CN103297664A - 一种摄像机及其低温启动装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了尤其是一种摄像机及其低温启动装置和方法，属于视频监控领域。该装置包括依次连接的温度检测模块、开关控制模块、单刀双掷开关和加热电阻模块，其中，温度检测模块用于检测摄像机内部的环境温度，根据所检测的温度输出电平控制信号到开关控制模块以控制单刀双掷开关将外部电源连通到加热电阻模块或摄像机的电源模块；加热电阻模块用于当与外部输入电源连通时对摄像机进行加热。采用本发明实施例的摄像机及其低温启动装置和方法，降低了摄像机在寒冷条件下正常启动的成本。

Description

一种摄像机及其低温启动装置和方法
技术领域
本发明涉及视频监控领域，尤其是一种摄像机及其低温启动装置和方法。
背景技术
随着经济和社会的发展以及人们安全防范意识的提高，中国的安防产业得到了迅猛的发展，加之“平安城市”、“数字城市”和“智慧城市”的加快建设，中国安防行业进入了黄金时期。视频监控是安防行业中最基础的业务，广泛应用与政府、交通、公安、教育、娱乐等各种领域。视频监控的基本功能是提供实时图像的监视、监视画面的录像存储以及事后的回放。视频监控***的前端设备大都采用各种类型的摄像机，主要包括模拟摄像机、数字摄像机和网络摄像机，用于采集前端监控点的实时视频信息。监控摄像机遍布在城市、小区和家庭的各个角落。目前，很大一部分监控摄像机都安装在室外环境，受环境条件的影响较大，在一些低温或极寒的条件下，监控摄像机可能会出现***无法启动，因而无法进行正常监控的故障。导致这种现象的原因通常是组成监控摄像机的集成电路芯片等电子元器件在低温下条件下出现不稳定和性能退化。对于出现的这种问题，现有的解决办法通常是在监控摄像机的电路中使用工业级（-45～85℃）或军品级（-55～150℃）的集成电路芯片和电子元器件。相对于商业级（0～75℃）的电子元器件，工业级和军品级的电子元器件价格非常昂贵，会极大地增加监控摄像机的产品成本，因此现有的这种解决方案并不能普遍采用和推广。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种摄像机及其低温启动装置和方法，以提供在寒冷条件下正常启动的低成本解决方案。
根据本发明的一个方面，提供的一种摄像机的低温启动装置包括依次连接的温度检测模块、开关控制模块、单刀双掷开关和加热电阻模块；其中，
温度检测模块，用于检测摄像机内部的环境温度，根据所检测的温度输出电平控制信号到开关控制模块以控制单刀双掷开关将外部电源连通到加热电阻模块或摄像机的电源模块；
开关控制模块，用于根据温度检测模块输入的控制电平信号控制单刀双掷开关进行相应的切换；
单刀双掷开关，公共输入端连接到外部输入电源上，输出端分别连接到摄像机的电源模块和加热电阻模块；
加热电阻模块，用于当与外部输入电源连通时对摄像机进行加热。
优选地，上述装置还包括待机电源模块，待机电源模块的输入端与外部电源相连，输出端与温度检测模块和单刀双掷开关的电源端相连，为温度检测模块和单刀双掷开关提供工作电源。
进一步地，待机电源模块包括：输入滤波电容C1、输出滤波电容C2、续流二极管D1、储能电感L1和电源芯片U1，其中：
输入滤波电容C1的正极连接到外部输入电源的正极和电源芯片U1的电源输入端，负极接地；输出滤波电容C2的正极连接到电源芯片U1的反馈端以及储能电感L1的输出端，负极接地；续流二极管D1的阳极连接到电源芯片U1的输出端和储能电感L1的输入端，阴极接地；电源芯片U1连接外部电源并进行电源转换，输出固定5V/3A的电压。
优选地，单刀双掷开关包括：单刀双掷继电器和二极管D2，其中：单刀双掷继电器的线圈一端连接到5V电源，另一端连接到开关控制模块，二极管D2反向跨接于单刀双掷继电器线圈的两端，用于保护和续流作用。
优选的，加热电阻模块包括两个并联的加热电阻R4和R5，一端连接单刀双掷开关的一个输出端，另一端接地。
优选地，加热电阻R4和R5为水泥电阻。
优选地，温度检测模块包括：温度开关芯片U2和电阻R1、R2，其中：
