Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Телевизионная камера.

Это устройство, которое преобразует оптическое изображение наблюдаемого объекта в электрический видеосигнал. Телевизионная камера является важным элементом системы, так как именно с нее в систему поступает первичная информацию об объекте. Камера представляет собой электронную плату, на которой размещены чувствительный элемент - матрица, выполненная на приборах с зарядовой связью (ПЗС - матрица), и объектив. Видеокамера может быть использована любая из доступных на рынке.

Линия передачи может быть коаксиальным или двухпроводным кабелем с вносимым затуханием до 16 дБ на частоте 5 МГц. Длина линии напрямую зависит от параметров используемого кабеля. В справочных данных на кабель всегда приводится величина затухания а(дБ/м) на метр длины при заданной частоте. Т.к. указанная частота не всегда равна 5 МГц, пересчет можно произвести по формуле:

_,где

-полное затухание в линии на заданной частоте;

-длина линии;

-частота;

-постоянная затухания, не зависящая от частоты.

Если длина линии невелика - до 300м, то можно использовать коаксиальный кабель, а если значительная - более 300 м, то имеет смысл для передачи видеосигнала воспользоваться двухпроводным кабелем ввиду его большей помехозащищенности.

Если осуществляется передача видеосигнала по симметричной подвухпроводной линии, то к камере необходимо подключить устройство преобразования видеосигнала. Это может быть покупное готовое устройство, так как практически любая фирма производящая оборудование для систем видеонаблюдения выпускает такие преобразователи. В нашем случае в целях минимизации затрат мы используем следующую схему с видеотрансформатором

Рис. 2.1 Схема с видеотрансформатором.

Величина сопротивления R зависит от волнового сопротивления кабеля Z0 и определяется по формуле:

Для развязки по постоянному току используется конденсатор емкостью 220мкФ.

Блок видеоусилителя-корректора предназначен для коррекции ослабления высокочастотных составляющих сигнала в линии передачи, чтобы обеспечить передачу ГЩТС в полосе частот 0-5 МГц без заметных искажений изображения на выходе системы.

Рассмотрим некоторые требования к этому блоку:

1. видеоусилитель-корректор должен обеспечивает прием как асимметричного видеосигнала, передаваемого по коаксиальному кабелю, так и симметричного сигнала, передаваемого по витой паре.

2. Должна обеспечиваться коррекция затухания в кабеле на частоте 5 МГц до 16 дБ.

3. видеоусилитель-корректор должен осуществлять гальваническую развязку между передающим и приемным оборудованием.

С учетом этих требований построена структурная схема видеоусилителя-корректора.

Входной каскад должен содержать видеотрансформатор для гальванической развязки. Так как для передачи могут использоваться разные типы кабелей, то в первом каскаде осуществляется согласование входного сопротивления усилителя с волновым сопротивлением кабеля для минимизации запаздывающих переотражений. Для этого должен быть предусмотрен переключатель, с помощью которого можно установить входное сопротивление равным 40, 76 и 120 Ом.

После входного каскада расположен каскад частотной коррекции. При распространении по кабелю сигнал затухает, и затухание это частотно- зависимое. Чтобы на входе устройства отображения получить сигнал с наименьшими искажениями необходимо, чтобы АЧХ усилителя была обратна АЧХ линии передачи. Каскад должен осуществлять коррекцию в области низких 0 - 1 МГц; средних 1 - 2,5 МГц и высоких частот 2,5-5 МГц.

Далее расположен каскад регулировки усиления. Назначением регулировки усиления является установка оптимального уровня выходного сигнала. Регулировка усиления может быть переведена в ручной или автоматический режим с помощью переключателя. Если размах сигнала на входе меняется, необходимо использовать автоматическую регулировку усиления. Для этой цели схема АРУ отслеживает амплитуду импульсов строчной синхронизации, так как в отличие от сигнала изображения, амплитуда которого постоянно меняется, у синхроимпульсов она должна всегда оставаться постоянной.

