机器视觉电子电路设计图集锦

率一般在几百到几千赫兹之间，可以有效的避免人眼可见的闪烁。但在机器视觉辨认和工业检验等领域，由于使用的高速摄像机和传感器响应速度速度比人眼快很多，因此在这些领域使用PWM调光必须增加开关频率到几十千甚至更高，实现较为复杂，而模拟调光却没有这方面的问题。本文通过可变降压和线性调光的两级电路实现了高效、准确、高动态范围的模拟调光输出，并使用TI 的C2430 芯片来实现输出亮度调节和无线控制的功能，特别适合用于上述的机器视觉辨认等高响应速率的应用场合。

　　高动态范围模拟调光电路

　　常见的LED 恒流电路有以下两种： 线性恒流电路和开关恒流电路。线性恒流电路通过监控采样电阻上的电压，动态地调节三极管的导通程度，控制电流，并将输入电压高于LED 串电压的部分承担。而开关恒流电路则在其不同拓扑结构下，调节开关导通的占空比来调节输出，同样得到恒流的效果。相比而言，如果输入电压和灯串电压差别较大时，在大电流下线性电路三极管的压降会造成较大的功率损耗，导致较低的效率。

　　TOP7 采用LED模拟调光的机器视觉辨认系统电路设计指南

　　具体电路设计

　　现有的开关电源控制芯片也有提供模拟调光功能，但是调光比都很小，一般在几十左右，是作为PWM 调光的一个补充，这个调光比和前述机器视觉辨认的要求差距较大。针对上述情况，本文重新对线性恒流电路进行了改进，在这部分电路前增加了可变降压电路， 用于匹配输入电压和LED 灯串电压，提高效率; 同时使用高精度的D /A 来控制电流输出，得到一个较高的模拟调光比。整个电路系统结构如图3，在AC /DC 电源的输出总线上可以挂载多于一路的可调恒流电路，通过ZigBee 模块进行输出电流控制，保证每一路输出的电流准确，可调。

　　电路分析：可变降压电路的输入使用AC /DC 电源提供的48V 总线，这部分电路根据后接的LED 颗数多少和输出电流大小， 动态调节输出， 使其输出电压和LED 灯串电压的差额保持较小的水平，从而减小大电流下三极管的损耗。这里使用LM5010 降压芯片来搭建可变降压电路，LM5010 是一个恒定导通时间的Buck 控制芯片。R1 和R2 组成电压反馈电路，将输出电压进行分压后输入至FB 脚上。每当FB 脚上电压低于2. 5V 时，芯片内部的开关会固定的导通一段时间，导通时间与输入电压和Ron有关， 之后开关会关断265ns 或直至FB 脚上电压下降到2. 5V 以下。电路通过（R1 + R2） /R2·VFB来设定最大输出电压。另一方面，为了降低在三极管的功率损耗，我们同时监测采集三极管和采样电阻的压降和， 并使用LM358 进行正向放大后通过D2 输入到FB 脚上。因此在三极管和采样电阻上的压降总和就不会大于Vdrop = （ VFB + VD2） × R3 / （ R3 + R4）。因此当LED灯串上的电压小于LM5010 的最大输出电压时，多余的电压就会由三极管和采样电阻承担，当这个电压经过放大后大于FB 脚的阈值时，LM5010 延长开关关断时间，使输出电压下降，因此最终的Vout =Vled + Vdrop。从而在LED 颗数比设计值少或者在对LED 进行调光时，前端输出的电压能够更合理的匹配灯串电压。

　　机械手视觉系统外围电路设计攻略

　　机械手的三块控制器的控制芯片都为2407DSP，虽然三块控制器实现的功能不同，但在硬件电路设计时按照DSP 管脚的功能，设计外围电路如下：

　　PWM 管脚：DSP 的每个事件管理器都有与比较单元相关的PWM 电路，能够产生六路带可编程死区和输出极性的PWM 输出，但是都是成对输出的，对于本控制器需要的独立的输出，每个事件管理器只有3 路，一个DSP 有两个事件管理器，可以独立的输出6 路PWM 波。液压控制器需要6 路PWM 波驱动电业比例阀，而伺服电机控制器需要4 路0-5V 的加速器信号调节电机转速，在设计电路时将这两种电路设计在一起，并制成印刷电路板，焊板时按每板的功能焊接即可，液压控制器需要输出PWM 波形，芯片用LM393 做比较器，此时电阻R19 和电容C71 不焊即可，但要有R21 上拉电阻，R17 和R18 将2 脚电压分在1.7V 左右比较合适。伺服控制器需要输出0-5V 电压芯片用LM2904 做运放用，焊电阻R19 和电容C17不用MOS 管、R21 和外接电源，也不用焊R17，直接将DSP 输出0-3.3V 电压放大到0-5V 输出。PWM/电压输出电路图见图：

　　TOP8 机械手视觉系统外围电路设计攻略

　　I\O 口：DSP 的数字I/O 口模块具有控制专用I/O 和复用引脚的功能，可以输出输入高低电平信号，根据其功能将其设计成开关量输出，输入，并用其控制继电器，作为控的开关。开关量输入只要用电阻分压