电阻R1连接温度开关芯片U2的OUTSET管脚以设置温度开关芯片U2的温度阈值，电阻R2连接温度开关芯片U2的SET管脚上以设置温度开关芯片U2的有效输出电平控制信号的极性。
根据本发明的另一个方面，提供的一种摄像机的低温启动方法包括：温度检测模块检测摄像机内部的环境温度，当检测到的环境温度低于第一预设的温度阈值时，输出电平控制信号到开关控制模块控制单刀双掷开关将外部电源连通到加热电阻模块以对摄像机进行加热；当检测到的环境温度高于第二预设的温度阈值时，输出电平控制信号到开关控制模块控制单刀双掷开关将外部电源连通到摄像机的电源模块以对摄像机供电。
优选地，上述方法还包括：温度检测模块通过在温度开关芯片的SET管脚上连接不同阻值的电阻R2到地以设置不同的第一温度阈值，通过将温度开关芯片的HYST管脚连接到5V电源以设置第二温度阈值，OUTSET管脚通过电阻R1上拉到5V电源以设置OUT管脚为输出高电平有效；根据与第一温度阈值和第二温度阈值的比较结果，输出相应的高电平或低电平控制信号。
根据本发明的再一个方面，提供的一种摄像机包括电源模块，还包括上述技术方案中的低温启动装置，其中，电源模块连接到低温启动装置的单刀双掷开关的一个输出端。
本发明实施例的摄像机及其低温启动装置和方法，利用温度检测模块实时检测摄像机内部的环境温度、利用单刀双掷开关进行工作模式切换、水泥电阻进行电路加热，为摄像机提供了一种寒冷条件下正常启动的低成本解决方案。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种摄像机低温启动装置的模块结构图；
图2为本发明优选实施例提供的一种摄像机低温启动装置的电路结构图；
图3为本发明优选实施例提供的一种摄像机低温启动方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示为本发明实施例提供的一种摄像机低温启动装置，该装置包括：依次连接的待机电源模块10、温度检测模块20、开关控制模块30、单刀双掷开关40和加热电阻模块50，其中：
摄像机外部输入电源（如12V），一路输入到待机电源模块10中，一路输入到单刀双掷开关40的公共输入端A。待机电源模块10的输入端与外部电源相连，输出端与温度检测模块20和单刀双掷开关40的电源端相连，产生控制电路所需的待机电源（如5V），为温度检测模块20和单刀双掷开关40提供工作电源。
温度检测模块20用于检测摄像机内部的环境温度，将检测到的环境温度与***预设的温度阈值进行比较，根据比较结果输出相应的高电平控制信号或低电平控制信号。温度检测模块20输出的控制电平信号输入到开关控制模块30，通过开关控制模块30控制单刀双掷开关40内部的单刀双掷开关40进行相应切换。单刀双掷开关40包括一个公共输出入端A、一个常闭端输出端B和一个常开输出端C，公共输入端A连接到外部输入电源上，常闭输出端B连接到电源模块，常开输出端C连接到加热电阻模块50。如果温度检测模块20输出高电平控制信号，开关控制模块30控制单刀双掷开关40内部的单刀双掷开关40切换到常开输出端C，即A端和C端连通，外部输入电源接入到加热电阻模块50上，通过加热电阻模块50对摄像机进行加热，摄像机进入启动预热状态。如果温度检测模块20输出低电平控制信号，开关控制模块30控制单刀双掷开关40内部的单刀双掷开关40切换到常闭输出端B，即A端和B端连通，外部输入电源接入到摄像机的电源模块上，摄像机的电源模块产生摄像机所需的各种工作电源，摄像机进入正常工作状态。
为了更清楚，下面结合图2进一步描述本实施例的一种摄像机低温启动方法的，该方法包括：
S301、温度检测模块20检测摄像机内部的环境温度；
具体来说，摄像机接上外接供电电源，待机电源模块10产生待机电源，供温度检测模块20和单刀双掷开关40使用。温度检测模块20检测到摄像机内部环境温度T1。
S302、判断环境温度是否低于第一预设的温度阈值，如果是，则执行步骤S303，如果不是，则执行步骤S307；
