Все более широкое применение в различных отраслях человеческой деятельности, характеризующихся наличием труднодоступных мест с недостаточным уровнем освещенности (энергетической освещенности), находят способы получение информации об объектах (протекающих процессах) с помощью дистанционно управляемых, подвижных носителей телевизионных камер.
Использование в качестве подвижных носителей видеокамер, беспилотных воздушных судов (БВС) малого класса (типа «квадрокоптер», например) в указанных условиях, затруднено из-за их малой грузоподъемности, ведущей к возникновению ряда проблем.
Невозможность применения видеокамеры, оснащенной системой стабилизации ее оптической оси, может быть частично решена путем выбора рационального работы режима подсветки в зависимости от состояния электронного затвора видеокамеры. В работе рассматривается моделирование устройства, анализирующего сигналы, поступающие с электронного затвора камеры и управляющее светодиодами. Для учета задержек сигнала требуется, чтобы светодиоды загорались раньше, чем откроется электронный затвор камеры и погасали после его закрытия (рис.1).
Рис.1. Требуемое преобразование входных импульсов
Кроме того, разрабатываемое устройство должно анализировать скважность импульсов. При скважности импульсов более двух устройство должно переходить в статический режим работы и обеспечивать постоянное свечение светодиодов (так называемый статический режим работы). При уменьшении скважности импульсов менее двух устройство должно снова переключиться в динамический режим работы [3]. Так как первый импульс с электронного затвора камеры только начинает формирование требуемых импульсов, то устройство имеет время выхода на режим равное одному периоду входного сигнала. Электронный затвор (Electronic Shutter Control) — устройство, предназначенное для адаптации к изменениям уровня освещенности матричного приемника (ПЗС или КМОП) видеокамеры. Практически у всех современных видеокамер имеется автоматически электронный затвор (Automatic Shutter Control), изменяющий длительность опросных импульсов матричного приемника в пределах от 1/50 до 1/500000 c [1].
На рис.2 приведена структурная схема устройства, разработанная с учетом всех характеристик и параметров технического задания.
Рис. 2. Структурная схема динамической подсветки для камеры
Устройство формирования импульсов длительности подсветки тип осуществляет формирование (генерацию) импульсов, обеспечивающих протекание тока через светодиоды (излучающие диоды) только тогда, когда электронный затвор находится в открытом состоянии. С учетом запаздывания электрических сигналов при их прохождении через различные электронные устройства, первый импульс в последовательности импульсов электронного затвора эз используется для формирования первого импульса в последовательности импульсов ип, который должен совпадать по времени со вторым импульсом в последовательности импульсов электронного затвора эз.
Устройство, анализирующее скважность импульсов, передает сигнал на коммутатор, который осуществляет переключение между режимами работы подсветки видеокамеры. С коммутатора сигнал передается на драйвер, который обеспечивает необходимый ток в цепи светодиодов.
Для проверки работоспособности программы схема устройства собирается в программе Micro-Cap (рис 3.1) [2].
Рис. 3. Схема, смоделированная в программе Micro-Cap
Работоспособность схемы проверяется в двух режимах статическом и динамическом. Устройство работает в статическом режиме при скважности импульсов больше двух. При этом устройство обеспечивает постоянный ток в цепи светодиодов (рис.4)
Рис. 4. Результат работы устройства в статическом режиме
В динамическом режиме устройство должно обеспечивать требуемый ток в цепи светодиодов на то время, пока электронный затвор камеры открыт (с учетом задержек и требования обеспечение максимальной эффективности использования светодиодов и обеспечения их долговечности) и не подавать ток в цепь светодиодов, если электронный затвор камеры закрыт (рис.5).
Рис. 5. Результат работы устройства в динамическом режиме
Таким образом, была разработана модель устройства, регулирующего источники освещения для обеспечения наиболее эффективного выполнения ими своих функций, а именно: обеспечение требуемой интенсивности свечения светодиода; обеспечение двух режимов работы подсветки: стационарного и динамического, и обеспечение в динамическом режиме требуемой длительности свечения светодиода в зависимости от частоты открытия электронного затвора.
Литература:
- Дополнительные функции и параметры видеокамер [Электронный ресурс] // Концепции безопасности. 2013. URL: http://kb-sb.ru/pub/11/26(дата обращения: 04.03.2016)
- Амелина М. А., Амелин С. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версии 9, 10. [Электронный ресурс]: учеб. пособие / Амелина М. А., Амелин С.А — Электрон. текстовые дан. — СПб.: Лань, 2014. — 632 с.
3. Китаев Ю. В. Основы цифровой техники. Учебное пособие: СПб: СПбГУ ИТМО, 2007, 87 с.
