例中）幀率總是為2fps或更高（根據(jù)需要將轉(zhuǎn)速提高至10RPM 以上，以保持在2fps以上）。然而，在一些實(shí)施例中，以更高的頻率觸發(fā)相機(jī)，中間幀會(huì)被拋 棄。
[0053] 有些實(shí)施例可能會(huì)采用這樣一種方案，其中相機(jī)以較快頻率（例如20Hz)被觸發(fā)， 但只有對(duì)應(yīng)于不動(dòng)時(shí)段（motionless interval)的幀會(huì)被輸入，其余幀將被忽略或拋棄。
[0054] 圖4的另一個(gè)暗示在于，為實(shí)現(xiàn)更高的平均轉(zhuǎn)速，可使相機(jī)在各次停止之間以盡 可能快的速度運(yùn)動(dòng)。
[0055] 整個(gè)相機(jī)電機(jī)控制器104的框圖在圖5中示出。
[0056] 如圖3所示，低功耗微控制器106生成使相機(jī)202轉(zhuǎn)動(dòng)至下一個(gè)停止位置所需的 脈沖數(shù)。當(dāng)相機(jī)202處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，微控制器106會(huì)產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)定時(shí)的同步信號(hào)，以觸 發(fā)相機(jī)202。該微控制器向視頻/通信處理器326產(chǎn)生一個(gè)4位代碼，以告知其當(dāng)前的停止 位置。使用4條線最多可實(shí)現(xiàn)16個(gè)停止位置。由于有些實(shí)施例在低于15fps的任何幀率 下均不觸發(fā)相機(jī)202,低功耗微控制器106會(huì)在相機(jī)202仍在移動(dòng)時(shí)生成額外的同步脈沖， 然后它斷開(kāi)所形成的視頻信號(hào)，因此它們不會(huì)被輸入到視頻處理器326 (此選通在圖3中作 為外部數(shù)字開(kāi)關(guān)328示出）。例如，在10RPM和9次停止的條件下，相機(jī)202能夠以18fps 的頻率被觸發(fā)，但每12幀圖像中只有1幀被使用。這樣所實(shí)現(xiàn)的有效視頻幀率為I. 5fps。
[0057] 可以使用光斷路器330,以確定相機(jī)何時(shí)處于其"原"位。
[0058] 相比其他用以轉(zhuǎn)動(dòng)相機(jī)的機(jī)構(gòu)而言，步進(jìn)電機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式有以下潛在的優(yōu)勢(shì)：
[0059] ?工作更安靜
[0060] ?既可順時(shí)針也可逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
[0061] 魯有更多的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)更精細(xì)的分辨率（微控制器可以直接生成步進(jìn)脈沖）
[0062] 魯更容易與相機(jī)視頻進(jìn)行同步
[0063] ?停止次數(shù)可以由固件實(shí)時(shí)改變
[0064] ?相機(jī)可在需要的時(shí)間和地點(diǎn)很容易地停住
[0065] ?電機(jī)位置全程可知
[0066] 魯機(jī)械零件的磨損更少（沒(méi)有凸輪機(jī)構(gòu)，但電機(jī)仍會(huì)磨損）
[0067] 魯在有適當(dāng)控制的條件下，耗電量可以低于凸輪系統(tǒng)
[0068] 理想情況下，停止次數(shù)應(yīng)當(dāng)能夠均勻劃分步進(jìn)電機(jī)100所提供的步數(shù)，但如果不 能，可以很容易地通過(guò)調(diào)整各次停止之間的步數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，對(duì)于一個(gè)采用200步電機(jī)的 12次停止系統(tǒng)，可通過(guò)16、17、17、16、17、17、16、17、17、16、17、17步的步進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的一 轉(zhuǎn)。這樣總共為200步。奇數(shù)停止次數(shù)可通過(guò)調(diào)整每次停止中的步數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，9次停 止系統(tǒng)可以通過(guò)22、22、22、23、22、22、22、22、23步的步進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，總共為200步。在此情況 下，相鄰的停止之間的角距離可能為39.6° (22步）或41. Γ (23步），這將導(dǎo)致最窄的停 止角與最寬的停止角之間只有很小的1.8°的角度差。使用400個(gè)位置的步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn) 更加平滑的加速和減速，所獲得的最大角度誤差被減小至僅有0. 9°。
