一種積分球控制裝置製造方法
2023-10-09 18:25:44 2
一種積分球控制裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種積分球控制裝置，其包括依次連接的通信控制模塊、DA輸出模塊、運放模塊和LED燈板，通過通信控制模塊選擇通信接口，根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合，DA輸出模塊將地址碼對應的數位訊號轉換成對應等級的電壓，再由運放模塊將所述對應等級的電壓轉換成相應大小的電流輸出給LED燈板，根據相應大小的電流即可調整LED燈的光源亮度和色溫，其能獲得兩組LED色溫值所在區間範圍的高精度色溫控制的穩定光源，適用於對光源色溫要求較為嚴格的測試環境，能實現高精度的光源、色溫、照度值的控制，使用一個光源就能輸出不同等級的光源和色溫，不僅滿足多種測試要求，還方便了攝像頭測試時的光源切換需求。
【專利說明】一種積分球控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電檢測【技術領域】，特別涉及一種積分球控制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著手機的發展，手機的照相功能也不斷發展，客戶對像素大小、相關功能設置等要求也越來越高。其中，手機的攝像頭作為拍照的必備裝置，對其進行相關檢測是很重要的。現有的攝像頭的檢測設備上，不同測試要求需要兩種或者多種特定色溫的高精度光源。現有的LED —致性、特別是色溫規格範圍較寬，可調節性差，輸出精度很難滿足特定的色溫需求，多種色溫的測量需要的多種光源，系統較為複雜。
[0003]因而現有技術還有待改進和提高。
【發明內容】
[0004]鑑於上述現有技術的不足之處，本發明的目的在於提供一種積分球控制裝置，能根據輸入的地址碼生成相應等級的電流來調整LED燈的光源亮度和色溫，大大方便了攝像頭測試時的光源切換操作。
[0005]為了達到上述目的，本發明採取了以下技術方案:
一種積分球控制裝置，設置在手機攝像頭的檢測設備上，用於調控光源亮度和色溫，其包括:
通信控制模塊，用於選擇通信接口，根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合；
DA輸出模塊，用於將地址碼對應的數位訊號轉換成對應等級的電壓；
運放模塊，用於將所述對應等級的電壓轉換成相應大小的電流輸出；
LED燈板，用於裝設若干個LED燈，根據相應大小的電流調整LED燈的光源亮度和色
溫；
所述通信控制模塊、DA輸出模塊、運放模塊、LED燈板依次連接，所述通信控制模塊連接運放模塊。
[0006]所述的積分球控制裝置，其中，所述通信控制模塊包括:
第一通信單元和第二通信單元，用於接收外部輸入的地址碼；
控制單元；用於選擇與第一通信單元連接、或者與第二通信單元連接，根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合；
所述控制單元連接第一通信單元和第二通信單元。
[0007]所述的積分球控制裝置，其中，所述第一通信單元為RS485通信單元，第二通信單元為RS232通信單元。
[0008]所述的積分球控制裝置，其中，所述DA輸出模塊包括第一電阻、第二電阻、MCU和模數轉換器，所述模數轉換器的型號為AD5629RBRUZ，所述模數轉換器的SCL腳連接MCU、還通過第一電阻連接第一電源端，模數轉換器的SDA腳連接MCU、還通過第二電阻連接第一
電源端，模數轉換器的L'DAC腳和腳連接MCU，所述模數轉換器的VreflN/VrefOUT腳連接REF控制端，模數轉換器的VoutA腳、VoutB腳、VoutC腳、VoutD腳、VoutE腳、VoutF腳、VoutG腳、VoutH腳連接運放模塊，模數轉換器的VDD腳連接第一電源端。
[0009]所述的積分球控制裝置，其中，所述DA輸出模塊還包括第一電容和第二電容，所述第一電容串聯在模數轉換器的VreflN/VrefOUT腳與地之間，所述第二電容與第一電容並聯。
[0010]所述的積分球控制裝置，其中，所述DA輸出模塊還包括第三電容和第四電容，所述第三電容串聯在模數轉換器的VDD腳與地之間，所述第四電容與第三電容並聯。
