[实用新型]一种双步进电机的分时控制电路及云台摄像机

说明书

本实用新型公开了一种双步进电机的分时控制电路及云台摄像机，包括驱动电路、开关电路及主控制器。主控制器只需要提供5个GPIO资源(4个GPIO用于驱动信号控制，1个GPIO用于开关切换控制)就可以实现双步进电机的分时控制，相比于通过控制电机电源实现电机分时控制的方案，进一步减少了主控制器的GPIO资源占用；而且，开关电路相比于两个电源控制电路减少了元器件数量，降低了物料成本，减小了PCB占用面积，降低了PCB布局难度，可适用于在成本控制严格或是PCB板空间拥挤的双步进电机控制设计。

技术领域

本实用新型涉及云台摄像机转动控制领域，特别是涉及一种双步进电机的分时控制电路及云台摄像机。

背景技术

监控摄像机作为现代居家安防产品，其发展越来越智能，固定版监控摄像机(无电机，镜头不可自动旋转)已不能满足日常所需，云台版监控摄像机(内置电机，可控制镜头旋转)发展起来。云台版监控摄像机具体是在云台上设有用于控制摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，将摄像机装在云台上能够使摄像机从多个角度进行摄像。

目前，云台版监控摄像机大都是用两路步进电机分别控制云台的水平方向和垂直方向的转动，这是因为步进电机相比于直流电机，能够更精确地控制电机转动的角度和转速，使得摄像机镜头能够精准地移动到所需要的位置。但是，步进电机由于功能的特殊性，需要单独的驱动电路才能工作，目前运用最普遍的驱动电路方案是使用达林顿晶体阵列ULN2803，该达林顿晶体阵列支持8路驱动信号输出，而一个步进电机需要4路驱动信号，所以一个ULN2803刚好可以满足云台机设备两路步进电机的驱动需求。

请参照图1，图1为现有技术中的一种ULN2803的原理框图。ULN2803由8路控制信号输入INPUT、对应8路驱动信号输出OUTPUT、一个COM脚、一个GND脚和2个NC脚组成。当外部接上电机时，COM脚和OUTPUT脚通过步进电机内部的漆包线短接在一起。对于每路驱动输入输出来说，当INPUT为低电平时，加在COM和OUTPUT端的电机线圈上没有产生电流，电机不会转动；当INPUT为高电平时，加在COM和OUTPUT端的电机线圈上产生电流，带动电机转动，从而通过控制INPUT的高低电平变化，控制步进电机内部线圈是否产生电流。

以上是ULN2803单路驱动的工作原理，由于单个步进电机需要接4路驱动信号，所以体现在电机上的宏观表现是：当4路INPUT都为低时，电机停止转动；当4路INPUT以1-2-3-4的顺序快速交替由低置高，电机正转；当4路INPUT以4-3-2-1的顺序快速交替由低置高，电机反转；当4路INPUT都为高时，电机内部线圈持续短路，壳体快速发热(此种情况不允许出现)。

目前，ULN2803产生两路步进电机需要的8路驱动信号的标准做法是：将ULN2803的8路INPUT分别接到主控制器的8个GPIO(General-purpose input/output，通用输入输出)上，主控制器通过控制8个GPIO的高低电平变化，来控制两路步进电机的工作。但是，此方案需要主控制器预留有8个空闲的GPIO，对主控制器的GPIO资源要求较高，通常主控制器在选型的时候，不会留这么多的冗余资源，要节省出8个GPIO会比较困难；而且，主控制器到ULN2803的8根并行走线(通常走线长度会较长)对PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)的布局也是一个考验。

现有技术中，为了解决上述问题，通常采用云台机两路步进电机分时工作的方式减少主控制器连出的GPIO数量，具体实现方法是主控制器仅连出6路GPIO，其中，4路GPIO连至ULN2803，如图2所示，ULN2803的输入端1和5共用一路、2和6共用一路、3和7共用一路、4和8共用一路，相当于主控制器送出的驱动信号会同时驱动两路步进电机；剩余2路GPIO用来控制两个步进电机的电源，当主控制器需要控制哪一路步进电机，就通过对应的GPIO对其上电，同时关闭另一路步进电机的电源，实现两路步进电机的分时控制。