Controlador LED para flash de visión artificial de alta potencia
Los sistemas de visión artificial utilizan destellos muy cortos de luz brillante para producir imágenes de alta velocidad para una variedad de aplicaciones de procesamiento de datos. Por ejemplo, las cintas transportadoras de movimiento rápido se utilizan para el etiquetado rápido y la detección de defectos a través de sistemas de visión artificial. se utilizan comúnmente para visión artificial de corto alcance y detección de movimiento. El sistema de seguridad emite un flash LED imperceptible de alta velocidad para detectar movimiento, capturar y almacenar imágenes de seguridad.
Un desafío con todos estos sistemas es la generación de corrientes muy altas y formas de onda de flash de cámara LED cortas (microsegundos) que pueden extenderse durante períodos de tiempo más largos, por ejemplo, 100 ms a más de 1 s. intervalos largos no es fácil. El desafío aumenta aún más cuando la corriente de conducción del LED (o cadena de LED) aumenta por encima de 1 A y el tiempo de encendido del LED se reduce a unos pocos microsegundos. Es posible que no pueda manejar de manera efectiva tiempos de apagado más largos y períodos cortos de alta corriente sin reducir la calidad de onda cuadrada requerida para procesar correctamente imágenes de alta velocidad.
Flash LED patentado
Afortunadamente, el controlador de LED de alta velocidad LT3932 proporciona un flash de cámara de visión artificial para cadenas de LED de hasta 2 A con tiempos de apagado de hasta 1 segundo, 1 hora, 1 día o más. El flash de cámara especial del LT3932' La característica le permite mantener la capacitancia de salida y el estado de carga del bucle de control incluso durante períodos prolongados de apagado.Después de muestrear el estado de los capacitores del bucle de salida y control, el LT3932 continúa cargando estos componentes durante paradas prolongadas para compensar la corriente de fuga habitual, que otros controladores LED no tienen en cuenta.
La tecnología de flash patentada del LT3932&se puede ampliar y los controladores se pueden conectar en paralelo para proporcionar una corriente de flash LED más alta. La forma y la integridad deseadas del flash siguen siendo las mismas. La Figura 1 muestra lo fácil que es conectar dos controladores en paralelo para admitir un flash de cámara de 3A, y son posibles diseños de hasta 4A.
Los requisitos de flash LED para sistemas de visión artificial son mucho más altos que los que pueden lograr los controladores de atenuación PWM estándar. Dicho esto, la mayoría de los controladores LED de gama alta están diseñados para proporcionar control de brillo de atenuación PWM a una frecuencia PWM de al menos 100 Hz. frecuencias más bajas, incluso si la forma de onda del LED es cuadrada y repetible, el ojo humano ve un parpadeo molesto o un parpadeo estroboscópico.A 100 Hz, el tiempo de apagado máximo teórico es de aproximadamente 10 ms.Durante el tiempo de apagado de 10 ms, si diseñado correctamente, el controlador de LED perderá muy poca carga de capacitancia de salida, lo que hará que inicie el bucle de control en aproximadamente el mismo estado, terminando así el último pulso de PWM La respuesta rápida y el aumento de la corriente inductiva y el siguiente LED El pulso de conducción PWM puede ser rápido y repetible, y el tiempo de inicio es extremadamente corto.Los tiempos de apagado más largos (frecuencias por debajo de 100 Hz) pueden resultar en una pérdida de carga en la capacitancia de salida debido a una fuga, lo que hace que sea imposible responder qu ickly cuando el LED se enciende de nuevo.
Controladores LED paralelos para proporcionar una corriente más alta
El controlador LED actúa como una fuente de corriente, regulando la corriente enviada a través de los leds. La corriente fluye solo en una sola dirección, por lo que se pueden conectar múltiples controladores LED en paralelo y la corriente se puede agregar a través de la carga. debe protegerse contra la corriente que fluye hacia atrás a través de un convertidor, ni debe preocuparse por los desajustes de salida.Por otro lado, los reguladores de voltaje en sí mismos no son buenos para igualar la corriente.Si ambos están tratando de ajustar el voltaje de salida a un cierto punto , y sus redes de retroalimentación son ligeramente diferentes, el regulador puede absorber la corriente inversa.
El controlador LED mantiene su corriente de salida constante independientemente de si otros controladores proporcionan corriente adicional y la agregan a la carga de salida. Esto hace que sea muy simple para los controladores LED en paralelo. Por ejemplo, un sistema de flash LED con dos controladores LED LT3932 paralelos que se muestra en la Figura 1 puede conducir cuatro leds con una eficiencia de 3 A, con pulsos cortos de 10 μs que se separan durante un período más largo según lo definido por los sistemas de visión artificial. apagado, el convertidor se apaga y guarda su estado de salida. El tiempo de apagado puede ser corto o largo sin afectar la repetibilidad de la forma de onda del flash.
