versteht sich, dass, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Source-Elektrode und der Gate-Elektrode des P-Kanal-Feldeffekttransistors groß ist, der Widerstand des P-Kanal-Feldeffekttransistors klein ist und der erste Strom, den die Stromversorgung dem Heizelement liefert, groß ist; wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Source-Elektrode und der Gate-Elektrode klein ist, ist der Widerstand des P-Kanal-Feldeffekttransistors groß und der erste Strom, den die Stromversorgung dem Heizelement liefert, ist klein. Auf diese Weise wird der Strom des Heizelements über den P-Kanal-Feldeffekttransistor gesteuert, wodurch der Strom der gesamten Steuerschaltung gesteuert wird.
Um die Steuerschaltung 700 in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung klarer zu erklären, ist die Steuerschaltung 700, wie in 7 gezeigt, mit dem Hauptstromkreis 701 der Kamera, der Stromversorgung 702 und dem Heizelement 703 verbunden. Die Steuerschaltung 700 umfasst einen MOS-Transistor T1, einen Operationsverstärker 704, einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2, einen dritten Widerstand R3, einen vierten Widerstand R4, einen fünften Widerstand R5, einen sechsten Widerstand R6 und einen Induktor L1. Der Hauptstromkreis 701 der Kamera umfasst einen siebten Widerstand R7 und andere Schaltungselemente. Das Heizelement 703 umfasst einen achten Widerstand R8. Der Hauptstromkreis 701 der Kamera ist in der Kamera enthalten.
Der erste Anschluss des Induktors L1 ist mit der Stromversorgung 702 verbunden, und der zweite Anschluss des Induktors L1 ist mit der Source-Elektrode des MOS-Transistors T1 und dem ersten Anschluss des ersten Widerstands R1 verbunden.
Der zweite Anschluss des ersten Widerstands R1 ist mit dem Hauptstromkreis 701 der Kamera und dem erste Anschluss des vierten Widerstands R4 verbunden. Der erste Anschluss des ersten Widerstands R1 ist mit dem ersten Anschluss des zweiten Widerstands R2 verbunden.
Der zweite Anschluss des zweiten Widerstands R2 ist mit dem ersten Anschluss des dritten Widerstands R3 und dem ersten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 704 verbunden.
Der zweite Anschluss des dritten Widerstands R3 ist geerdet.
Der zweite Anschluss des vierten Widerstands R4 ist mit dem ersten Anschluss des fünften Widerstands R5 und dem zweiten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 704 verbunden.
Der dritte Anschluss des Operationsverstärkers 704 ist mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden, und der vierte Anschluss ist mit dem Minuspol der Stromversorgung verbunden. Der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 704 und der zweite Anschluss des fünften Widerstands R5 sind jeweils mit dem ersten Anschluss des sechsten Widerstands R6 verbunden.
Der zweite Anschluss des sechsten Widerstands R6 ist mit der Gate-Elektrode des MOS-Transistors T1 verbunden.
Die Drain-Elektrode des MOS-Transistors T1 ist mit dem ersten Anschluss des achten Widerstands R8 verbunden.
Der zweite Anschluss des achten Widerstands R8 ist mit der Stromversorgung verbunden. Der zweite Anschluss des achten Widerstands R8 ist geerdet.
Um die Steuerschaltung 700 deutlich zu veranschaulichen, ist außerdem, wie in 7 gezeigt, die Spannung am ersten Anschluss des ersten Widerstands R1 mit VF1 gekennzeichnet; die Spannung am zweiten Anschluss des ersten Widerstands R1 ist mit VF2 gekennzeichnet; die Spannung am zweiten Anschluss des fünften Widerstands R5 ist mit VF3 gekennzeichnet; die Spannung an der Gate-Elektrode des MOS-Transistors T1 ist mit VF4 gekennzeichnet. Der erste Strom, der von der Stromversorgung an das Heizelement geliefert wird, ist mit AM1 gekennzeichnet, und der zweite Strom, der dem Hauptstromkreis der Kamera zugeführt wird, ist mit AM2 gekennzeichnet (d. h. IG1 im Hauptstromkreis der Kamera).
