Yüksek güçlü makine görüş flaşı için LED sürücü
Yapay görme sistemleri, çeşitli veri işleme uygulamaları için yüksek hızlı görüntüler üretmek için çok kısa parlama flaşları kullanır. Örneğin, hızlı hareket eden konveyör bantları, hızlı etiketleme ve kusur tespiti için yapay görme sistemleri kullanır. Kızılötesi ve lazer LED flaşları, kısa mesafe ve hareket algılama için makine görüşünde yaygın olarak kullanılır. Güvenlik sistemi, hareketi algılamak, güvenlik görüntülerini yakalamak ve depolamak için yüksek hızlı, algılanamayan LED flaşları yayar.
Tüm bu sistemlerin sahip olduğu bir zorluk, 100 ms'den 1 saniyeye kadar uzun bir süreye yayılabilen çok yüksek akım ve kısa süreli (mikrosaniye) LED kamera flaş dalga formları oluşturmaktır. Daha uzun aralıklarla kısa süreli LED flaş kare dalgaları oluşturmak kolay değildir. LED'in (veya LED dizisinin) sürüş akımı 1 A'nın üzerine çıktığında ve LED açılma süresi birkaç mikrosaniyeye kısaldığında, zorluk daha zor hale gelir. Yüksek hızlı PWM özelliklerine sahip birçok LED sürücüsü, yüksek hızlı görüntüleri düzgün bir şekilde işlemek için gereken kare dalganın kalitesini düşürmeden uzun kapalı süreli ve kısa süreli yüksek akımları etkili bir şekilde işleyemeyebilir.
Tescilli LED flaş
Neyse ki, LT3932 yüksek hızlı LED sürücüsü, 2 A'ya kadar LED dizileri için makine görüş kamerası flaşları sağlayabilir ve kapalı kalma süresi 1 saniye, 1 saat, 1 gün veya daha uzun olabilir. LT3932'nin özel kamera flaş işlevi, uzun kapalı kalma sürelerinde bile çıkış kapasitörünü ve kontrol döngüsünü şarjlı tutmasını sağlar. Çıkış ve kontrol döngüsü kapasitörlerinin durumunu örnekledikten sonra LT3932, diğer LED sürücüleri tarafından dikkate alınmayan olağan kaçak akımı telafi etmek için uzun kapalı kalma süresi boyunca bu bileşenleri damlatmaya devam eder.
LT3932'nin tescilli flaş teknolojisi genişletilebilir ve sürücüler daha yüksek LED flaş akımı sağlamak için paralel olarak bağlanabilir. İstenen flaş şekli ve bütünlüğü değişmeden kalır. Şekil 1, 3 A kamera flaşını desteklemek için iki sürücüyü paralel bağlamanın ne kadar kolay olduğunu gösterir ve 4 A'ya kadar tasarımlar da mümkündür.
Makine görüş sistemleri için LED el feneri gereksinimleri, standart PWM karartma sürücüleriyle elde edilenlerden çok daha yüksektir. Başka bir deyişle, çoğu üst düzey LED sürücüsü, en az 100 Hz'lik bir PWM frekansında PWM karartma parlaklık kontrolü sağlamak üzere tasarlanmıştır. Bunun nedeni, frekansın düşük olması durumunda, LED dalga formu kare ve tekrarlanabilir olsa bile, insan gözünün sinir bozucu titreme veya strobe görmesidir. 100 Hz'de teorik maksimum kapanma süresi yaklaşık 10 ms'dir. 10 ms kapatma süresi boyunca, tasarım doğruysa, LED sürücüsü çok az çıkış kapasitör yükünü kaybedecek ve bu da kontrol döngüsünü yaklaşık olarak aynı durumda başlatmasına neden olacak ve böylece son PWM açma darbesini sonlandıracaktır. İndüktör akımının hızlı yanıtı ve yükselmesi ve bir sonraki LED PWM açma darbesi hızlı ve tekrarlanabilir olabilir ve başlatma süresi son derece kısadır. Daha uzun bir kapanma süresi (frekans 100 Hz'den düşük olduğunda), çıkış kondansatörünün sızıntı nedeniyle şarjını kaybetmesine neden olabilir ve bu da LED'in tekrar açıldığında hızlı yanıt vermesini engeller.
Daha yüksek akım sağlamak için paralel LED sürücüler
LED sürücü, ışık yayan diyot tarafından yayılan akımı düzenleyen bir akım kaynağı görevi görür. Akım, çıkışa yalnızca tek bir yönde akar, bu nedenle birden fazla LED sürücüsü paralel olarak bağlanabilir ve akımları toplandıktan sonra yükten geçecektir. Akım kaynağının, bir dönüştürücüden geçen ters akım akışına karşı koruma sağlaması veya çıktı uyuşmazlığı konusunda endişelenmesi gerekmez. Öte yandan, voltaj regülatörünün kendisi akım paylaşımında iyi değildir. Hepsi çıkış voltajını belirli bir noktaya ayarlamaya çalışıyorlarsa ve geri besleme ağlarında küçük farklılıklar varsa, regülatör ters akımı emebilir.
LED sürücüsü, diğer sürücülerin ek akım sağlayıp sağlamadığına bakılmaksızın çıkış akımını değiştirmez ve bunu çıkış yükünde toplar. Bu paralelleme LED sürücülerini çok basit hale getirir. Örneğin, Şekil 1'de gösterilen iki paralel LT3932 LED sürücüsünden oluşan LED el feneri sistemi, 4 LED'i 3 A'da verimli bir şekilde sürebilir ve 10 s'lik kısa darbeler, makine görüş sistemi tarafından tanımlanan daha uzun bir süreye dağıtılır. PWM açık olduğu süre boyunca, her LT3932 dönüştürücü, toplam dizi akımının yarısını üretir; PWM'nin kapalı olduğu süre boyunca, dönüştürücü kapanır ve çıkış durumunu kaydeder. Kapanma süresi kısa veya uzun olabilir ve flaş dalga formunun tekrarlanabilirliği üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
Şekil 1. Standart PWM karartma frekansına göre, paralel bir LT39321,5 A LED sürücüsü, uzun kapalı kalma süresiyle 3 A makine görüş LED darbesi üretir.
