[發明專利]一種基于細分驅動的高精度云臺控制與實現方法

在審

• 申請號: 202010927206.4
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112083673A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 羅統桂
• 申請（專利權）人: 深圳市沃瑞珂科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H02P8/22
• 代理公司: 深圳市深聯知識產權代理事務所(普通合伙) 44357
• 代理人: 張琪

1.一種基于細分驅動的高精度云臺控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、DC-DC單元包括DC-DC單元轉換電路1和DC-DC單元轉換電路2，通過DC-DC單元根據輸入的電源轉換出各個模塊和外圍設備需求的電源，隨后通過電動鏡頭控制單元和攝像機控制單元分別外接電動鏡頭和攝像機單元；

步驟二、通過系統參數配置單元根據撥碼開關的選擇來配置云臺的地址與通信速率，隨后通過RS485通信單元接收通用的PelcoD協議對云臺進行控制；

步驟三、設置限位開關檢測單元為檢測云臺的基準點，由于嵌入式微控制單元是整個系統的核心部分，負責控制各個功能模塊的工作和對應算法與功能的實現，使得RS485通信單元可以利用嵌入式微控制單元將控制信息傳輸至步進電機細分驅動單元，使得步進電機細分驅動單元控制步進電機細分驅動，完成對步進電機細分驅動控制。

2.如權利要求1所述的一種基于細分驅動的高精度云臺控制方法，其特征在于：所述步進電機細分驅動單元包括積分電路。

3.如權利要求2所述的一種基于細分驅動的高精度云臺控制方法，其特征在于：所述控制步進電機細分驅動時，所述嵌入式微控制單元對積分電路進行運算。

4.如權利要求1所述的一種基于細分驅動的高精度云臺控制方法，其特征在于：所述步驟二中，RS485通信單元還可控制雨刷噴淋控制單元，這樣可以進行對雨刷器和外部水箱的控制。

5.如權利要求1所述的一種基于細分驅動的高精度云臺控制方法，其特征在于：所述步驟三中，步進電機細分驅動單元控制步進電機細分驅動對云臺的使用數據和參數將會被數據存儲單元存儲。

6.一種基于權利要求1-5所述的基于細分驅動的高精度云臺控制方法的實現方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、外部電源可以由單電源或者雙電源輸入，從J1接口單電源輸入DC24V或J1接口輸入雙電源DC24V和DC12V，如果是單電源輸入，DC12V由U17器件XL4015E1從DC24V轉換出來，DC5V通過由U20器件XL2576T-5.0E1從DC12V轉換出來，DC3.3V通過由U18器件AMS117從DC5V轉換出來，步進電機細分驅動單元由于需要隔離以防干擾，使得需要的+3.3V單獨通過U10器件MP2451DT從輸入的DC24V轉換得到；

步驟二、電動鏡頭控制單元外接電動鏡頭后，U2是一個雙極型H-橋電路IC，由U3通過主控芯片的SPI信號來控制，輸出三組與COM組成的電壓差，當電動鏡頭要調整ZOOM時，ZOMM腳與COM腳產生一個正負12V的電壓，驅動ZOOM電機的正反轉動，當電動鏡頭要調整FOUS時，FOUS腳與COM腳產生一個正負12V的電壓，驅動FOUS電機的正反轉動，當電動鏡頭要調整IRIS時，IRIS腳與COM腳產生一個正負12V的電壓，驅動IRIS電機的正反轉動；攝像機控制單元外接攝像機單元后，支持攝像機的多種通信協議，包括VISCA、LG、SAMSUNG、CNB以及HITACHI，主要控制對應的一體化攝像機的變焦、變倍、光圈以及讀取一體化攝像機的具體參數；

步驟三、系統參數配置單元中，U11、U12兩顆IO擴展IC級聯組成一個16路的IO擴展，U11、U12通過SPI信號與U1的SPI信號腳連接，通過SPI接口讀取SW1、SW2開關的狀態，并根據SW1、SW2的開關狀態來決定系統中RS485通信單元的通信波特率與系統的地址碼，其中地址碼SW1配置，波特率由SW2配置；

步驟四、RS485通信單元中，信號由J2接口經過保險管和TVS管后輸入，進入RS485通信單元中的信號轉換芯片U19的A和B信號腳，U19的RO和DI腳是TTL電平信號，直接與主控芯片U1的串口2相連接，U19的RE與DE腳通過下拉電阻R76與U1的普通IO口PB2相連，控制U19的接收與發送；

步驟五、步進電機細分驅動單元中，電機的驅動信號通過隔離器件OC1-OC8后進行電機驅動器件U14和U15，驅動信號PWM通過一個積分電路后由PWM的點空比得到一個穩定的電壓值，具體公式如下：

輸出電壓為

輸入電壓為u_o＝u_R+u_o

當時間常數τ＞＞t_ω時，u_R＞＞u_C

則u_R≈u_i

所以有

故即輸出電壓近似與輸入電壓的積分成正比。