कैमरा कोणीय नियंत्रण

समस्या कथन:

एक स्थिर वीडियो कैमरा का लाभ यह है कि यह आपको एक ही मॉनिटर करने की अनुमति देता है, संरक्षित स्थान का एक निश्चित ठोस कोण।

PTZ कैमरे का लाभ यह है कि यह आपको अंतरिक्ष के ठोस कोण को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, जिसे ऑपरेटर द्वारा दूरस्थ रूप से बदला जा सकता है।

एक PTZ कैमरे की कीमत स्थैतिक की तुलना में बहुत अधिक है। हमारा काम एक सस्ती कीमत के साथ अपने खुद के PTZ कैमरा बनाना है।

काम का उद्देश्य:

उच्च परिशुद्धता यांत्रिकी के उपयोग के बिना एक स्टेपर मोटर पर आधारित वीडियो कैमरा के कोणीय आंदोलन की प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए एल्गोरिदम और सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर का विकास और एक निजी कंप्यूटर पर आधारित इस नियंत्रण प्रणाली के तकनीकी कार्यान्वयन।

निम्नलिखित मुख्य कार्यों को हल करके लक्ष्य प्राप्त किया जाता है:

1. स्टेपर मोटर्स की मौजूदा डिजाइन सुविधाओं का विश्लेषण और उनके नियंत्रण के लिए तरीके।
2. स्टेपर मोटर्स का उपयोग करके कैमरे के कोणीय आंदोलन (रोटेशन) की प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए एल्गोरिदम और सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर का विकास।
3. एक पर्सनल कंप्यूटर (पीसी) पर आधारित स्टेपर मोटर कंट्रोल सिस्टम का तकनीकी कार्यान्वयन।

कार्य का वैज्ञानिक और व्यावहारिक महत्व:

स्टेपर मोटर्स का उपयोग करते हुए कैमरों के रोटेशन को नियंत्रित करने के लिए विकसित एल्गोरिदम और सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर, सस्ती वेब कैमरों के उपयोग के आधार पर वीडियो निगरानी प्रणाली के देखने के कोण को काफी बढ़ा देंगे, जिसमें उन्हें स्थानांतरित करने के लिए उच्च परिशुद्धता यांत्रिकी नहीं है।

स्टेपर मोटर्स की डिजाइन विशेषताएं:

एक स्टेपर मोटर एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस है जो कि रोटर के कोणीय (या रैखिक) आंदोलन में एक नियंत्रण संकेत को प्रतिक्रिया उपकरणों के बिना पूर्व निर्धारित स्थिति में फिक्सिंग के साथ परिवर्तित करता है। विशिष्ट प्रणालियों को डिजाइन करते समय, आपको एक सर्वो मोटर और एक स्टेपर मोटर के बीच चयन करना होगा। जब सटीक स्थिति और सटीक गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है, और आवश्यक क्षण और गति अनुमेय सीमाओं से परे नहीं जाती है, तो एक स्टेपर मोटर सबसे किफायती समाधान है। कलेक्टर मोटर्स के विपरीत, जिसमें इलेक्ट्रोमैकेनिकल गति बढ़ती गति के साथ बढ़ती है, स्टेपर मोटर की गति कम गति और अधिक कम अधिकतम गति होती है।
सबसे आम स्थायी चुंबक मोटर होते हैं, जिसमें एक स्टेटर होता है जिसमें घुमावदार होते हैं और एक रोटर होता है जिसमें स्थायी चुंबक होते हैं। वैकल्पिक रोटर पोल में एक सुधारा हुआ आकार होता है और यह मोटर की धुरी के समानांतर होता है।

स्टेपर मोटर्स को नियंत्रित करने के तरीके:

एक द्विध्रुवीय मोटर में प्रत्येक चरण में एक घुमावदार होता है, जिसे चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बदलने के लिए चालक द्वारा उलट जाना चाहिए। इस प्रकार की मोटर के लिए एक पुल ड्राइवर, या द्विध्रुवीय शक्ति के साथ एक आधा-पुल की आवश्यकता होती है। कुल में, द्विध्रुवी मोटर में दो घुमाव होते हैं और, तदनुसार, चार टर्मिनल होते हैं।