Далее расположен каскад фиксации уровня. Кроме частот содержащихся в спектре видеосигнала и определяющих передаваемое изображение, сигнал содержит низкие частоты в пределах 1-3 Гц. Эти частоты характеризуют изменение фона изображения и являются средней составляющей сигнала. При изменении характера изображения изменяется и величина средней составляющей. Чтобы распределение уровней яркости изображения соответствовало распределению уровней яркостей объекта, видеоусилители телевизионного тракта, помимо спектра частот сигнала должны пропускать также и частоты средней составляющей. Однако в первой же цепи межкаскадной связи постоянная составляющая видеосигнала пропадает. Униполярный сигнал превращается в биполярный и при этом нарушается распределение яркостей на передаваемом изображении. Для восстановления средней составляющей применяются специальные схемы фиксации.

В видеоусилителе предусмотрен блок распознавания наличия видеосигнала. При наличии синхросмеси загорается светодиод Д292.

Видеосигнал с выхода видеоусилителя-коректора подаетcя на устройство отображения информации - монитор. Тип монитора можно выбрать из соответствующих таблиц в Интернет и других источниках информации.

1. Техническое описание и расчет принципиальной схемы

Электрическая принципиальная схема видеоусилителя-корректора приведена в приложении 1.

Питание усилителя осуществляется через стабилизатор на микросхеме КР142ЕН8Б с выходным стабилизированным напряжением 12В. Диапазон входного напряжения 14-35В. Элементы L4 на выходе стабилизатора и L1, С2 в цепи питания входного каскада предназначен для ослабления высокочастотных помех и пульсаций с блока питания.

Для согласования входа усилителя с входным сопротивлением кабеля предусмотрен набор сопротивлений R1-R6. Волновое сопротивление может быть выбрано равным 40,75,124 Ом и устанавливается переключателем S1.

На входе видеоусилителя-корректора установлен видеотрансформатор, который осуществляет переход от симметричного сигнала к униполярному, гальваническую развязку с линией передачи и защиту от перенапряжений. Для более полного подавления синфазной помехи при передаче по витой паре используется симметрирующий переменный резистор R7, выравнивающий асимметрию кабелей витой пары.

Входной каскад на транзисторах VT1 и VT2 должен обладать маленьким входным сопротивлением, чтобы это входное сопротивление не влияло на согласование входа видеоусилителя-корректора с линией связи. Это достигается введением параллельной отрицательной обратной связи по току, благодаря которой входной каскад работает в режиме преобразования ток- напряжение. Также уменьшению входного сопротивления способствует согласующий трансформатор Т1. Для задания режима работы входного каскада по постоянному току и стабилизации положения рабочей точки к цепи эмиттера VT213 подключены переменное сопротивление R12, резистор R14 и термистор R13.

После входного каскада следует эмиттерный повторитель на транзисторе VT3, который осуществляет согласование выходного сопротивления входного каскада с входным сопротивлением следующего каскада.

В усилителе предусмотрена 3-диапазонная коррекция спада АЧХ. Каскад коррекции АЧХ выполнен на транзисторе VT4, включенном по схеме с общим эмиттером с тремя корректирующим RC цепочками, включенными в цепь эмиттера параллельно резистору эмиттерной стабилизации R16 через разделительный конденсатор СЗ. Каждая RC цепь содержит варикап, включенный последовательно с сопротивлением, номинал которого выбран в зависимости от диапазона частот, в котором должна осуществлять подстройку эта цепочка. При наибольшем значении приложенного обратного напряжения 12 В, устанавливаемого с помощью потенциометра, емкость варикапа минимальна, сопротивление RC цепочки максимально, и усиление каскада для соответствующего диапазона частот минимально. При уменьшении постоянного напряжения, подаваемого на варикап, емкость последнего увеличивается, модуль импеданса корректирующей цепи уменьшается, и усиление каскада в соответствующем диапазоне частот растет. Максимальное усиление на частоте 5 МГц составляет 16 дБ.

Следующий каскад на транзисторе VT5 представляет собой эмиттерный повторитель, после которого включен режекторный фильтр на элементах Г2, С4, R28, ослабляющий частотные составляющие в диапазоне 6-14 МГц. Эти составляющие, имеющиеся в ТВ сигнале как вследствие того, что они были недостаточно подавлены в ТВ камере, так и вследствие помех в канале связи и шумов входного каскада, также усиливаются корректирующим каскадом. Поэтому их необходимо ослабить. С сопротивления R29 снимается результирующий видеосигнал.

