CN114500863A - 摄像机p-iris光圈的电机驱动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及摄像机光圈控制技术领域，具体是摄像机P‑IRIS光圈的电机驱动控制方法，采用半步移相方式，以解决现有方式的励磁零点的问题和电机励磁电流过大导致的发热问题，使用现有的主控和微步驱动芯片来控制P‑IRIS光圈的电机，对芯片的初始状态进行半步移相，让芯片输出的正弦波和余弦波处以π/4为控制电机的起点，每走一步以π/2为步进长度。本发明通过微步驱动芯片驱动P‑IRIS光圈，降低电路复杂度，减小成本，减小PCB占用面积，可以避免励磁零点，并且减小励磁电压，保持电机位置的同时，减少电机发热，避免模组烧毁。

Description

摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法
技术领域
本发明涉及摄像机光圈控制技术领域，具体是摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法。
背景技术
现有的带精确光圈(P-IRIS)的镜头，需要通过全桥式电机驱动电路来驱动(双极型驱动)，如下图所示，需要一个MCU和两个预驱动模块，两个MOS桥，来产生电机转动需要的电流和时序关系，从而驱动电机转动。存在电路复杂，成本高，PCB面积占用大等缺点。
P-IRIS光圈电机驱动完成后需要励磁保持电机位置，否则会发生电机回弹，大小步的故障。双极型驱动方式的励磁保持会使电机电流整个生命周期内一直处于最大状态，容易使电机过热，甚至烧毁。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法采用半步移相方式，避免励磁零点和过热烧毁。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，包括主控芯片、微步驱动芯片、P-IRIS光圈与光圈电机，对所述微步驱动芯片的初始状态进行半步移相；
所述主控芯片通过SPI接口与所述微步驱动芯片进行通讯连接，将电机驱动控制的指令发送至微步驱动芯片，并解析出帧同步信号发送至微步驱动芯片，以触发光圈电机动作；
所述微步驱动芯片根据电机驱动控制指令及帧同步信号，控制内部的全桥电机驱动电路，通过光圈电机内部A相线圈及B相线圈使光圈电机转动，以开合P-IRIS光圈，P-IRIS光圈可采用现有技术光圈，主要部件包括光圈电机、齿轮箱与叶片，光圈电机转动通过齿轮箱传动至叶片，叶片相向/反向运动，实现光圈的开合。
可选的，在本发明一实施例中，所述帧同步信号频率为40Hz，由所述主控芯片根据摄像机内的图像传感器提供的图像数据进行解析获得。
可选的，在本发明一实施例中，所述半步移相驱动方式具体为微步驱动芯片输出的正弦波和余弦波处以π/4为控制电机的起点，光圈电机以π/2为步进长度。
可选的，在本发明一实施例中，所述光圈电机初始状态时，A相线圈与B相线圈的励磁电流大小为：
|IA0|＝Imax*sin(π/4)＝0.707*Imax
|IB0|＝Imax*cos(π/4)＝0.707*Imax。
可选的，在本发明一实施例中，所述光圈电机从初始状态开始，在第n步完成后停止驱动，励磁保持在驱动结束的状态，A相线圈与B相线圈的励磁电流大小为：
Figure BDA0003484552230000021
Figure BDA0003484552230000022
当前步数n的数值代入上述式子，可得出当前步数的励磁电流的大小都是0.707*Imax，减小了励磁电流的大小，在光圈电机不动作的时候，可以保持光圈电机位置的同时，减小光圈电机线圈的发热量，避免电机因为发热而损毁的风险。
本发明有益效果
1、本发明的摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，可采用现有的主控芯片及微步驱动芯片，节约了技术研发成本；
2、和聚焦电机、变倍共同使用同一个微步驱动芯片，降低电路成本和复杂度，及电路板的安装空间，方便摄像机体积的缩小；
3、对微步驱动芯片的初始状态进行半步移相，使励磁电压保持在最大电压的0.707倍，可以避免励磁零点，并且减小励磁电压，保持光圈电机位置的同时，减少光圈电机发热，避免模组烧毁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例1光圈电机驱动示意图；
图2本发明实施例1光圈电机驱动真值图表；
图3本发明实施例1双极型驱动方式示意图；
图4本发明实施例1半步移相驱动方式波形示意图；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，因此，说明书的阐述仅仅是为了说明的目的，因此，本文中发明构思的实践并不唯一限于本文描述的示例实施例和附图中的举例说明，此外附图并不是限制。
实施例1
如图1所示，A+为A相线圈正极，A-为A相线圈负极，B+为B相线圈正极，B-为B相线圈负极，H、L为电流高低的英文缩写。
如图2所示，光圈电机的初始状态(第0步)：A相线圈电流由A+流向A-，B相线圈电流由B+流向B-，
