一种光源电压电流的检测电路和检测方法
阅读说明：本技术 一种光源电压电流的检测电路和检测方法 (Detection circuit and detection method for voltage and current of light source ) 是由 李志荣 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明属于半导体集成电路的技术领域,具体涉及一种光源电压电流的检测电路,包括光源控制器、光源和三芯线,光源控制器设置有主控模块、参数电阻识别模块和光源驱动模块,光源包括参数电阻和LED模块,三芯线设置有RES端、LED+端和LED-端,参数电阻的一端和参数电阻识别模块均与RES端连接,参数电阻的另一端、参数电阻识别模块、光源驱动模块和LED模块均与LED+端连接,光源驱动模块和LED模块均与LED-端连接。本发明可以地准确检测出光源的电压电流,并能够准确地根据检测出来的电压电流输出相应的电压电流,其不仅能够有效地减小光源的体积,还能够有效地提高布线的效率。此外,本发明还提供了一种光源电压电流的检测方法。(The invention belongs to the technical field of semiconductor integrated circuits, and particularly relates to a light source voltage and current detection circuit which comprises a light source controller, a light source and a three-core wire, wherein the light source controller is provided with a main control module, a parameter resistance identification module and a light source driving module, the light source comprises a parameter resistance and an LED module, the three-core wire is provided with an RES end, an LED + end and an LED-end, one end of the parameter resistance and the parameter resistance identification module are connected with the RES end, the other end of the parameter resistance, the parameter resistance identification module, the light source driving module and the LED module are connected with the LED + end, and the light source driving module and the LED module are connected with the LED-end. The invention can accurately detect the voltage and current of the light source and output corresponding voltage and current according to the detected voltage and current, thereby not only effectively reducing the volume of the light source, but also effectively improving the wiring efficiency. In addition, the invention also provides a detection method of the voltage and the current of the light source.)
技术领域
本发明属于半导体集成电路的技术领域，具体涉及一种光源电压电流的检测电路和检测方法。
背景技术
光源是机器视觉行业的核心部件，随着机器视觉行业的发展，人们对机器视觉设备中的光源的要求变得越来越高，与此同时，光源的电压电流也随之变得多种多样，所以，光源控制器因为光源的电压电流的多样性导致它的种类也越来越多，使得多种不同电压电流的光源需要多个光源控制器才能满足需要。
发明人发现了在现有技术中，为了能同时自动识别光源的电压电流，很多时候需要使用多芯线材在光源上放置多个传感器件才能实现，这样不仅会导致光源线直径变大，光源出线口变大，还会影响到光源的体积和增大了现场布线的难度。
为此，亟需提出一种新型的检测电路和检测方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种光源电压电流的检测电路，可以地准确检测出光源的电压电流，并能够准确地根据检测出来的电压电流输出相应的电压电流，其不仅能够有效地减小光源的体积，还能够有效地提高布线的效率，兼具简化光源线材和扩大光源控制器适用范围的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种光源电压电流的检测电路，包括光源控制器、光源和三芯线，所述光源控制器设置有主控模块、参数电阻识别模块和光源驱动模块，所述参数电阻识别模块和所述光源驱动模块均电连接于所述主控模块，所述光源包括参数电阻和LED模块，所述参数电阻电连接于所述LED模块，所述三芯线设置有RES端、LED+端和LED-端，所述LED+端用于向所述LED模块提供电能的正极，所述LED-端用于向所述LED模块提供电能的负极，所述参数电阻的一端和所述参数电阻识别模块均与所述RES端连接，所述参数电阻的另一端、所述参数电阻识别模块、所述光源驱动模块和所述LED模块均与所述LED+端连接，所述光源驱动模块和所述LED模块均与所述LED-端连接。