Es ist zu beachten, dass der Widerstandswert des ersten Widerstands R1, der Widerstandswert des zweiten Widerstands R2, der Widerstandswert des dritten Widerstands R3, der Widerstandswert des vierten Widerstands R4, der Widerstandswert des fünften Widerstands R5, der Widerstandswert des sechsten Widerstands R6, der Widerstandswert des siebten Widerstands R7 und der Widerstandswert des achten Widerstands R8 sind fest und können vom Betriebs- und Wartungspersonal nach Bedarf konfiguriert werden. In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung sind die Widerstandswerte der oben genannte Widerstände nicht begrenzt.
Auch die Versorgungsspannung ist eine Festspannung. Die Versorgungsspannung beträgt beispielsweise 6V oder 12V.
Wenn die Versorgungsspannung beispielsweise 5 V beträgt, beträgt der erste Widerstand R1 100 Milliohm (mS2), der zweite Widerstand R2 1000 Ω, der dritte Widerstand R3 56000 Ω, der vierte Widerstand R4 200 Ω, der fünfte Widerstand R5 10000 Ω., der sechste Widerstand R6 100 Ω, der siebte Widerstand R7 10 Ω und der achte Widerstand R8 50 S2.
Um die Stromänderungen in der Steuerschaltung 700 und Spannungsänderungen jedes Teils deutlich zu veranschaulichen, werden, wie in 8 gezeigt, die Änderungskurven von AM1, AM2, VF1, VF2, VF3, IG1 und VF4 gezeigt. Dabei ist IG1 der Strom, der der Kamera zugeführt wird.

In weiteren Ausführungsbeispielen wird die Steuerschaltung 700 simuliert, und basierend auf den festen Parametern der Elementen in der Steuerschaltung 700 werden Daten erhalten, die jedem Parameter entsprechen, wie in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Elem ent	Einh eit	Param eter 1	Param eter 2	Param eter 3	Param eter 4	Param eter 5	Param eter 6	Param eter 7	Param eter 8	Param eter 9
VF1	V	5	5	5	5	5	5	5	5	5
VF2	V	4.99	4.99	4.99	4.99	4.99	4.99	4.99	4.99	4.99
R1	Ω	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
R2	KΩ	1	1	1	1	1	1	1	1	1
R3	KΩ	56	56	56	56	56	56	56	56	56
R4	KΩ	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
R5	KΩ	10	10	10	10	10	10	10	10	10
VF3	V	0.53	0.63	0.73	0.83	0.93	1.03	1.13	1.23	1.33
AM2	A	0	0.02	0.04	0.06	0.08	0.1	0.12	0.14	0.16

Die Steuerschaltung 700 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 ausführlich beschrieben.
Bei der Miniaturisierung von Kameramodulen, am Beispiel des maximalen Stroms Imax durch den Induktor L1 in der Steuerschaltung, muss ein Spielraum für den Strom festgelegt werden, der durch den Induktor L1 in der Steuerschaltung 700 fließt, um zu vermeiden, dass die Elemente im Hauptstromkreis 701 der Kamera beschädigt werden. Daher ist der durch den Induktor L1 fließende Strom kleiner oder gleich dem Grenzstrom Ilimit.
Beispielsweise beträgt der vom Induktor L1 verwendete maximale Strom Imax 500 mA und der Grenzstrom Ilimit beträgt 400 mA. Auf diese Weise beträgt der verbleibende Stromspielraum in der Steuerschaltung 100 mA und die Summe der Ströme von AM1 und AM2 ist kleiner oder gleich 400 mA.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der maximale Strom von AM2 auch vorkonfiguriert sein. Beispielsweise beträgt der maximale Strom von AM2 150 mA.