第一步：A相线圈电流由A-流向A+，B相线圈电流由B+流向B-，在磁场力作用下转子逆时针旋转固定角度。
第二步：A相线圈电流由A-流向A+，B相线圈电流由B-流向B+，在磁场力作用下转子逆时针旋转固定角度。
第三步：A相线圈电流由A+流向A-，B相线圈电流由B-流向B+，在磁场力作用下转子逆时针旋转固定角度。
如图3所示，其中浅色表示A相线圈的电流，深色表示B相线圈的电流。圆点表示每一步走完后的A相及B相的励磁电流，该驱动方式电路复杂，成本高，PCB占用面积大等缺点外，并且可以看到励磁电流总是保持在最大电流Imax，比如光圈电机第一步走完后停止，励磁会保持在A相线圈最大正向电流，B相线圈最大反向电流，第二步走完后停止，励磁会保持在A相线圈最大正向电流，B相线圈最大正向电流。这会导致电机在整个生命周期内，电流一直处于最大状态，产生发热严重甚至烧毁电机的后果。
因此，针对现有的问题，对现有的电机驱动控制方式进行优化，方案具体如下：
摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，包括主控芯片、微步驱动芯片、P-IRIS光圈与光圈电机，对微步驱动芯片的初始状态进行半步移相，驱动方式的改变通过对微步驱动芯片写入半步移相驱动方式的程序进行改变；
主控芯片通过SPI接口与微步驱动芯片进行通讯连接，将电机驱动控制的指令发送至微步驱动芯片，并解析出帧同步信号，帧同步信号频率与图像帧率一致，在本实施例中，帧同步信号频率为40Hz，由主控芯片根据摄像机内的图像传感器提供的图像数据进行解析获得，帧同步信号用于触发光圈电机动作；
微步驱动芯片根据电机驱动控制指令及帧同步信号，控制内部的全桥电机驱动电路，通过光圈电机内部A相线圈及B相线圈使光圈电机转动，以开合P-IRIS光圈，P-IRIS光圈可采用现有技术光圈，主要部件包括光圈电机、齿轮箱与叶片，光圈电机转动通过齿轮箱传动至叶片，叶片相向/反向运动，实现光圈的开合。
如图所示，半步移相驱动方式：微步驱动芯片输出的正弦波和余弦波处以π/4为控制电机的起点，光圈电机以π/2为步进长度。
光圈电机初始状态时，A相线圈与B相线圈的励磁电流大小为：
|IA0|＝Imax*sin(π/4)＝0.707*Imax
|IB0|＝Imax*cos(π/4)＝0.707*Imax。
光圈电机从初始状态开始，在第一步完成后停止驱动，励磁保持在驱动结束的状态，A相线圈与B相线圈的励磁电流大小为：
|IA1|＝Imax*sin(3π/4)＝0.707*Imax
|IB1|＝Imax*cos(3π/4)＝0.707*Imax。
光圈电机从初始状态开始，在第二步完成后停止驱动，励磁保持在驱动结束的状态，A相线圈与B相线圈的励磁电流大小为：
|IA2|＝Imax*sin(5π/4)＝0.707*Imax
|IB2|＝Imax*cos(5π/4)＝0.707*Imax。
依次类推，A相线圈与B相线圈的励磁电流的大小都是0.707*Imax，减小了励磁电流的大小，在光圈电机不动作的时候，可以保持光圈电机位置的同时，减小光圈电机线圈的发热量，避免电机因为发热而损毁的风险。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，其特征在于：包括主控芯片、微步驱动芯片、P-IRIS光圈与光圈电机，对所述微步驱动芯片的初始状态进行半步移相；
所述主控芯片通过SPI接口与所述微步驱动芯片进行通讯连接，将电机驱动控制的指令发送至微步驱动芯片，并解析出帧同步信号，以触发光圈电机动作；
所述微步驱动芯片根据电机驱动控制指令及帧同步信号，控制内部的全桥电机驱动电路，通过光圈电机内部A相线圈及B相线圈使光圈电机转动，以开合P-IRIS光圈。
2.根据权利要求1所述摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，其特征在于：所述帧同步信号频率与拜耳阵列原始图像的频率相同，由所述主控芯片根据摄像机内部的图像传感器提供的图像数据进行解析获得。
3.根据权利要求1所述摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，其特征在于：所述半步移相具体为微步驱动芯片输出的正弦波和余弦波处以π/4为控制电机的起点，光圈电机以π/2为步进长度。
4.根据权利要求1所述摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，其特征在于：所述光圈电机初始状态时，A相线圈与B相线圈的励磁电流大小为：
|IA0|＝Imax*sin(π/4)＝0.707*Imax
|IB0|＝Imax*cos(π/4)＝0.707*Imax。
5.根据权利要求1所述摄像机P-IRIS光圈的电机驱动控制方法，其特征在于：所述光圈电机从初始状态开始，在第n步完成后停止驱动，励磁保持在驱动结束的状态，A相线圈与B相线圈的励磁电流大小为：
Figure FDA0003484552220000021
Figure FDA0003484552220000022
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