进一步地，所述主控模块设置有控制单元，所述控制单元具有控制芯片和连接于控制芯片的控制电路，所述参数电阻识别模块和所述光源驱动模块均电连接于所述控制单元。
进一步地，所述参数电阻识别模块包括电阻电压检测模块和恒流源模块，所述电阻电压检测模块分别电连接于所述控制单元和所述恒流源模块，所述参数电阻的一端、所述电阻电压检测模块和所述恒流源模块均与所述RES端连接，所述参数电阻的另一端和所述电阻电压检测模块均与所述LED+端连接。
进一步地，所述电阻电压检测模块设置有第一差分放大单元，所述第一差分放大单元具有运算放大器和连接于运算放大器的差分放大电路，所述第一差分放大单元分别电连接于所述控制单元和所述参数电阻。
进一步地，所述光源驱动模块包括电压调节模块、电流调节模块和光源电压检测模块，所述电压调节模块、所述电流调节模块和所述光源电压检测模块均电连接于所述控制单元和所述LED模块，所述电压调节模块、所述光源电压检测模块和所述LED模块均与所述LED+端连接，所述电流调节模块、所述光源电压检测模块和所述LED模块均与所述LED-端连接。
进一步地，所述电压调节模块设置有正相放大单元，所述正相放大单元具有运算放大器和连接于运算放大器的正相放大电路，所述正相放大单元分别电连接于所述控制单元和所述LED模块。
进一步地，所述电流调节模块设置有负反馈恒流电路，所述控制单元和所述LED模块分别电连接于所述负反馈恒流电路。
进一步地，所述光源电压检测模块设置有第二差分放大单元，所述第二差分放大单元分别电连接于所述控制单元和所述LED模块。
进一步地，所述参数电阻的阻值为0.8KΩ～1.2KΩ，其阻值包括但不限于0.9KΩ、1KΩ和1.1KΩ。
本发明的目的之二在于：提供一种光源电压电流的检测方法，包括以下步骤：
S1、主控模块定时读取参数电阻识别模块的输出电压，判断光源是否接入光源控制器；
S2、所述主控模块计算出参数电阻的阻值R和所述光源的电流I，并根据所述光源的电流I控制光源驱动模块的输出电流也为I；
S3、所述主控模块读取所述光源驱动模块的输出电压Vout，并计算出所述光源的电压V，所述主控模块使所述光源工作在安全的电压电流中，获得检测结果。
进一步地，所述S3还包括，完成检测后，当所述主控模块定时读取所述参数电阻识别模块的输出电压为零时，所述主控模块控制所述光源驱动模块输出恒定的待机电压Vsb和输出恒定的待机电流Isb。
本发明的有益效果在于；1)本发明的光源控制器通过三芯线与光源连接，就可以准确地检测出光源的电压电流，并准确地根据检测出来的电压电流输出相应的电压电流，使控制器的适用范围显著加大；2)本发明的参数电阻识别模块和光源驱动模块均电连接于主控模块，参数电阻分别电连接于参数电阻识别模块和LED模块，LED模块电连接于光源驱动模块，在主控模块的控制下，参数电阻识别模块能够检测识别光源的参数电阻的电压值，从而有效判别光源的连接情况；5)光源驱动模块用于检测和调节光源的电压和电流，能够保障LED模块的正常高效运行，并使检测电路兼具高可控性和高安全性的优点。
附图说明
图1为本发明的检测电路的原理图。
图2为本发明的主控模块的电路示意图。
图3为本发明的参数电阻识别模块的电路示意图。
图4为本发明的光源驱动模块的电路示意图。
图5为本发明的电压调节模块的电路示意图。
图6为本发明的电流调节模块的电路示意图。
图7为本发明的光源电压检测模块的电路示意图。
图8为本发明的检测方法的流程图。
其中：1-光源控制器；2-光源；3-三芯线；11-主控模块；12-参数电阻识别模块；13-光源驱动模块；21-参数电阻；22-LED模块。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图1～8和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
一种光源电压电流的检测电路，如图1所示，包括光源控制器1、光源2和三芯线3，光源控制器1设置有主控模块11、参数电阻识别模块12和光源驱动模块13，参数电阻识别模块12和光源驱动模块13均电连接于主控模块11，光源2包括参数电阻21和LED模块22，参数电阻21电连接于LED模块22，三芯线3设置有RES端、LED+端和LED-端，三芯线3的RES线的两端均为RES端，三芯线3的LED+线的两端均为LED+端，三芯线3的LED-线的两端均为LED-端，LED+端用于向LED模块22提供电能的正极，LED-端用于向LED模块22提供电能的负极，参数电阻21的一端和参数电阻识别模块12均与RES端连接，参数电阻21的另一端、参数电阻识别模块12、光源驱动模块13和LED模块22均与LED+端连接，光源驱动模块13和LED模块22均与LED-端连接，从而有效地简化了光源线材和扩大了光源控制器1的适用范围。
其中，在光源控制器1中，主控模块11设置有控制单元，控制单元具有STM32F103控制芯片和连接于控制芯片的控制电路，如图2所示，控制芯片由3.3V的电压驱动，参数电阻识别模块12电连接于控制单元的RES Volat信号端，光源驱动模块13电连接于控制单元的Volat DAC信号端、Curr DAC信号端和LED Volat信号端。
并且，如图3所示，参数电阻识别模块12包括电阻电压检测模块和恒流源模块，电阻电压检测模块分别电连接于控制单元和恒流源模块，电阻电压检测模块与STM32F103控制芯片的ADC通道1相连，参数电阻21的一端、电阻电压检测模块和恒流源模块均与RES端连接，参数电阻21的另一端和电阻电压检测模块均与LED+端连接，电阻电压检测模块用于检测识别光源2的参数电阻21的电压值。