Die Spannungsdifferenz am ersten Widerstand R1 beträgt: VF1-VF2=AM2×R1.
Um die Sicherheit der Steuerschaltung zu gewährleisten, darf der Betriebsstrom AM1 des Heizelements den Grenzstrom Ilimit nicht überschreiten. Beispielsweise ist AM1 kleiner oder gleich 400 mA.
Es basiert auf den Funktionsprinzipien der Steuerschaltung 700 und des Operationsverstärkers. Basierend beispielsweise auf der Tatsache, dass die Spannungen am ersten Eingangsanschluss und am zweiten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers gleich sind (d. h. die positiven und negativen Pin-Spannungen des Operationsverstärkers sind gleich (V+=V-)), und der Strom 0 ist, ergibt sich beispielsweise Gleichung 1: $VF3 = VF2 + (Vn - VF2) \times (R4 + R5) / R4$
wobei Vn die Spannung des ersten Eingangsanschlusses oder des zweiten Eingangsanschlusses des Operationsverstärkers ist.
Basierend auf Gleichung 1 lässt sich Gleichung 2 ableiten: $VF3 = VF1 \times R3 \times (R4 + R5) / ((R2 + R3) \times R4) - R5 \times VF2 / R4$
Basierend auf Gleichung 2 wird außerdem Gleichung 3 abgeleitet: $VF3 = VF1 \times (R3 \times (R4 + R5) / ((R2 + R3) \times R4) - R5 / R4) + AM2 \times R1 \times R5 / R4$
Auf diese Weise ist anhand der Gleichung 3 ersichtlich, dass der anfängliche Kontrollpunkt VF3int von VF3 ist: VF1×(R3×(R4+R5)/(R4×(R2+R3))), was ein fester Wert ist (VF3int ist die Spannung von VF3, wenn AM2 0 ist, wobei dieser Wert sicherstellen kann, dass der Betriebsstrom von AM1 der maximale Strom ist).
Es versteht sich, dass VF3int der minimale Spannungswert von VF3 ist, wenn AM2 0 ist. Wenn VF3 VF3int ist, kann es sichergestellt werden, dass sich die MOS-Transistor T1 in einem vollständig leitenden Zustand befindet, wodurch es sichergestellt wird, dass AM1 der maximale Strom ist. Das heißt, |VF1-VF3int| > Vgs. Dabei ist Vgs die vollständig leitende Spannung des MOS-Transistors T1 ist.
Da die Spannung von VF1, R2, R3, R4 und R5 feste Parameter sind, hängen sie von der Umgebung ab, in der sich das Fahrzeug befindet. Nach der Bestimmung der Umgebung handelt es sich bei diesen Parametern um feste Werte. Basierend auf dem Prinzip des Operationsverstärkers kann man Folgendes erkennen: der anfängliche Spannungswert von VF3 ist proportional zum Anteil von R3 an R2+R3; der anfängliche Spannungswert von VF3 ist umgekehrt proportional zum Anteil von R4 an R4+R5.
Um die Stabilität des Kameramoduls sicherzustellen, ist außerdem die Differenz zwischen R2+R3 und R4+R5 kleiner oder gleich dem voreingestellten ersten Schwellenwert. Das heißt, es soll sichergestellt werden, dass der Widerstandswert von R2+R3 nahe oder gleich dem Widerstandswert von R4+R5 ist.
Der Widerstandswert von R1 ist kleiner oder gleich dem voreingestellten zweiten Schwellenwert. Das heißt, der Widerstandswert von R1 sollte nicht zu groß sein, da es sonst zu einer Überhitzung von R1 kommt.
VF3 wird verwendet, um den Leitungszustand des MOS-Transistors T1 zu steuern.
9 zeigt die Beziehung zwischen AM2 und VF3, wobei die horizontale Achse AM2 ist und die vertikale Achse VF3 ist.