[0011]所述的積分球控制裝置，其中，所述運放模塊包括第三電阻、第四電阻、MOS開關管和運算放大器，所述運算放大器的第一輸入腳連接模數轉換器，運算放大器的第二輸入腳連接MOS開關管的源極，運算放大器的輸出腳連接LED燈板，MOS開關管的源極通過第四電阻接地，MOS開關管的柵極通過第三電阻接地、還連接控制單元，MOS開關管的漏極連接LED燈板。
[0012]所述的積分球控制裝置，其中，所述LED燈板為環形光源板，LED燈板上設置有多個LED燈，每4個LED燈串聯為一 LED燈組、呈環形分布在LED燈板上。
[0013]所述的積分球控制裝置，其中，所述LED燈組中的4個LED燈均勻分布在LED燈板上。
[0014]相較於現有技術，本發明提供的積分球控制裝置，通過通信控制模塊選擇通信接口，根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合，DA輸出模塊將地址碼對應的數位訊號轉換成對應等級的電壓，再由運放模塊將所述對應等級的電壓轉換成相應大小的電流輸出給LED燈板，根據相應大小的電流即可調整LED燈的光源亮度和色溫，其能獲得兩組LED色溫值所在區間範圍的高精度色溫控制的穩定光源，適用於對光源色溫要求較為嚴格的測試環境，能實現高精度的光源、色溫、照度值的控制，使用一個光源就能輸出不同等級的光源和色溫，不僅滿足多種測試要求，還方便了攝像頭測試時的光源切換需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明積分球控制裝置的結構框圖。
[0016]圖2為本發明積分球控制裝置中DA輸出模塊的電路圖。
[0017]圖3為本發明積分球控制裝置的運放模塊中一個運放驅動電路的電路圖。
[0018]圖4為本發明積分球控制裝置中第一較佳實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]本發明提供一種所述的積分球控制裝置，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0020]請參閱圖1，其為本發明積分球控制裝置的結構框圖。如圖1所示，本發明的積分球控制裝置設置在手機攝像頭的檢測設備上，其包括通信控制模塊10、DA輸出模塊20、運放模塊30和LED燈板40，所述通信控制模塊10、DA輸出模塊20、運放模塊30、LED燈板40依次連接，所述通信控制模塊10連接運放模塊30。所述通信控制模塊10用於選擇通信接口，根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合；DA輸出模塊20將地址碼對應的數位訊號轉換成對應等級的電壓信號，再通過運放模塊30將所述電壓信號轉換成相應大小的電流輸出給LED燈板40 ；LED燈板40上裝設有若干個LED燈，根據相應大小的電流來調整LED燈的光源亮度和色溫。
[0021]本實施例中，所述積分球控制裝置調控LED燈板40上的LED燈的光源亮度和色溫時，以預設的兩組LED色溫值為調節範圍，即色溫調節的範圍可以從LED低色溫的值(如2700K)到LED高色溫的值(如5700K)。通過通信控制模塊10和DA輸出模塊20的控制可使調節精度達到0.2%的步進精度，能獲得兩組LED色溫值所在區間範圍的高精度色溫控制的穩定光源，適用於對光源色溫要求較為嚴格的測試環境，能實現高精度的光源、色溫、照度值的控制，使用一個光源就能輸出不同等級的光源和色溫，不僅滿足多種測試要求，還方便了攝像頭測試時的光源切換需求。
[0022]其中，所述通信控制模塊10包括第一通信單元110、第二通信單元120和控制單元130，所述控制單元130連接第一通信單元110和第二通信單元120。所述第一通信單元110和第二通信單元120均用於接收外部輸入的地址碼。本實施例中，所述第一通信單元110為RS485通信單元，可與PC機連接，由PC機接收用戶輸入的操作指令生成地址碼、並傳輸給第一通信單元110。第二通信單元120為RS232通信單元或USB接口單元，可連接外設來傳輸地址碼。控制單元130中設置有一個多路撥碼開關來選擇需要的通信接口，即通過該多路撥碼開關可以選擇與第一通信單元連接、或者與第二通信單元連接。連接後根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合(具體實施時可為一串碼值，包括控制的對象、需要的光源色溫的等級)。也即是說，所述積分球控制裝置包括兩個通信接口、即RS485通信單元(採用RS485總線通信)和RS232通信單元，具體操作時選擇其中一個通信接口連接，接收外部輸入的地址碼來實現多個積分球的聯機控制，根據不同的地址碼設置積分球的地址組合來實現特定積分球的控制，由後續模塊轉換成相應大小的電流來控制光源亮度的亮度等級和色溫值。