[0069] 有些實(shí)施例采用東方馬達(dá)公司（Oriental Motors)的PK245M-01AA步進(jìn)電機(jī)。這 是一種400步電機(jī)，額定以0. 85A電流（以雙極串聯(lián)布置驅(qū)動(dòng)）提供380mNm的轉(zhuǎn)矩。在雙 極串聯(lián)連接中，每一繞組的電阻為6. 6Ω，電感為15. 6mH。該電機(jī)每側(cè)（side)為42mm，總長(zhǎng) 度為47mm。規(guī)定環(huán)境溫度范圍為-KTC至+50°C。
[0070] 可以采用位于美國(guó)達(dá)拉斯的德州儀器公司提供的Texas Instruments DRV8811步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)評(píng)價(jià)板來(lái)作為驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)300的步進(jìn)電機(jī)控制器104。該IC易于集成，并可 被集成到主板電路中。該IC的框圖如圖5所示。至低功耗微控制器106的主要連接將是 STEP 108、DIR 110 (方向）和ENABLEn 112信號(hào)。該IC包括內(nèi)部的M0SFET，用于驅(qū)動(dòng)繞組 102a和102b，因此僅需要很少的外部部件。ENABLEn信號(hào)112可用于在系統(tǒng)靜止時(shí)停止對(duì) 電機(jī)100的供電，以實(shí)現(xiàn)最低的功耗。
[0071] 該步進(jìn)電機(jī)控制器104采用高速PffM(脈沖寬度調(diào)制）來(lái)控制其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 538a和538b內(nèi)的內(nèi)部MOSFET開(kāi)關(guān)，使電機(jī)繞組電流不超過(guò)規(guī)定的"斬流"(chop current)。 該特征用于有效地以恒定電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組l〇2a和102b，而沒(méi)有在模擬調(diào)制方案中浪費(fèi) 電的缺點(diǎn)。該斬流由VREF引腳540上的電壓來(lái)設(shè)置。
[0072] 在所示的設(shè)計(jì)中，示出了用以設(shè)置該引腳上的電壓的3種示例方式。在一種實(shí)現(xiàn) 方式中，那些實(shí)施例在電源與接地之間采用電阻分壓器，以將電壓（以及由此斬流）設(shè)置在 一個(gè)預(yù)先確定的水平。在另一種方式中，可通過(guò)對(duì)印刷電路板（PCB)上的不同的部件加載 的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這一預(yù)置電壓通過(guò)MOSFET開(kāi)關(guān)和第三電阻的操作得以被改變，其改變方式 使得微控制器可以通過(guò)切換GPIO線的方式在兩個(gè)不同的斬流之間切換。在最為靈活的第 三種實(shí)現(xiàn)方式中，來(lái)自微控制器的一個(gè)高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制）輸出被施加到一個(gè)阻容濾 波器上，以產(chǎn)生一個(gè)直流電壓，該電壓被饋送至VREF引腳540。這將使微控制器106具備在 軟件控制下增加或減少斬流的完全的靈活性。這樣將能夠例如通過(guò)在電機(jī)100正在移動(dòng)的 時(shí)段內(nèi)動(dòng)態(tài)改變斬流從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加速/減速曲線的微調(diào)。
[0073] 在另一個(gè)示例中，軟件系統(tǒng)可以對(duì)環(huán)境條件作出響應(yīng)。例如，如果電機(jī)100與相機(jī) 202之間的傳動(dòng)帶在寒冷天氣中變緊，所需的轉(zhuǎn)矩增加，則該軟件系統(tǒng)可以通過(guò)提高VREF 引腳540上的電壓來(lái)自動(dòng)使轉(zhuǎn)矩提高，由此提高斬流。
[0074] 任何步進(jìn)電機(jī)在繞組被通電的情況下，僅保持在其當(dāng)前位置（即不轉(zhuǎn)動(dòng)）時(shí)都會(huì) 耗電。為減少用電，采用了這樣一種方案：其中僅在電機(jī)100在各次停止之間進(jìn)行步進(jìn)時(shí)， 才對(duì)電機(jī)繞組l〇2a和102b進(jìn)行通電。當(dāng)電機(jī)/相機(jī)已停止時(shí)，通過(guò)由微控制器106驅(qū)動(dòng) 低電平有效的ENABLEn輸入112為高電平，使繞組102a和102b斷電。該方法假定當(dāng)電機(jī) 100和相機(jī)202已停住時(shí)，步進(jìn)電機(jī)100的鉗制轉(zhuǎn)矩和機(jī)械系統(tǒng)中的摩擦力足以將系統(tǒng)保持 為接近不動(dòng)。