Um den Arbeitszustand des MOS-Transistors T1 in der Steuerschaltung 700 klar zu erklären, kann der MOS-Transistor T1, wie in 10 gezeigt, zwischen dem variablen Widerstandsbereich und dem Sättigungsbereich umschalten, wobei die vertikale Achse AM1 ist und die horizontale Achse VDS des MOS-Transistors ist, nämlich VF1; wenn VF1 (d. h. die Versorgungsspannung) fest ist, steuert |VF1-VF3| den MOS-Transistor T1 so, dass er zwischen dem Sperrbereich, dem variablen Widerstandsbereich und dem Sättigungsbereich umschaltet. Dabei sind die in 10 gezeigten Mehrfachkurven Strom- und Spannungskurven, die verschiedenen IVF 1- VF31 (d.h. Vgs) entsprechen.
In einigen Ausführungsbeispielen gilt in der Steuerschaltung 700 VF3 = VF4 (der Widerstandswert von R6 ist klein, sodass die Teilspannung von R6 auf Null zurückgehen kann). Dabei ist |VF1-VF3| die Vgs-Spannung des MOS-Transistors T1 zur Steuerung des Leitungszustands des MOS-Transistors T1. Das Betriebs- und Wartungspersonal kann VF3int entsprechend den Eigenschaften des MOS-Transistors und dem Spannungszustand in der Steuerschaltung 700 einstellen. Wenn VF3 außerdem auf VF3int liegt, ist es sichergestellt, dass sich der MOS-Transistor im Sättigungsbereich im vollständig leitenden Zustand ist.
Wenn AM2 0 ist, arbeitet der MOS-Transistor T1 in dem Sättigungsbereich und das Heizelement arbeitet mit voller Leistung.
Wenn AM2 größer wird, ändern sich VF3 und AM2 in eine positive Richtung. Wenn der Wert von |VF1-VF3| kleiner wird, tritt der MOS in den variablen Widerstandsbereich ein. Der ID-Strom des MOS-Transistors, also der AM1-Wert, nimmt ab.
Wenn AM2 weiter ansteigt (bis es den vorgegebenen Wert erreicht), nimmt der Wert von |VF1-VF3| weiter ab und MOS tritt in den Sperrbereich ein. AM1-Strom ist 0.
Die Steigung von VF3, die sich mit AM2 ändert, wird durch R1×R5/R4 bestimmt. Je kleiner R1×R5/R4 ist, desto geringer ist die Steigung und größer ist der einstellbare Bereich des variablen Widerstandsbereichs des MOS-Transistors T1.
Wenn die Steuerschaltung 700 arbeitet, sind die Änderungen in den Strömen in jedem Pfad wie in 11 gezeigt, wenn die Steuerschaltung 700 arbeitet. In 11 stellt die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse den Strom dar. 11 zeigt AM1, AM2, AM1+AM2, Imax und Imaxlimt. Dabei ist Imax der maximale Strom, der durch den Induktor L1 fließt, und Imaxlimt der Grenzstrom.
In einem anderen Design wird der Steuerschaltung 700 eine Schalterschaltung hinzugefügt, um den Strom des Heizelements zu steuern. Auf diese Weise wird nach dem Aufheizen der Kamera durch das Heizelement der dem Heizelement entsprechende Stromkreis manuell oder vom System geschlossen, so dass der Strom durch den MOS-Transistor T1 gegen Null geht.
Während des Betriebs der Steuerschaltung 700 sind die Änderungen der Ströme in jedem Pfad beispielsweise wie in 12 dargestellt. In 12 stellt die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse den Strom dar.
Bei anderen Konstruktionen steigt der Strom, der den Hauptstromkreis der Kamera steuert, allmählich an, nachdem das Heizelement für eine voreingestellte Zeit in Betrieb war. Das heißt, der Strom des Hauptstromkreises der Kamera ist innerhalb einer voreingestellten Zeit nach dem Starten der Steuerschaltung 700 Null.