[0023]請同時參閱圖2，所述DA輸出模塊20包括第一電阻R1、第二電阻R2、MCU和模數轉換器Ul，所述模數轉換器Ul的型號為AD5629RBRUZ，所述模數轉換器Ul的SCL腳(即第16引腳)連接MCU、還通過第一電阻Rl連接第一電源端VCCl (本實施例中為5V)，模數轉換器Ul的SDA腳(即第15引腳)連接MCU、還通過第二電阻R2連接第一電源端VCC1，模數轉
換器Ul的LDAC腳(即第I引腳)和CLRiP (即第9引腳)連接MCU,所述模數轉換器Ul的VreflN/VrefOUT腳(即第8引腳)連接REF控制端REF_INPUT，模數轉換器的VoutA腳卿第4引腳)、VoutB腳(即第13引腳)、VoutC腳(即第5引腳)、VoutD腳(即第12引腳)、VoutE腳(即第6引腳)、VoutF腳(即第11引腳)、VoutG腳(即第7引腳)、VoutH腳(即第10引腳)連接運放模塊30，模數轉換器的VDD腳(即第3引腳)連接第一電源端VCCl。模數轉換器的AO腳(即第2引腳)接地。
[0024]所述第一電阻Rl和第二電阻R2為上拉電阻，MCU不工作時將模數轉換器Ul的SCL腳和SDA腳上拉為高電平；當MCU工作時，模數轉換器Ul的SCL腳、SDA腳、VreflN/VrefOUT
腳、LDAC腳和is腳輸入相關數據、基準電壓和控制信號。即MCU將地址碼轉換成對應的數位訊號通過I2C (SMBUS)總線傳輸給模數轉換器U1，模數轉換器Ul將數位訊號轉換成對應等級的電壓信號，輸出8通道(即VoutA腳1utH腳)的高精度相應等級的電壓給運放模塊。
[0025] 為了提高輸出電壓的精度，需要確保基準電壓信號(從VreflN/VrefOUT腳輸入)的穩定性，所述DA輸出模塊還包括第一電容Cl和第二電容C2,所述第一電容Cl串聯在模數轉換器的VreflN/VrefOUT腳與地之間，所述第二電容C2與第一電容Cl並聯，起到濾波、去噪、平滑波形的作用。
[0026]為了使模數轉換器Ul能正常工作，需確保工作電壓(從VDD腳輸入)的穩定，所述DA輸出模塊還包括第三電容C3和第四電容C4，所述第三電容C3串聯在模數轉換器的VDD腳與地之間，所述第四電容C4與第三電容C3並聯。
[0027]本實施例中，所述LED燈板40為環形光源板，LED燈板上設置有多個LED燈，每4個LED燈串聯為一 LED燈組、呈環形分布在LED燈板上。所述運放模塊內設置有8路獨立的運放驅動電路，其分別與VoutA腳1utH腳連接，能將8通道高精度電壓信號分別轉換成對應的電流輸出給8組LED燈。由於8路運放驅動電路的結構相同，本實施例以與VoutA腳連接的運放驅動電路輸出電流給一組LED燈(即4個LED燈串聯)為例來闡述。
[0028]本實施例中，所述控制單元130中還設置有一MCU，其型號選擇C8051F410為較佳，此處對其型號不作限定。該MCU的OUTPUT IO腳輸出對應的高低電平來控制每個LED燈組電路迴路的通斷。請同時參閱圖3，所述運放驅動電301包括第三電阻R3、第四電阻R4、M0S開關管Q和運算放大器U2，所述運算放大器U2的第一輸入腳(即引腳3，也叫INA+端)連接模數轉換器的VoutA腳，運算放大器U2的第二輸入腳(即引腳2，也叫INA-端)連接MOS開關管Q的源極，運算放大器的輸出腳(即引腳1、也叫OA端)連接LED燈板上一 LED燈組401的正極LED1+，M0S開關管Q的源極通過第四電阻R4接地，MOS開關管Q的柵極通過第三電阻R3接地、還連接控制單元中MCU的OUTPUT IO腳，MOS開關管Q的漏極連接LED燈板上一 LED燈組401的負極LED1-。運算放大器U2的引腳8連接第二電源端VCC2(為15V)，其引腳4連接第三電源端VCC3 (為-15V)。所述1^0燈組401由4個1^0燈(0)1、0)2、0)3、LD4)串聯，其結構如圖3所示。