具体来说，如果温度T1小于***预设的加热模块开启的阈值温度Tth1，则温度检测模块20输出高电平控制信号；如果温度T1大于***预设的加热模块关闭的阈值温度Tth1，则温度检测模块20输出低电平控制信号。
S303、输出高电平控制信号到开关控制模块30；
S304、开关控制模块30切换单刀双掷开关40连通外部电源到加热电阻模块50；
具体地，开关控制模块30接收到高电平控制信号后，控制单刀双掷开关40切换到常开输出端C，接通A和C端，外接供电电源通过加热电阻模块50，对摄像机进行加热。
S305、加热电阻模块50对摄像机进行加热；
S306、判断环境温度是否高于第二预设的温度阈值，如果不是，则执行步骤S305继续加热；如果是，则执行步骤S307；
具体来说，随着加热电阻模块50的加热，摄像机内部环境温度逐渐升高，一旦温度检测模块20检测到摄像机内部环境温度T2大于***预设加热模块关闭的温度阈值Tth2，则温度检测模块20输出低电平控制信号。
S307、温度检测模块20输出低电平控制信号到开关控制模块30；
S308、开关控制模块30控制单刀双掷开关40连通外部电源到摄像机的电源模块。
具体地，开关控制模块30接收到低电平控制信号，控制单刀双掷开关40切换到常闭输出端B，接通A和B端，外接供电电源连通到摄像机的电源模块，摄像机进入正常工作状态。
需要说明的是，加热电阻模块50和摄像机的电源模块接到单刀双掷开关40的B端还是C端，温度检测模块20低温时输出高电平还是低电平都是可以设置的，只要保证低温时连通加热电阻模块即可。
采用本发明实施例的摄像机及其低温启动装置和方法，利用温度检测开关实时检测摄像机内部的环境温度、利用单刀双掷开关进行工作模式切换、水泥电阻进行电路加热，为摄像机提供了一种低温或极寒条件下正常启动的低成本解决方案。
实施例2
如图3所示为本发明优选实施例提供的一种摄像机低温启动装置的电路结构图，图中：
待机电源模块10包括：输入滤波电容C1、输出滤波电容C2、续流二极管D1、储能电感L1和电源芯片U1(（LM2576-5V），其中：输入滤波电容C1的正极连接到外部输入电源的正极和电源芯片U1的电源输入端，负极接地，用于对输入电源进行滤波；输出滤波电容C2的正极连接到电源芯片U1的反馈端以及储能电感L1的输出端，负极接地，用于对输出待机电源进行滤波；续流二极管D1的阳极连接到电源芯片U1的输出端和储能电感L1的输入端，阴极接地，用于为储能电感L1提供续流通路；电源芯片U1(如LM2576-5V)是一个降压型DC-DC电源转换芯片，连接外部电源并进行电源转换，输出固定5V/3A的电压。
温度检测模块20包括：温度开关芯片U2（(MAX6510)和电阻R1、R2，其中，MAX6510是一种温度检测开关芯片，通过电阻R1连接温度开关芯片U2的OUTSET管脚以设置温度开关芯片U2的温度阈值，通过电阻R2连接温度开关芯片U2的SET管脚上以设置温度开关芯片U2的有效输出电平控制信号的极性。具体来说，通过在SET管脚（Pin1）上连接不同阻值的电阻R2到地，可以设置不同的温度阈值Tth1，通过将HYST管脚（pin4）连接到5V电源可以设置温度阈值Tth2=Tth1+10℃，OUTSET管脚（pin5）通过电阻R1上拉到5V电源可以设置OUT管脚（pin3）为输出高电平有效。MAX6510检测摄像机内部的环境温度，根据与两个温度阈值Tth1和Tth2的比较结果，输出相应的高电平或低电平控制信号。
开关控制模块30包括NPN三极管Q1和电阻R3，电阻R3起限流作用，三级管Q1起开关作用。
单刀双掷开关40包括单刀双掷继电器RELAY和二极管D2，其中：单刀双掷继电器的线圈一端连接到5V电源，另一端连接到开关控制模块30的三极管Q1的发射极，二极管D2反向跨接于单刀双掷继电器线圈的两端，起保护和续流作用。当MAX6510输出高电平控制信号，三极管Q1导通，继电器线圈两端施加5V电源，单刀双掷开关被吸合到常开端，连通加热电阻，进入启动前的加热过程。当MAX6510输出低电平控制信号，三极管Q1截止，继电器线圈两端没有电源，单刀双掷开关被吸合到常闭端，连通外接供电电源和摄像机的电源模块，单刀双掷继电器RELAY的常闭输出端输出的电源P12V用于为摄像机的电源模块提供输入电源。当继电器RELAY连通常闭端时，电源模块产生***所需的工作电源，***进入正常工作状态。