[0075] 鉗制轉(zhuǎn)矩（或斷電轉(zhuǎn)矩）通常遠(yuǎn)小于電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩，其由電機(jī)100內(nèi)的永磁鐵 產(chǎn)生。另一個(gè)重要的方面是，應(yīng)沒(méi)有可能導(dǎo)致相機(jī)202轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)的作用在其上的外力。實(shí) 際情況確實(shí)如此：因?yàn)橄鄼C(jī)202處于一個(gè)保護(hù)外殼內(nèi)，故沒(méi)有氣流，且滑環(huán)320不會(huì)自行產(chǎn) 生任何轉(zhuǎn)動(dòng)力。實(shí)際上，滑環(huán)320的靜摩擦力將有助于保持相機(jī)202的靜止。一旦系統(tǒng)已 停住，它就應(yīng)保持不動(dòng)，直至步進(jìn)電機(jī)100被再次通電。
[0076] 步進(jìn)電機(jī)100所形成的轉(zhuǎn)矩值是驅(qū)動(dòng)電流和速度的函數(shù)。該轉(zhuǎn)矩隨速度增加而下 降。使用所選電機(jī)100,速度在〇至650步/秒之間時(shí)，轉(zhuǎn)矩為最高，但在2000步/秒時(shí)，下 降至滿轉(zhuǎn)矩的38%。換言之，嘗試采用更快的速度將需要功率更大的電機(jī)或者是采用更高 的驅(qū)動(dòng)電流（因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)矩正比于電流）。
[0077] 當(dāng)開(kāi)始對(duì)相機(jī)202加速時(shí)需要的轉(zhuǎn)矩最大，因?yàn)殡姍C(jī)100需要克服任何摩擦損耗 以及所有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣性。
[0078] 這些實(shí)施例在此使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是，隨著系統(tǒng)的加速，減小步進(jìn)脈沖的間隔（在 時(shí)間上）。這樣就可形成一個(gè)加速曲線，其中速度沿斜坡增加到最大值。類似地，減小步進(jìn) 脈沖之間的間隔（在時(shí)間上），以形成一個(gè)減速曲線，其中電機(jī)速度從最高速度起降低，最 高速度出現(xiàn)在此間隔的中部。如果電機(jī)無(wú)法產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩值，則它將"打滑"，這意味著它 不能行進(jìn)到下一步。電機(jī)打滑會(huì)破壞系統(tǒng)的位置準(zhǔn)確性，應(yīng)加以避免。
[0079] 為形成諸如此類的系統(tǒng)曲線，應(yīng)先了解運(yùn)行中的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)基本上為二階機(jī)械系 統(tǒng)（摩擦和慣性），其由步進(jìn)電機(jī)100的離散運(yùn)動(dòng)予以驅(qū)動(dòng)，其中，脈沖之間的間隔在從一 個(gè)停止位置到下一個(gè)停止位置之間的整個(gè)移動(dòng)間隔內(nèi)進(jìn)行變化。采用對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的監(jiān)測(cè)來(lái) 優(yōu)化系統(tǒng)的各種參數(shù)。采用諸如陀螺儀等傳感器208對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行直接測(cè)量。在一些實(shí)施例 中，可能采用一個(gè)ST LY330ALH，其為一種MEMS偏航率陀螺儀1C，可產(chǎn)生正比于相機(jī)202的 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的模擬電壓?？梢圆捎秒p面粘貼泡沫將用于此IC的評(píng)價(jià)板貼附到相機(jī)頂部。此 IC可用作通用測(cè)量工具，用以改善相機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改善用以使相機(jī)202與其轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)同步的方法。還可以使用此IC來(lái)識(shí)別相機(jī)202何時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，盡管各種實(shí)施例實(shí)現(xiàn)此識(shí) 別的方式只是通過(guò)測(cè)量以及然后將獲得的等待時(shí)間納