[0029]MCU將地址碼轉換成對應的數位訊號通過I2C總線傳輸給模數轉換器U1，模數轉換器Ul將數位訊號轉換成對應等級的電壓信號CHf CH8，從VoutA腳1utH腳分別輸出給運放模塊的8路運放驅動電路，模數轉換為對應大小的電流輸入給對應的LED燈組(4個串聯的LED燈);同時，MCU的OUTPUT 10腳輸出對應的電平信號(即信號CH1_(TCH8_C，高電平有效)使MOS開關管Q導通，使LED燈組形成到地迴路，通過電流點亮LED燈，從而實現了將地址碼轉換成相應大小的電流的高精度轉換和控制，且調節精度可達到0.2%的步進精度。
[0030]在具體實施時，所述LED燈組中的4個LED燈各相隔90°均勻分布在LED燈板上。每一通道LED光源依次順序排列，依次相隔11.25度，均勻排列於環形光源板上。如圖4所示，共64顆LED燈均勻分布於圓環燈板上；其中，色溫為2700K和5000K的LED燈各32顆。同一色溫LED燈相隔11.25度，在發光時能得到跟均勻的色溫和亮度分布。按照2700K、5000K、2700K、5000K這種交叉分布方式排列LED燈。
[0031]為了提高控制精度，本實施例中採用的模數轉換器為12bit以上精度的多路DA晶片，運算放大器為高精度的恆流源轉化晶片。整體設計精度滿足1024等級的電流輸出需求。通過利用預設的兩組LED色溫值的1024等級的電流輸出範圍，可調節LED的色溫的輸出係數， 使兩種LED的最大等級亮度輸出照度相同，並以此照度作為2種LED色溫的總的混合最大等級照度值。調節兩種LED (例如色溫為2700K和5700K的兩種LED燈)的比例，得到千分步進的色溫調節。利用1024等級的電流縮放可以調節總的輸出電流輸出實現照度的控制，並以此建立2個基本調節函數:色溫調節和照度比例輸出。通過實驗得到的模型數據獲取特定的1500點實際設定的照度色溫數據所對應的基本函數參數。通過實驗數據建立二維數組表格，分區線性化並實行分區軟體矯正。得到色溫和照度同時控制的高精度函數。
[0032]其中，根據測試的1500個點的數據，分別截取相同數量的色溫數據和亮度數據做成2個數組表格。如表格I顯不的色溫數據。表格2和表格3從測試的1500個點中選取多個採樣點的數據來顯示色溫與照度(即亮度)的對照關係，X軸(單位為lux)上的採樣點和Y軸(單位K)上的採樣點如表格2和表格3所示。
[0033]具體實施時，若需要輸出一個色溫是3555K、照度是36661ux的光源時。控制單兀可以通過上述表格進行如下計算:
1、根據輸入的色溫和照度從表格中找到相關的色溫對應點。如Xl (658)、Yl (537)對應3393K和3624K分別在3500 Iux上的設置的色溫函數參數。X2 (660)、Y2 (537)對應3393K和3624K分別在4000 Iux上的設置的色溫函數參數。
[0034]2、計算在3555K、3666 lux時的色溫函數參數。
[0035]通過上述的X1、Y1，X2、Y2進行如下計算:
(I)計算36661uX照度下分別在3393Κ的設定值XX和3624Κ的設定值YY:
XX=Xl+ ((3666-3500) / (4000-3500)) * (Χ2-Χ1) =658.664，取整數為 659。
[0036]YY=Yl+((3666-3500)/(4000-3500))* (Υ2-Υ1)=537。
[0037](2)根據計算出的XX和YY計算3666 Iux在3555Κ色溫時函數的設定值K-SET。
[0038]K-SET=XX- (XX-YY) *((3555-3393)/(3624-3393))=659-122*(162/231)=573.44，取整為573，此值為色溫函數的參數。
[0039]3、計算 3555Κ(在 3393Κ 與 3624Κ 之間)、3666 Iux(在 3500 Iux 與 4000 Iux 之間)
時的照度(即亮度)函數參數。
[0040]從表格2、3 中找出相關的照度參數 Χ3(402)、Υ3(390) ;Χ4 (469)、Υ4 (453)。
[0041](3)計算3555Κ色溫下分別在35001ux的設定值XYl和40001ux的設定值XY2: XY1=X3- ((3555-3393) / (3624-3393)) * (Χ3-Υ3) =402-162/231*12=393.584，取整數為
394。