摄像机的电源模块产生所需的各种工作电源，摄像机***进入正常工作状态。
加热电阻模块50包括两个并联的加热电阻R4和R5，一端连接单刀双掷继电器RELAY的常开端，另一端接地。
优选地，加热电阻R4和R5可以采用水泥电阻，水泥电阻是一种大功率电阻，允许通过大电流，在大电流流过水泥电阻时，电阻发热产生的能量可以用来加热PCB电路板，使整个***温度升高。
为了更清楚，下面还是结合图3进一步描述本发明实施例提供的一种摄像机低温启动方法，包括：
S301、温度检测模块20检测摄像机内部的环境温度；
具体来说，摄像机接上外接供电电源后，电源芯片U1（LM2576-5V）产生5V待机电源，供温度检测模块20和单刀双掷继电器RELAY使用。温度开关芯片U2(MAX6510)检测到摄像机内部环境温度T1,在温度开关芯片U2(MAX6510)的SET管脚上连接不同阻值的电阻R2到地以设置不同的第一温度阈值，通过将温度开关芯片U2(MAX6510)的HYST管脚连接到5V电源以设置第二温度阈值，OUTSET管脚通过电阻R1上拉到5V电源以设置OUT管脚为输出高电平有效；根据与第一温度阈值和第二温度阈值的比较结果，输出相应的高电平或低电平控制信号。
S302、判断环境温度是否低于第一预设的温度阈值，如果是，则执行步骤S303，如果不是，则执行步骤S307；
具体来说，如果温度开关芯片U2(MAX6510)检测到的摄像机内部环境温度T1小于MAX6510预设的加热模块开启的阈值温度Tth1，则MAX6510输出高电平控制信号；如果温度T1大于MAX6510预设的加热模块关闭的阈值温度Tth1+10℃，则MAX6510输出低电平控制信号。
S303、输出高电平控制信号到开关控制模块30；
S304、开关控制模块30切换继电器单刀双掷开关40连通外部电源到加热电阻模块50；
具体地，开关控制模块30接收到高电平控制信号后，三极管Q1导通，继电器线圈1、2两端施加5V电源，继电器内部的的开关切换到常开输出端4，从而接通继电器3和4端，外接供电电源通过加热电阻R4和R5，对摄像机进行加热。
S305、加热电阻模块50对摄像机进行加热；
S306、判断环境温度是否高于第二预设的温度阈值，如果不是，则执行步骤S305继续加热；如果是，则执行步骤S307；
具体来说，随着加热电阻的加热，摄像机内部环境温度逐渐升高，一旦MAX6510检测到摄像机内部环境温度T2大于***预设加热模块关闭的温度阈值Tth1+10℃，则MAX6510输出低电平控制信号。
S307、温度检测模块20输出低电平控制信号到开关控制模块30；
S308、开关控制模块30控制单刀双掷开关40连通外部电源到摄像机的电源模块。
具体地，开关控制模块30接收到低电平控制信号后，三极管Q1截止，继电器线圈1、2两端无供电电源，继电器内部的开关切换到常闭输出端5，从而接通继电器3和5端，外接供电电源为电源模块供电，摄像机进入正常工作状态。
本发明还提供了一种摄像机，包括电源模块，还包括上述技术方案中的低温启动装置，其中，电源模块连接到低温启动装置的单刀双掷开关的一个输出端。
采用本发明实施例的摄像机及其低温启动装置和方法，利用温度检测开关实时检测摄像机内部的环境温度、利用继电器进行工作模式切换、水泥电阻进行电路加热，为摄像机提供了一种低温或极寒条件下正常启动的低成本解决方案。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明，比如作为一个实施例的特征可用于另一实施例而得到又一实施例。凡在运用本发明的技术构思之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像机的低温启动装置，其特征在于，包括依次连接的温度检测模块(20)、开关控制模块(30)、单刀双掷开关(40)和加热电阻模块(50)；其中，