एकध्रुवीय मोटर में प्रत्येक चरण में एक घुमावदार भी होता है, लेकिन घुमावदार के बीच से एक नल बनाया जाता है। यह आपको घुमावदार द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को बदलने की अनुमति देता है, बस घुमावदार हिस्सों को बंद करके। यह ड्राइवर सर्किट को बहुत सरल करता है, जिसमें केवल 4 सरल चाबियाँ होनी चाहिए। विंडिंग के मध्य लीड को मोटर के अंदर जोड़ा जा सकता है, इसलिए इस मोटर में 5 या 6 लीड हो सकते हैं। कभी-कभी एकध्रुवीय मोटर्स में 4 अलग-अलग वाइंडिंग होते हैं, इसलिए 8 निष्कर्ष होंगे। वाइंडिंग्स के उचित कनेक्शन के साथ, इस तरह के इंजन को एकध्रुवीय या द्विध्रुवी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

स्टेपर मोटर को नियंत्रित करने का सबसे प्रभावी तरीका एक आधा-चरण मोड है, अर्थात। आधा कदम मोड जब इंजन एक आधा कदम कदम लेता है। प्रत्येक दूसरे चरण के लिए, केवल एक चरण सक्रिय होता है, और शेष मामलों में, दो सक्रिय होते हैं। नतीजतन, रोटर का कोणीय आंदोलन मुख्य चरण का आधा कोण है, हालांकि, एक आधा-चरण मोड आमतौर पर पूर्ण क्षण प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है।

PC का उपयोग करके स्टेपर मोटर नियंत्रण का हार्डवेयर कार्यान्वयन:

विश्लेषण के आधार पर, SHD-1EM स्टेपर मोटर का चयन किया गया था, जिसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं: प्रति 1 क्रांति के चरणों की संख्या 200 है, अधिकतम घुमावदार वर्तमान 500 एमए है, और रेटेड शक्ति 12 डब्ल्यू है।
इंजन चालक के रूप में ULN2003A चिप का उपयोग करना उचित है। यह एक खुले कलेक्टर और लोड सर्किट में एक सुरक्षात्मक डायोड के साथ डार्लिंगटन सर्किट के अनुसार इकट्ठे ट्रांजिस्टर का एक सेट है। Microcircuit में 500 mA तक के लोड करंट के साथ 7 स्विचिंग चैनल हैं।


Microcircuit में बेस सर्किट में रेसिस्टर्स होते हैं, जो आपको इसके इनपुट्स को पारंपरिक डिजिटल microcircuits से सीधे कनेक्ट करने की अनुमति देता है। सभी उत्सर्जक एक साथ जुड़े हुए हैं और एक अलग आउटपुट के लिए आउटपुट। ट्रांजिस्टर स्विच के आउटपुट पर सुरक्षात्मक डायोड होते हैं, जो न्यूनतम माइक्रोफ़ोन के साथ इस माइक्रोचिप का उपयोग करके आगमनात्मक भार को नियंत्रित करना संभव बनाता है।


COM सिग्नल (पिन 9) सीधे शक्ति स्रोत से जुड़ा हुआ है, लेकिन जेनर डायोड के माध्यम से नहीं। यह स्वयं-प्रेरण ईएमएफ के वोल्टेज से सर्किट की रक्षा के लिए किया जाता है जो कोयल्स में तब होता है जब सर्किट की आपूर्ति वोल्टेज बंद हो जाती है। ड्राइवर माइक्रोक्रिकिट को ECP / EPP मोड में पर्सनल कंप्यूटर के समानांतर LPT पोर्ट का उपयोग करके डेटा लाइनों के निचले चार पिन (D0-D3) के साथ नियंत्रित किया जाता है।

स्टेपर मोटर नियंत्रण एल्गोरिदम की विशेषताएं:

इंजन के आधे-चरण नियंत्रण के लिए, यह आवश्यक है, आरेख के अनुसार, पीसी पोर्ट के टर्मिनलों डी 0, डी 1, डी 2, डी 3 एलपीटी पर वोल्टेज + 5 वी सेट करने के लिए, जो इंजन के रोटेशन की दिशा निर्धारित करने वाले एक निश्चित अनुक्रम में तार्किक इकाइयों की आपूर्ति से मेल खाती है।


