解决视觉盲区：矿用视频对讲系统的电路设计_暗记_电路

矿用视频对讲系统的电路设计

视频掌握箱紧张由 DC /DC 电源模块、本安电源模块、硬盘录像机、视频隔离器和固态继电器等组成，如图 2 所示。
视频掌握箱采取 DC24V 电源供电，通过 DC /DC 模块将 24V 电压降压为 12V，为硬盘录像机进行供电。
本安电源模块输出为 5V，为摄像头和显示器进行供电。
硬盘录像机采取非本安电路设计，无法与本安型摄像头直接连接利用，必须利用视频隔离器进行本安与非安旗子暗记隔离才能知足防爆哀求，视频隔离器的输入输出端至少要知足1500VAC 的隔离耐压哀求。
考虑到移动设备的振动性，选用固态硬盘进行视频存储。
图 2 中 X+和 X－分别连接倒车灯的电源正负极，当车辆倒车时，固态继电器由常闭触点切换至常开触点，显示屏画面由车厢画面切换为倒车画面，固态继电器不仅可以实现视频切换的功能，而且还能知足非安掌握旗子暗记与本安视频旗子暗记之间的隔离耐压哀求。

红外补光摄像头采取本安电路设计，由摄像头模组和红外补光灯两部分组成。
摄像头模组电气事理如图 3 所示，5V 本安电源经由防倒流保护电路和双重限压保护电路后给图像处理电路供电。
图像处理电路中电源管理单元将 5V 电压降为 3. 3V 和 1. 2V为其他单元供电，图像传感器选用索尼 IMX385，该传感器为 CMOS 有源像素型固态图像传感器，具备高灵敏度、低暗电流、无污迹等特点，物理照度:彩色为 0. 005Lux@ F1. 0，黑白为 0. 002Lux@ F1. 0，合营利用 F1. 0 大通光量镜头，纵然在低光照条件下，成像效果也是相称的出众，非常适宜于井下阴郁环 境 中 使 用。
图像处理的主控芯片选用海思3516EV300，基于 Cortex －A7 内核，主频最高可达900MHz，数据缓存和指令缓存为 32kB，赞助缓存128kB，支持 8 /10 /12bit ＲGB Bayer DC 时序视频输入，支持 BT. 1120 输入，处理器内部集成了 ISP，可以完成 Bayer 图到 YUV 的格式转换，同时可以对输入图像进行去噪、坏点校正、强光抑制、镜头畸变校正、数字防抖等操作，视频编码器支持 H. 264、H. 265、JPEG、MGPEG 等多种格式。
Hi3516EV300内置 1Gbit DDＲ3 SDＲAM 用于运行嵌入式 Linux，同时外接一块 256Mbit 的 SPI NOＲ Flash 用于存放勾引Linux 启动的 u －boot、Linux 内核镜像、文件系统。
图像处理后的视频旗子暗记较弱，经由输出旗子暗记放大电路后对外输出 CVBS 旗子暗记。

煤矿井下光照强度不敷，对摄像头所采集到的图像质量造成了很大影响，须要考虑额外补光来改进图像质量，但是白光补光较为刺眼，以是选择红外补光，红外补光灯电气事理如图 4 所示，采取 5V 本安电源供电，光敏电阻 CDS 在强光条件下，阻值仅有几百至数千欧姆，在阴郁环境下，阻值可达几兆欧姆，以是，在正常光照环境下，光敏电阻阻值较小，与 Ｒ1 电阻进行分压时，险些所有电压全部加在 Ｒ1 两端，这就导致三极管 Q1 基极电位太高，无法导通，当光照强度降落时，光敏电阻的阻值增大，三极管 Q1 基极电位减小，当发射极正偏时，三极管导通，红外发光管点亮。
该红外补光灯在地面时处于关闭状态，在井下阴郁环境中自动开启，为摄像头供应光照。

液晶显示器采取本安电路设计，电气事理如图 5所示，由视频掌握箱供应 DC5V 本安电源供电，5V 本安电源经由防倒流保护电路和双重限压保护电路后给图像处理电路供电。
图像处理电路中电源管理单元将5V 电压降为 3. 3V、2. 5V 和 1. 2V 为其他单元供电，液晶显示屏驱动单元选用仿照液晶电视驱动芯片TSUMV29LU 作为主控芯片，该芯片集成度高、功能强大、性价比高，支持 PAL、NTSC、SECAM 制式解调，兼容 ＲF、CVBS、YPBPＲ、VGA、HDMI1. 4 旗子暗记输入，标置 2×8W 的 D 类功放，可输出标清、高清的LVDS 旗子暗记。
背光驱动采取恒流电路，由主控芯片TSUMV29LU 掌握背光驱动电路的通断，从而掌握背光灯的开启，为知足本安电路设计哀求，背光驱动电路须要增加 限 压 限 流 保 护。
液晶显示屏选用奇美EJ070NA－01J 7 寸 TFT 屏，分辨率为 1024×600，背光灯功耗为 1. 6W，面板功耗为 0. 45W。

车载通信机电路分为音频采集与前置放大电路和音频功率放大电路。
音频采集与前置放大电路如图 6 所示，手麦采取本安电路设计，非安 12V 电源经由隔离变压器 N5 进行隔离，而后再经由自规复保险 F1 的限流保护和稳压二极管 VD2、VD3 的限压保护，为手麦进行供电，当按下手麦上的对讲按钮时，ib－I 和 ib－O 短接，固态继电器 N4 导通，由麦克输入至 MIC+和 MIC－两端的旗子暗记经由 T2 隔离变压器后输入至前置放大电路，经由前置放大电路对旗子暗记进行放大处理后从 AFO 端输出。
前置放大电路利用MC4558 低噪声双运算放大器，内含相位补偿回路，速率高，频带宽。

音频功率放大电路如图 7 所示，选用 NXP 公司生产的 TDA8932BT 高效率 D 类音频功率放大器，该芯片功耗低，发热小，无需增加散热装置。
麦克所采集的音频旗子暗记经由前置放大电路后从 AFO 端输出，并从音频功率放大电路的 AFI 端输入，经由功率放大后再通过 T1 隔离变压器输出至 5Ω8W 的防水喇叭，并且在喇叭旗子暗记输入端串并联 4 个二极管1N4737A，实现双重双向稳压保护。

驾驶室内车载通信机的音频采集与前置放大电路的旗子暗记输出端与车厢车载通信机的音频功率放大电路的旗子暗记输入端连接，当驾驶室司机讲话时，车厢内车载通信机发生发火声音，同理，当车厢职员讲话时，驾驶室内车载通信机发生发火声音。
车载通信机分为全双工和半双工两种事情模式，当音频采集与前置放大电路中的 XS3 端子短接时，车载通信机为全双工模式，当XS3 端子断开时，车载通信机为半双工模式。

1)比较于倒车雷达，视频赞助系统可以更加直不雅观地看清车辆后方的障碍物情形，避免碰撞事件发生。

2)通过车厢摄像头，司机可以不雅观察车厢内人员活动情形以及职员高下车情形，担保职员高下车的安全。

3)倒车画面自动切换，简化了司机的操作，更加自动化、人性化。

4)视频数据实时存储，而且存储韶光长达1个月，事件发生后可以作为事件任务认定的依据。

5)车载通信机实现了司机与车厢职员的实时对讲，结束了双方靠敲玻璃、晃灯的互换办法。