[0042]ΧΥ2=Χ4-((3555-3393)/(3624-3393))*(Χ4-Υ4)=469-162/231*16=457.779，取整數為458。
[0043](4)根據計算出的XYl和ΧΥ2計算36661UX在3555Κ色溫時照度的函數的設定值L-SET。
[0044]L-SET=XYl+((ΧΥ2-ΧΥ1)/(4000-3500))* (3666-3500)=659-122*(162/231)=573.44，取整為573。
【權利要求】
1.一種積分球控制裝置，設置在手機攝像頭的檢測設備上，用於調控光源亮度和色溫，其特徵在於，包括: 通信控制模塊，用於選擇通信接口，根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合； DA輸出模塊，用於將地址碼對應的數位訊號轉換成對應等級的電壓； 運放模塊，用於將所述對應等級的電壓轉換成相應大小的電流輸出； LED燈板，用於裝設若干個LED燈，根據相應大小的電流調整LED燈的光源亮度和色溫； 所述通信控制模塊、DA輸出模塊、運放模塊、LED燈板依次連接，所述通信控制模塊連接運放模塊。
2.根據權利要求1所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述通信控制模塊包括: 第一通信單元和第二通信單元，用於接收外部輸入的地址碼； 控制單元；用於選擇與第一通信單元連接、或者與第二通信單元連接，根據外部輸入的地址碼設置積分球的地址組合； 所述控制單元連接第一通信單元和第二通信單元。
3.根據權利要求2所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述第一通信單元為RS485通信單元,第二通信單元為RS232通信單元。
4.根據權利要求1所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述DA輸出模塊包括第一電阻、第二電阻、MCU和模數轉換器，所述模數轉換器的型號為AD5629RBRUZ，所述模數轉換器的SCL腳連接MCU、還通過第一電阻連接第一電源端，模數轉換器的SDA腳連接MCU、還通過第二電阻連接第一電源端，模數轉換器的腳和(SI:腳連接MCU，所述模數轉換器的VreflN/VrefOUT腳連接REF控制端，模數轉換器的VoutA腳、VoutB腳、VoutC腳、VoutD腳、VoutE腳、VoutF腳、VoutG腳、VoutH腳連接運放模塊，模數轉換器的VDD腳連接第一電源端。
5.根據權利要求4所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述DA輸出模塊還包括第一電容和第二電容，所述第一電容串聯在模數轉換器的VreflN/VrefOUT腳與地之間，所述第二電容與第一電容並聯。
6.根據權利要求5所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述DA輸出模塊還包括第三電容和第四電容，所述第三電容串聯在模數轉換器的VDD腳與地之間，所述第四電容與第三電容並聯。
7.根據權利要求6所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述運放模塊包括第三電阻、第四電阻、MOS開關管和運算放大器，所述運算放大器的第一輸入腳連接模數轉換器，運算放大器的第二輸入腳連接MOS開關管的源極，運算放大器的輸出腳連接LED燈板，MOS開關管的源極通過第四電阻接地，MOS開關管的柵極通過第三電阻接地、還連接控制單元，MOS開關管的漏極連接LED燈板。
8.根據權利要求1所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述LED燈板為環形光源板，LED燈板上設置有多個LED燈，每4個LED燈串聯為一 LED燈組、呈環形分布在LED燈板上。
9.根據權利要求8所述的積分球控制裝置，其特徵在於，所述LED燈組中的4個LED燈均勻分布在LED燈板上。
【文檔編號】H05B37/02GK103997833SQ201410238157
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】趙亞平 申請人:深圳科瑞技術股份有限公司