सिग्नल निश्चित समय अंतराल पर दिए जाते हैं, जो प्रोग्राम फ्लो स्टॉप फ़ंक्शन (SLEEP) का उपयोग करके प्रोग्रामेटिक रूप से सेट किए जाते हैं और उस समय पर निर्भर करते हैं जिसके लिए रोटेशन कमांड को संसाधित करना होगा।

सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन:

डेल्फी को एक प्रोग्रामिंग भाषा के रूप में उपयोग किया जाता है, क्योंकि इसमें एक सरल वाक्यविन्यास है, सफलतापूर्वक प्रक्रियात्मक प्रोग्रामिंग और ओओपी के प्रतिमानों को प्रदर्शित करता है, और मानक पुस्तकालयों की एक सरल और समझने योग्य वास्तुकला भी है।
Microsoft Windows ऑपरेटिंग सिस्टम पर चलने वाले LPT संचार पोर्ट के साथ काम करने के लिए, दो WinAPI फ़ंक्शन का उपयोग किया जाता है - Inp32 और Out32, जो मानक inpout32.dll लाइब्रेरी का हिस्सा हैं।
शाफ़्ट सेंट की प्रारंभिक स्थिति से शुरू होने वाले समय के लिए अल्फा इंजन के प्रत्यक्ष कोणीय विस्थापन प्रदान करने वाले उप-मार्ग की सूची नीचे दी गई है।
procedure Forward(Alpha:Real, T:Real, K:Real, var St:Integer);
const PORT=888;
const Steps:array[1..8] of Byte = (1, 3, 2, 6, 4, 12, 8, 9);
var I, DT:Integer;
begin
DT:=Round(T/(Alpha*K));
I:=0;
while (I<Trunc(Alpha*K)) do begin
Out32(PORT, Steps[St]); sleep(DT);
St:=St+1;
If (St>8) then St:=8;
I:=I+1;
end;
end;

निष्कर्ष:

निपुण विकास के आधार पर, Logitech QuickCam वेब कैमरा के कोणीय आंदोलन को नियंत्रित करने के लिए एक व्यक्तिगत कंप्यूटर पर आधारित SHD-1EM स्टेपर मोटर नियंत्रण प्रणाली के तकनीकी कार्यान्वयन में निम्नलिखित विशेषताएं हैं: 640x480 पिक्सल के एक संकल्प के साथ प्रति सेकंड 30 सेकंड तक वास्तविक समय वीडियो कैप्चर।

संदर्भ:

1. दमजनोवस्की वी। सीसीटीवी बाइबिल सीसीटीवी। डिजिटल और नेटवर्क प्रौद्योगिकियां। "आईएस-ईएस-प्रेस, 2006। - 480s।
2. डबरोव्स्की आई। एल।, डम्ब्रुकस ए.पी., राइबिन ए.ए. औद्योगिक रोबोटों की विद्युत ड्राइव का माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रण: एक प्रशिक्षण मैनुअल /; - क्रास्नोयार्स्क, केएसटीयू, 1993 - 88 एस।
3. केनिओ ताकाशी। स्टेपर मोटर्स और उनके माइक्रोप्रोसेसर कंट्रोल सिस्टम: ट्रांस। अंग्रेजी से।, एम।: एनरोगोटोमिज़्डैट, 1987 - 199।
4. लेबेदेव एन.आई., गांडशु वी.एम., यवदोशक वाई.आई. वाल्व इलेक्ट्रिक मशीनें। सेंट पीटर्सबर्ग: नाका, 1996 ।-- 352 पीपी।
5. स्टेपर मोटर्स। गियरमोटर्स: पोर्टल [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन]। - एक्सेस मोड: stepmotor.ru

PS इस परियोजना को दिसंबर 2008 में लागू किया गया था और स्कूल के काम के भाग के रूप में वर्णित किया गया। पहली बार सैंडबॉक्स में लेख प्रकाशित किया गया था। उसके बाद, नेटवर्क पर प्रतियां दिखाई देने लगीं। दूसरी बार यह प्रकाशित हुआ था ।