Es ist zu beachten, dass die voreingestellte Zeit vom Betriebs- und Wartungspersonal je nach Umgebung eingestellt wird und in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung nicht eingeschränkt ist. Die voreingestellte Zeit beträgt beispielsweise 30 Sekunden.
Auf dieser Grundlage stellt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Steuerung des Stroms bereit, das auf die Steuerschaltung in jedem der oben genannten Ausführungsbeispiele angewendet werden kann. Am Beispiel der Anwendung auf die Steuerschaltung 700, wie in 13 dargestellt, umfasst das Verfahrens zur Steuerung Folgendes: S1 und S2.
S1. Der Operationsverstärker wird nach Erhalt der ersten Spannungsdifferenz die erste Spannung an den Schalttransistor ausgeben.
Als mögliche Implementierungsmethode erhält der Operationsverstärker nach dem Einschalten der Steuerschaltung 700 die erste Spannungsdifferenz des ersten Widerstands und verstärkt die erste Spannungsdifferenz, um die erste Spannung zu erhalten. Anschließend gibt der Operationsverstärker die erste Spannung an das Schalttransistor aus.
Wenn beispielsweise der Strom durch den ersten Widerstand Null ist, erhält der Operationsverstärker die erste Spannungsdifferenz des ersten Widerstands und verstärkt die erste Spannungsdifferenz, um die erste Spannung zu erhalten. Anschließend gibt der Operationsverstärker die erste Spannung an das Schalttransistor aus. Zu diesem Zeitpunkt ist der vom Operationsverstärker ausgegebene erste Spannungswert der kleinste.
Wenn der Strom durch den ersten Widerstand die Obergrenze erreicht, erhält der Operationsverstärker die erste Spannungsdifferenz des ersten Widerstands und verstärkt die erste Spannungsdifferenz, um die erste Spannung zu erhalten. Anschließend gibt der Operationsverstärker die erste Spannung an das Schalttransistor aus. Zu diesem Zeitpunkt ist der vom Operationsverstärker ausgegebene erste Spannungswert der größte.
S2. Der Schalttransistor wird den ersten Strom basierend auf der zweiten Spannungsdifferenz anpassen.
Als eine mögliche Implementierungsmethode passt der Schalttransistor den des Schalttransistors entsprechenden Widerstand basierend auf der zweiten Spannungsdifferenz an und passt dadurch den ersten Strom an.
Beispielsweise erhält der Schalttransistor eine zweite Spannungsdifferenz basierend auf der Spannung des ersten Pols und der Spannung des zweiten Pols und passt den entsprechenden Widerstand des Schalttransistors basierend auf der zweiten Spannungsdifferenz an. Darüber hinaus stellt der Schalttransistor den ersten Strom ein.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass sich der Schalttransistor im Sättigungsbereich befindet und der Widerstand des Schalttransistors minimal ist, wenn der Schalttransistor die zweite Spannungsdifferenz erreicht, die größer oder gleich dem voreingestellten ersten Spannungswert ist, wobei der Strom, der durch den Schalttransistor fließt, der größte ist. Auf diese Weise arbeitet das Heizelement mit voller Leistung.
In einigen Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass sich der Schalttransistor im variablen Widerstandsbereich befindet und der Widerstand des Schalttransistors mit abnehmender Spannungsdifferenz steigt, wenn der Schalttransistor eine zweite Spannungsdifferenz erreicht, die größer als der voreingestellte zweite Spannungswert und kleiner als der voreingestellte erste Spannungswert ist, wobei der Strom, der durch den Schalttransistor fließt, allmählich kleiner ist.