Далее следует каскад регулировки усиления на транзисторе VT6, который может работать в режиме ручной или автоматической регулировки. Выбор режима осуществляется переключателем S2. В режиме ручной регулировки необходимое усиление устанавливается переменным резистором R71. При уменьшении величины сопротивления R71 уменьшается усиление каскада.

В режиме автоматической регулировки усиление зависит от величины строчных синхроимпульсов, размах которых должен быть постоянным. Транзистор VT16 открывается отрицательными импульсами строчной синхронизации. При увеличении размаха этих импульсов увеличивается положительное напряжение на интегрирующей емкости С20. При этом возрастает ток эмиттера транзистора VT17, нагрузкой которого является резисторный оптрон ОП1. Сопротивление фоторезистора в оптроне уменьшается, в результате чего уменьшается усиление каскада на транзисторе VT6. Уровень выходного сигнала каскада автоматической регулировки синхроимпульсов устанавливается резистором R67. Диод VD8 служит для термостабилизации, а стабилитрон VD7 - для смещения постоянного уровня выходного ТВ сигнала, поступающего на каскад АРУ.

Каскад на транзисторе VT7 дает усиление примерно в 2 раза, компенсируя ослабление сигнала в предыдущем регулируемом каскаде. На транзисторе VT8 построен эмиттерный повторитель. Транзистор VT9 обеспечивает необходимое положение рабочей точки транзисторов VT6, VT7, VT8.

В устройстве должны быть узлы, выполняющие функции формирования управляющих импульсов для схемы управляемой фиксации уровня гашения и опознавания наличия синхросигнала. Для выполнения обеих этих функций используем микросхему LM1881 фирмы National Semiconductors. От отечественных микросхем подобного назначения эта ПС отличается значительно меньшим числом выводов и почти полным отсутствием внешних дискретных элементов.

ИС LM1881 предназначена для выделения сигналов синхронизации из композитного видеосигнала. Входной сигнал должен иметь положительнуюполярность (увеличение напряжения сигнала соответствует увеличению яркости) и размах от пика до пика от 0.5 В до 2 В. LM1881 работает от единственного источника напряжения питания от 5 В до 12 В. Требуемые внешние компоненты - ёмкость для фильтрации питания, разделительная ёмкость на входе и единственный резистор, который устанавливает внутренние уровни тока, позволяя приспосабливать LM1881 для входных сигналов со строчными частотами, отличающимися от 15.625 кГц.

ИС формирует четыре главных синхронизирующих сигнала: смесь синхроимпульсов (ССП); синхроимпульс полей; строб-импульс вспышки сигнала цветности; сигнал чётного/нечётного поля. Последний показывает, какое поле чересстрочного видеосигнала присутствует на входе.

Таблица 3.1 Предельно допустимые параметры

Параметр	Значение
Напряжение питания	13.2В
Входное напряжение	ЗВ
	(Vcc=5V)
	6В
	(Vcc=8V)
Выходной ток	выводы 1,3, 5: 5 мА
	вывод 7: 2 мА
Рассеиваемая мощность	1100 мВт
Диапазон рабочих температур	0°С - +70°С
Диапазон температур хранения	-65°С-+150°С
Электростатическая устойчивость	2 кВ

В разрабатываемом устройстве выходные сигналы LM1881 используются не совсем точно по назначению. Для управления схемой фиксации уровня гашения на полевом транзисторе VT10 применен сигнал строб-импульсов вспышки. Это оправдано, так как указанные строб- импульсы расположены на задней площадке строчных гасящих импульсов, уровень которой равен уровню гашения в видеосигнале. Управляющие строб-импульсы положительной полярности поступают на затвор Т10 и отпирают его на время действия импульса. Напряжение фиксации устанавливается с помощью делителя напряжения на резисторах R44 и R45.

Также в видеоусилителе-корректоре предусмотрена неуправляемая схема фиксации уровня на диоде VD5 с делителем напряжения на R41 и R42. Эта схема работает все время, в то время как управляемая схема привязки может подключаться и отключаться переключателем S3.

Характеристики

Список файлов ВКР