其中，电阻电压检测模块设置有第一差分放大单元，第一差分放大单元设置有LM258运算放大器、20KΩ的电阻R49、电容值为1nF的C67，第一差分放大单元的放大系数K1为0.5，电阻电压检测模块输出与输入的比值为K1，第一差分放大单元分别电连接于控制单元和参数电阻21。
同时，恒流源模块设置有NPN三极管S9014和电位器WR1，调节WR1可使恒流源模块恒定输出1mA的电流。
如图4～7所示，在光源控制器1中，光源驱动模块13包括电压调节模块、电流调节模块和光源电压检测模块，电压调节模块、电流调节模块和光源电压检测模块均电连接于控制单元和LED模块22，并且，电压调节模块、光源电压检测模块和LED模块22均与LED+端连接，电流调节模块、光源电压检测模块和LED模块22均与LED-端连接。
其中，电压调节模块与STSTM32F103控制芯片的DAC通道1相连，电压调节模块设置有正相放大单元，正相放大单元设置有LM258运算放大器、三极管S9014和三极管BU406，正相放大单元的放大系数为10，正相放大单元分别电连接于控制单元的Volat DAC信号端和LED模块22的LED+信号端。
在光源驱动模块13中，电流调节模块与STSTM32F103控制芯片的DAC通道2相连，电流调节模块设置有负反馈恒流电路，负反馈恒流电路设置有LM258运算放大器和MOS管50N06，控制单元的Curr DAC信号端和LED模块22的LED-信号端分别电连接于负反馈恒流电路。
并且，在光源驱动模块13中，光源电压检测模块与STM32F103控制芯片的ADC通道2相连，光源电压检测模块设置有第二差分放大单元，第二差分放大单元设置有LM258运算放大器、100KΩ的电阻R69、电容值为1nF的C74，第二差分放大单元的放大系数K3为0.1，光源电压检测模块的输出与输入的比值为K3，第二差分放大单元分别电连接于控制单元的LEDVolat信号端、LED模块22的LED+信号端和LED-信号端。
当连接好检测电路后，其检测运行过程如下：
(1)光源控制器1上电时，参数电阻识别模块12的恒流源模块输出恒定的电流Ires为1mAs，主控模块11通过DAC1输出1.2V从而使光源驱动模块13中的电压调节模块输出恒定的待机电压Vsb为12V，主控模块11通过DAC2输出5mV从而使电流调节模块输出恒定的待机电流Isb为10mA。
(2)光源控制器1的主控模块11定时读取参数电阻识别模块12的电阻电压检测模块的输出电压，当读取到的电压为零时表示没有插入光源2，读取到的电压大于零时表示光源2已插入。
(3)当检测到光源2插入时，光源控制器1的主控模块11读取参数电阻识别模块12的电阻电压检测模块的输出电压Vres为0.5V。主控模块11通过Vres÷(K1×Ires)即0.5÷(0.5×0.001)计算出光源中的参数电阻的阻值为1KΩ。主控模块11内部规定了光源2的电流与参数电阻21的比值K2为1，主控模块11通过K2×R即1×1000计算出的光源电流Iled为1000mA，主控模块11根据计算出的光源2的电流为1000mA，通过DAC2输出0.5V从而使光源驱动模块13中的电流调节模块输出电流1000mA。此时主控模块11通过DAC1输出2.5V从而使光源驱动模块13中的电压调节模块输出最大电压Vmax为25V，这时主控模块11读取光源驱动模块13中的光源电压检测模块的输出电压Vout为1.2V，主控模块11通过Vout÷K3即1.2÷0.1计算出光源的电压Vled为12V。光源驱动模块13中的电流调节模块输出1000mA，且要求MOS管50N06的VDS压差保持在0.2V以上，需要的最小压差△V的为(Iled×R67)+VDS即(1×0.5)+0.2等于0.7V。最后主控模块11根据的光源电压Vled为12V，并结合光源驱动模块13中的电流调节模块需要的最小压差△V为0.7V，计算出光源驱动模块13中的电压调节模块需要输出电压为(Vled+△V)即12.7V，并通过DAC1输出1.27V使光源驱动模块13中的电压调节模块输出电压12.7，从而使光源2工作在安全的电压电流中。
(4)当执行完第三步后，光源控制器1的主控模块11定时读取参数电阻识别模块12的电阻电压检测模块的输出电压，当读取到的电压为零时表示没有插入光源2。这时主控模块11通过DAC1输出1.2V从而使光源驱动模块13中的电压调节模块输出恒定的待机电压Vsb为12V，主控模块11通过DAC2输出5mV从而使电流调节模块输出恒定的待机电流Isb为10mA。继续执行第(2)步。
实施例2
一种光源电压电流的检测方法，如图8所示，包括以下步骤：
S1、主控模块11定时读取参数电阻识别模块12的输出电压，判断光源2是否接入光源控制器1；
S2、主控模块11计算出参数电阻21的阻值R和光源2的电流I，并根据光源2的电流I控制光源驱动模块13的输出电流也为I；
S3、主控模块11读取光源驱动模块13的输出电压Vout，并计算出光源2的电压V，主控模块11使光源2工作在安全的电压电流中，获得检测结果，完成检测后，当主控模块11定时读取参数电阻识别模块12的输出电压为零时，主控模块11控制光源驱动模块13输出恒定的待机电压Vsb和输出恒定的待机电流Isb。
显然，本发明的光源控制器只通过三芯线材与光源连接，控制器就可以准确检测出光源的电压电流，并准确根据检测出来的电压电流输出相应的电压电流，不仅使控制器的适用范围有效增大，还有效地减小了光源的体积和提高了布线的效率。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
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