Das durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung bereitgestellte Verfahren zur Steuerung des Stroms bringt die folgenden vorteilhaften Effekte mit sich: die Steuerschaltung versorgt die Kamera und das Heizelement mit Strom. Bei einer niedrigen Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit größeren Strom versorgt, groß, wodurch die Kamera erwärmt wird. Bei einer höheren Stromzufuhr zur Kamera wird das Heizelement mit einem geringeren Strom versorgt, wodurch der Betrieb der Kamera sichergestellt wird. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, das Heizelement extern an die Stromversorgung anzuschließen, wodurch die Komplexität des Verkabelungssystems vermeiden wird.
Darüber hinaus kann aufgrund des geringen Stroms des Heizelements die Steck- und Zugkraft des dem Heizelement entsprechenden Netzsteckers nicht die erforderliche Steck- und Zugkraft erreichen. Wenn das Heizelement daher extern an die Stromversorgung angeschlossen wird, kann sich der Netzstecker leicht lösen und abfallen, wodurch das Heizsystem instabil wird. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung verwendet die Schaltung, die die Kamera mit Strom versorgt, um das Heizelement mit Strom zu versorgen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, das Heizelement extern an eine Stromversorgung anzuschließen, wodurch die Systemstabilität verbessert wird.
Bei einigen Konstruktionen ist die Summe der Stromwerte des ersten Stroms, der von der Stromversorgung dem Heizelement zugeführt wird, und des zweiten Stroms, der der Kamera zugeführt wird, kleiner oder gleich dem voreingestellten Stromwert.
Bei einigen Konstruktionen ist die Differenz zwischen dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert kleiner oder gleich dem voreingestellten Widerstandswert. Der erste Widerstandswert ist die Summe der Widerstandswerte des zweiten Widerstands und des dritten Widerstands, wobei der zweite Widerstandswert die Summe der Widerstandswerte des vierten Widerstands und des fünften Widerstands ist.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung stellen ein elektronisches Gerät bereit. Wie in 14 gezeigt, umfasst das elektronische Gerät eine Kamera, ein Heizelement zum Heizen der Kamera und die Steuerschaltung in jedem der oben genannten Ausführungsbeispiele.
Die Steuerschaltung ist jeweils mit der Kamera und dem Heizelement verbunden, wobei die Steuerschaltung dazu dient, den ersten Strom entsprechend dem zweiten Strom zu steuern.
Dabei ist der zweite Strom der Strom, der von der Stromversorgung an die Kamera liefert wird, wobei der erste Strom negativ mit dem zweiten Strom korreliert ist.
Die Differenz zwischen dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert ist kleiner oder gleich dem voreingestellten Widerstandswert.
Dabei ist der erste Widerstandswert die Summe der Widerstandswerte des zweiten Widerstands und des dritten Widerstands, wobei der zweite Widerstandswert die Summe der Widerstandswerte des vierten Widerstands und des fünften Widerstands ist.
Das Vorstehende stellt nur spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar, der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Jede Person, die mit dem technischen Gebiet vertraut ist, kann sich leicht Änderungen oder Ersetzungen innerhalb des in der vorliegenden Erfindung offenbarten technischen Umfangs vorstellen, und diese sollten vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt sein. Daher sollte der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung dem Schutzumfang der Ansprüche unterliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 202211574786 [0001]

Claims

Steuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung so konfiguriert ist, dass sie jeweils mit einer Kamera, einer Stromversorgung und einem Heizelement zum Heizen der Kamera verbunden wird; wobei die Steuerschaltung einen Operationsverstärker, einen Schalttransistor und einen ersten Widerstand umfasst; wobei die Stromversorgung verwendet wird, um die Kamera über den ersten Widerstand mit Strom zu versorgen, wobei der Schalttransistor jeweils mit der Stromversorgung und dem Heizelement verbunden ist, und wobei der Schalttransistor und der erste Widerstand parallel geschaltet sind; wobei der Operationsverstärker verwendet wird, um nach Erhalt der ersten Spannungsdifferenz die erste Spannung an den Schalttransistor auszugeben, wobei die erste Spannungsdifferenz die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Widerstands ist, wobei die erste Spannung größer als die erste Spannungsdifferenz ist; wobei der Schalttransistor verwendet wird, um den ersten Strom, der von der Stromversorgung an das Heizelement geliefert wird, entsprechend der zweiten Spannungsdifferenz anzupassen; wobei die zweite Spannungsdifferenz die Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung der Stromversorgung und der ersten Spannung ist, wobei die erste Spannung negativ mit dem ersten Strom korreliert ist.
