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手持云臺的內部構造竟那么簡單

文字:[大][中][小] 2022-07-23 11:28:37    瀏覽次數: 93     

電子發燒友網報道(文/李誠)隨著互聯網技術的發展,短視頻行業得以快速興起,并掀起了全民皆是創作者的短視頻創作熱潮。作為畫面防抖、簡化運鏡難度的手持云臺,也在浪潮中乘風而起,成為了這一賽道上的新亮點。


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近日,筆者拿到了一款型號為浩瀚X的手持云臺,在使用體驗一段時間后,對其進行了拆解和工作原理分析。



云臺三軸拆解


此款云臺采用了可折疊式的三軸防抖設計,每一軸內都有與之軸向功能對應的電路板以及驅動云臺旋轉的電機,握桿部分主要為云臺的轉向控制單元、電池充放電管理單元和無線通信單元。


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航向軸(左)、橫滾軸(中)、俯仰軸(右)


通過對電路的對比,他們之間非常的相似,但又略有不同。這里可以把航向軸看做是一塊基礎板,橫滾軸在航向軸的基礎上,多了一顆控制云臺的MCU。俯仰軸在航向軸的基礎上,多了一顆手機偏轉位置信息讀取的陀螺儀。


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航向軸正面(左) 反面(中)電路


上圖為航向軸的電路板,這部分電路主要由三個接線端子和一顆電機驅動芯片構成。其中,圓孔附近的4根線主要負責連接電源,以及由外部向云臺輸入控制信號的作用。外部輸入的信號,會通過排線傳遞到橫滾軸上的MCU進行數據處理。在電機驅動芯片的背面為一顆與電機動力線互聯的接線端子。


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橫滾軸正面(左)反面(右)


橫滾軸為云臺控制的主要數據處理單元,使用到了一顆雅特力的32位MCU,通過排線與俯仰軸、航向軸以及握桿部分電路相連,實現控制信號的讀取和電機驅動信號的發送。


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俯仰軸除了電機驅動芯片之外,還使用到了一顆能夠實時測量手機的偏轉角度、方向加速度等運動數據的三軸陀螺儀芯片。并且這顆陀螺儀芯片會將采集到的數據與橫滾軸上的MCU保持實時通信,經過數據處理后,MCU會向橫滾軸和俯仰軸內部的電機發出一個反向的驅動信號,來調整手機的角度,抵消晃動。



云臺握桿拆解


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握桿部分主要以電池的充放電管理單元和無線通信單元組成,還內置了一顆容量為2000mAh的18650鋰電池。電池與電路板之間只使用了泡沫棉進行隔離,并沒有使用膠水或其他東西對電池進行固定。


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板子正面的綠色組件為云臺與手機互聯的無線通信單元,它是來自泰凌微的低功耗藍牙模組,使用的是TLSR823x系列的32位MCU,支持藍牙5.0的通信協議。旁邊是一顆為藍牙主控提供時鐘的24.0MHz有源晶振。這里之所以使用板載小板的設計主要是為了降低研發成本,縮短產品開發周期。


同時,該藍牙模組作為手機與云臺之間連接唯一通道,云臺上的視頻拍攝、變焦控制以及手機端的人物鎖定、物體追蹤功能都是基于這個藍牙模塊實現的。


當按下視頻錄制鍵或變焦控制按鈕時,藍牙模塊會向手機端發射一個控制信號,手機端軟件會對接收到的信號進行識別,并執行相應的指令。當啟用物體追蹤功能時,手機端軟件會先對被鎖定物體進行識別,再通過藍牙模塊與控制云臺轉動的MCU完成通信,實現物體追蹤。換而言之,這個藍牙模塊既可以通過云臺控制手機,也可以通過手機控制云臺。


藍牙模組上方是一顆絲印為HD7000A的5V/1A單電芯充電管理芯片,由于該云臺使用的電池輸出電壓僅為3.7V,不能滿足電機的工作電壓需求。未解決這一問題,板子上還設計了一套由升壓芯片和電感、二極管、三極管構成的升壓電路來提高電機輸入端的電壓,帶動云臺的轉動。



總結


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通過拆解來看,其實手持云臺的構造原理還是比較簡單的,主要通過陀螺儀來獲取手機當前的位置、加速度信息,配合MCU驅動電機旋轉,實現視頻拍攝防抖的目的,具體的云臺結構如上圖所示。


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