Figura 1. El controlador LED paralelo LT3932 1.5A genera pulsos LED de visión artificial de 3 A con un tiempo de apagado prolongado en relación con las frecuencias de atenuación PWM estándar.
Figura 2. La forma de onda del flash de la cámara 3a que se muestra en la Figura 1 en paralelo con el controlador LED se ve igual independientemente del tiempo de apagado de PWM. La forma de onda muestra que (a) pulsos de 10 μs después de 10 ms y (b) pulsos de 10 μs después de 1 s son La forma de onda del flash LED LT3932 se ve igual después de un día o más de tiempo de inactividad de PWM.
Durante paradas prolongadas, la aplicación de flash de cámara paralela es casi tan simple como un solo convertidor.El convertidor observa el voltaje de salida compartido al final del último pulso de PWM, cargando el capacitor de salida a ese estado y manteniéndolo, incluso durante mucho tiempo. Cada convertidor desconecta su MOSFET PWM de la carga compartida y suministra corriente a su condensador de salida para compensar la fuga de energía de modo que el condensador se cargue cerca del estado de voltaje final y se mantenga. Los tiempos de apagado se pueden compensar con una pequeña cantidad de corriente de mantenimiento.Cuando comienza el siguiente pulso de conducción PWM, el MOSFET PWM de cada convertidor se enciende y la capacitancia de salida comienza aproximadamente en el mismo estado que el último pulso, ya sea después de 10 ms o un día entero.
Las figuras 2 (a) y 2 (b) muestran el controlador LED paralelo LT3932 que conduce 4 leds a 3 A con pulso de cámara de visión artificial de 10 μs, ya sea un tiempo de apagado de PWM de 10 ms (100 Hz) o un tiempo de apagado de PWM de 1 s. (1 Hz), los pulsos de LED son pronunciados y rápidos, lo que es ideal para sistemas de visión artificial.
También es posible una corriente más alta
Los controladores LED paralelos no se limitan a dos convertidores. También se pueden conectar tres o más convertidores en paralelo para producir formas de onda de corriente más alta con bordes pronunciados. El sistema no tiene dispositivos maestros ni esclavos, por lo que todos los convertidores proporcionan la misma cantidad de corriente y comparten la Se recomienda que todos los convertidores de controladores LED en paralelo compartan el mismo reloj síncrono y permanezcan en fase. Esto asegura que la ondulación de capacitancia de salida de todos los convertidores tenga aproximadamente la misma fase, por lo que la corriente de ondulación no fluye en la dirección opuesta o entre diferentes convertidores. Es importante mantener la forma de onda de pulso PWM fuera de fase con el reloj síncrono de 2 MHz. Esto asegura que la forma de onda del flash LED permanezca cuadrada y libre de fluctuaciones, lo que da como resultado resultados óptimos de procesamiento de imágenes.
El circuito de demostración LT3932 (DC2286A) está diseñado para conducir 1 A de corriente LED a través de uno o dos LED (actuando como controladores LED reductores). Como se muestra en la Figura 1, es fácil de cambiar y paralelo para lograr una corriente más alta, un voltaje más alto , u operación en paralelo.La Figura 4 muestra cómo dos de estos circuitos se pueden conectar fácilmente entre sí para impulsar cuatro leds con 10μs, pulsos de 3 A desde una entrada de 24 V. Para propósitos de prueba, el generador de pulsos se puede usar para proporcionar una señal de reloj síncrono, como se muestra en la Figura 4.En el sistema de visión artificial de producción en masa, el chip de reloj se puede usar para generar una señal de reloj síncrona y pulso PWM. Para pulsos de corriente más altos, se pueden agregar más convertidores DC2286A de circuito de demostración usando el mismo esquema paralelo.
Figura 3. Ejemplo de visión artificial en una cinta transportadora industrial. El sistema de detección se mueve a muchas velocidades diferentes, pero la tecnología de flash debe ser rápida y nítida.
Figura 4. Se pueden conectar fácilmente dos circuitos de demostración DC2286A LT3932 en paralelo para crear la aplicación de flash LED de visión artificial de 3 A a 4 A que se muestra en la Figura 1.
conclusión
Los sistemas de visión artificial pueden usar controladores LED paralelos para crear formas de onda rápidas, cuadradas y de alta corriente necesarias para el procesamiento automático de imágenes. La tecnología de flash de cámara patentada del controlador LED LT3932&se puede extender a corrientes más altas mediante convertidores en paralelo. convertidores LT3932 paralelos, se pueden lograr pulsos de microsegundos de 3 A y más incluso con un tiempo de apagado más prolongado.La forma de onda del flash de la cámara LED permanece cuadrada y sin fluctuaciones independientemente del tiempo entre los flashes del LED
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