Steuerschaltung zur Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Pol des Schalttransistors zur Verbindung mit der Stromversorgung konfiguriert ist, wobei der zweite Pol des Schalttransistors mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, wobei der dritte Pol des Schalttransistors zum Anschluss an das Heizelement konfiguriert ist; wobei der erste Eingangsanschluss des Operationsverstärkers mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands verbunden ist, wobei der zweite Eingangsanschluss des Operationsverstärkers mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstands verbunden ist.
Steuerschaltung zur Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung außerdem einen zweiten Widerstand, einen dritten Widerstand, einen vierten Widerstand und einen fünften Widerstand umfasst; wobei der erste Anschluss des zweiten Widerstands mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des zweiten Widerstands mit dem ersten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist; wobei der erste Anschluss des dritten Widerstands mit dem zweiten Anschluss des zweiten Widerstands verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des dritten Widerstands geerdet ist, wobei der erste Anschluss des vierten Widerstands mit dem zweiten Anschluss des ersten Widerstands verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des vierten Widerstands mit dem zweiten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist; wobei der erste Anschluss des fünften Widerstands mit dem zweiten Anschluss des vierten Widerstands verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des fünften Widerstands mit dem zweiten Pol des Schalttransistors verbunden ist.
Steuerschaltung zur Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen einem ersten Widerstandswert und einem zweiten Widerstandswert kleiner oder gleich dem voreingestellten Widerstandswert ist; wobei der erste Widerstandswert die Summe der Widerstandswerte des zweiten Widerstands und des dritten Widerstands ist, wobei der zweite Widerstandswert die Summe der Widerstandswerte des vierten Widerstands und des fünften Widerstands ist.
Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Stromwerte des ersten Stroms und des zweiten Stroms kleiner oder gleich dem voreingestellten Stromwert ist; wobei der zweite Strom der Strom ist, die von der Stromversorgung an die Kamera liefert wird.
Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung ferner einen Induktor umfasst; wobei der erste Anschluss des Induktors zur Verbindung mit der Stromversorgung konfiguriert ist, wobei der zweite Anschluss des Induktors jeweils mit dem ersten Anschluss des ersten Widerstands und dem ersten Anschluss des Schalttransistors verbunden ist.
Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalttransistor ein P-Kanal-Feldeffekttransistor ist.
Verfahren zur Steuerung des Stroms, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf der Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird und das Verfahren umfasst: Ausgeben der ersten Spannung an den Schalttransistor, nachdem der Operationsverstärker die erste Spannungsdifferenz erfasst hat; und Anpassen des ersten Stroms durch den Schalttransistor auf der Grundlage der zweiten Spannungsdifferenz.
Verfahren zur Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Stromwerte des ersten Stroms und des zweiten Stroms kleiner oder gleich dem voreingestellten Stromwert ist; wobei der zweite Strom der Strom ist, der von der Stromversorgung an die Kamera liefert wird.
Elektronisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kamera, ein Heizelement zum Heizen der Kamera und eine Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst; wobei die Steuerschaltung jeweils mit der Kamera und dem Heizelement verbunden ist, wobei die Steuerschaltung dazu dient, den ersten Strom entsprechend dem zweiten Strom zu steuern; wobei der zweite Strom der Strom ist, der von der Stromversorgung an die Kamera liefert wird, wobei der erste Strom negativ mit dem zweiten Strom korreliert ist.