Şekil 2. PWM kapalı zamanına bakılmaksızın, Şekil 1'de gösterilen paralel LED sürücüleri ile 3 A kamera flaş dalga formları aynı görünür. Dalga formu (a) 10 ms sonra 10 ms ve (b) 1 s sonra 10 s darbenin aynı olduğunu gösterir. Bir gün veya daha uzun PWM kapalı kalma süresinden sonra, LT3932 LED flaş dalga formu aynı görünür.
Uzun kapatma süreleri boyunca, paralel kamera flaş uygulaması neredeyse tek bir dönüştürücü kadar basittir. Dönüştürücü, son PWM atımın sonunda paylaşılan çıkış voltajını gözlemler ve çıkış kapasitörünün bu duruma yüklenmesine ve uzun kapalı kalma süresinde bile korunmasına izin verir. Her konvertör, PWM MOSFET'ini paylaşılan yükten ayırır ve sızan enerjiyi telafi etmek için çıkış kondansatörüne akım sağlar, böylece kapasitör son voltaj durumuna yüklenir ve korunur. Uzun kapalı kalma süresi boyunca bu kapasitörlerin herhangi bir sızıntısı, az miktarda sürekli akım ile telafi edilebilir. Bir sonraki PWM açma darbesi başladığında, her bir konvertörün PWM MOSFET'i açılır ve çıkış kondansatörü, 10 ms veya bütün gün olsun, son darbeyle hemen hemen aynı durumda başlar.
Şekil 2 (a) ve 2 (b), LT3932 paralel LED sürücüsünün 3 A'da 4 LED'i sürdüğünü ve makine görüş kamerası darbesinin 10 s olduğunu göstermektedir. 10 ms PWM kapanma süresi (100 Hz) veya 1 sn PWM kapatma süresi (1 Hz) olsun, LED darbeleri dik ve hızlıdır, bu da makine görüş sistemleri için idealdir.
Daha yüksek akım elde etmek de mümkündür
Paralel LED sürücüleri iki dönüştürücü ile sınırlı değildir. Dik kenarlı daha yüksek akım dalga biçimleri üretmek için üç veya daha fazla dönüştürücü paralel olarak da bağlanabilir. Sistemin ana veya bağımlı birimi yoktur, bu nedenle tüm dönüştürücüler aynı miktarda akımı sağlar ve yükü eşit olarak paylaşır. Tüm paralel LED sürücü dönüştürücülerinin aynı senkron saati paylaşması ve fazda kalması önerilir. Bu, tüm dönüştürücülerin çıkış kapasitör dalgalanmalarının yaklaşık olarak aynı faza sahip olmasını sağlar, böylece dalgalanma akımı ters yönde veya farklı dönüştürücüler arasında akmaz. PWM darbe dalga biçiminin 2 MHz senkronizasyon saatiyle aynı fazda olması önemlidir. Bu, LED flaş dalga biçiminin kare kalmasını ve titreşimsiz kalmasını sağlayarak en iyi görüntü işleme sonuçlarının elde edilmesini sağlar.
LT3932 gösteri devresi (DC2286A), 1 A LED akımını bir veya iki LED üzerinden (bir aşağı inen LED sürücüsü olarak) sürmek için tasarlanmıştır. Şekil 1'de gösterildiği gibi, daha yüksek akım, daha yüksek voltaj veya paralel çalışma elde etmek için modifiye etmek ve paralel yapmak kolaydır. Şekil 4, bu tür iki devrenin, 24 V girişten 10s, 3 A puls ile 4 LED'i çalıştırarak nasıl kolayca birbirine bağlanacağını göstermektedir. Test amacıyla, puls üreteci, Şekil 4'te gösterildiği gibi senkronize bir saat sinyali sağlamak için kullanılabilir. Seri üretim makine görme sistemlerinde, saat çipleri senkronize saat sinyalleri ve PWM darbeleri oluşturmak için kullanılabilir. Daha yüksek akım darbeleri için, daha fazla gösterim devresi DC2286A dönüştürücü eklemek için aynı paralel şemayı kullanabilirsiniz.
Şekil 3. Endüstriyel bir konveyör kayışındaki makine görüşü örneği. Algılama sistemi birçok farklı hızda hareket eder, ancak flaş teknolojisi hızlı ve net olmalıdır.
Şekil 4. İki DC2286A LT3932 gösterim devresi, Şekil 1'de gösterilen 3 A ila 4 A makine görüşü LED flaş uygulamasını oluşturmak için paralel olarak kolayca bağlanabilir.
Sonuç
Yapay görme sistemleri, otomatik görüntü işleme için gereken hızlı, kare, yüksek akım dalga biçimlerini oluşturmak için paralel LED sürücülerini kullanabilir. Dönüştürücüler paralelleştirilerek, LT3932 LED sürücüsünün tescilli kamera flaş teknolojisi daha yüksek akımlara kadar genişletilebilir. Paralel LT3932 dönüştürücüler kullanılarak, kapanma süresi daha uzun olsa bile, 3 A ve daha yüksek mikrosaniye darbeleri elde edilebilir. LED flaşlar arasındaki kapanma süresi ne kadar uzun olursa olsun, LED kamera flaşı dalga formu kare kalabilir ve titreşimsiz kalabilir.