所述温度检测模块(20)，用于检测摄像机内部的环境温度，根据所检测的温度输出电平控制信号到所述开关控制模块(30)以控制所述单刀双掷开关(40)将外部电源连通到所述加热电阻模块(50)或所述摄像机的电源模块；
所述开关控制模块(30)，用于根据所述温度检测模块(20)输入的控制电平信号控制所述单刀双掷开关(40)进行相应的切换；
所述单刀双掷开关(40)，公共输入端连接到外部输入电源上，输出端分别连接到所述摄像机的电源模块和所述加热电阻模块(50)；
所述加热电阻模块(50)，用于当与外部输入电源连通时对所述摄像机进行加热。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括待机电源模块(10)，所述待机电源模块(10)的输入端与外部电源相连，输出端与所述温度检测模块(20)和所述单刀双掷开关(40)的电源端相连，为所述温度检测模块(20)和所述单刀双掷开关(40)提供工作电源。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述待机电源模块(10)包括：输入滤波电容C1、输出滤波电容C2、续流二极管D1、储能电感L1和电源芯片U1，其中：
所述输入滤波电容C1的正极连接到外部输入电源的正极和电源芯片U1的电源输入端，负极接地；所述输出滤波电容C2的正极连接到电源芯片U1的反馈端以及所述储能电感L1的输出端，负极接地；所述续流二极管D1的阳极连接到电源芯片U1的输出端和储能电感L1的输入端，阴极接地；所述电源芯片U1连接外部电源并进行电源转换，输出固定5V/3A的电压。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单刀双掷开关(40)包括：单刀双掷继电器和二极管D2，其中：
所述单刀双掷继电器的线圈一端连接到5V电源，另一端连接到开关控制模块(30)，所述二极管D2反向跨接于单刀双掷继电器线圈的两端，用于保护和续流作用。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热电阻模块(50)包括两个并联的加热电阻R4和R5，一端连接单刀双掷开关的一个输出端，另一端接地。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加热电阻R4和R5为：水泥电阻。
7.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述温度检测模块(20)包括：温度开关芯片U2和电阻R1、R2，其中：
所述电阻R1连接温度开关芯片U2的OUTSET管脚以设置温度开关芯片U2的温度阈值，所述电阻R2连接温度开关芯片U2的SET管脚上以设置温度开关芯片U2的有效输出电平控制信号的极性。
8.一种摄像机，包括电源模块，其特征在于，还包括如权利要求1～7任意一项所述的低温启动装置，其中，所述电源模块连接到所述低温启动装置的单刀双掷开关的一个输出端。
9.一种摄像机的低温启动方法，其特征在于，温度检测模块检测摄像机内部的环境温度，当检测到的环境温度低于第一预设的温度阈值时，输出电平控制信号到开关控制模块控制单刀双掷开关将外部电源连通到加热电阻模块以对摄像机进行加热；当检测到的环境温度高于第二预设的温度阈值时，输出电平控制信号到开关控制模块控制单刀双掷开关将外部电源连通到摄像机的电源模块以对摄像机供电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：温度检测模块通过在温度开关芯片的SET管脚上连接不同阻值的电阻R2到地以设置不同的第一温度阈值，通过将温度开关芯片的HYST管脚连接到5V电源以设置第二温度阈值，OUTSET管脚通过电阻R1上拉到5V电源以设置OUT管脚为输出高电平有效；根据与所述第一温度阈值和所述第二温度阈值的比较结果，输出相应的高电平或低电平控制信号。
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