數碼相機閃光燈電容充電控制方法

專利名稱：：數碼相機閃光燈電容充電控制方法
技術領域：
：本發明涉及一種數碼相機應用控制方法，特別涉及一種數碼相機閃光燈電容充電控制方法。
背景技術：
：在拍攝過程中，一般照片的成像質量與拍照物體以及其周圍的背景亮度有很大的關系。當在夜間或室內拍照時，物體和背景亮度較低(與光線充足的情況相比)，所拍攝的相片很難達到理想的效果。為了彌補這一弊端，就要使用具有大光量和高色溫的閃光，以照亮被攝物體及其周圍背景，補充亮度的不足，保證相片的成像質量。為了產生高能閃光，目前相機一般都內置或外置閃光燈組件(通常為氙氣燈組件)，并能在操作快門的瞬間發射閃光。相機閃光燈電容存儲能量，并利用這種能量在拍照時產生閃光。由于相機是便攜式產品，所以通常采用電池作為電源，電池在某一電壓下將電能以輸入充電電流的形式提供給升壓變壓器，經此變壓器將3V輸入電壓轉換成300V，為閃光燈電容器充電。隨后，閃光燈電容將存儲的能量提供給觸發電路來產生觸發電壓，該觸發電壓使閃光管內部氣體電離。當相機閃光管被觸發時，閃光燈電容的電能通過閃光管產生很大的電流，使閃光管發光。目前，閃光燈電容充電通常采用集成IC來實現，IC內部包含MbS管開關，通過MOS管的開斷過程實現閃光燈電容的充電，而其開關時序是由外接變壓器原邊峰值電流Iswlim的大小來確定。因此峰值電流的選iM"于電容充電過程起著至關重要的作用。雖然，目前充電集成IC具有多檔峰值電流Iswlim的選擇，但在實際應用時仍存在以下兩種問題1、充分利用硬件提供的多檔峰值電恭漠式選擇，但由于充電時間較長以及控制方法選取不當，造成在一次充電過程中峰值電流在多個檔位不停的切換，造成系統工作不穩定，產生超調或者過沖。2、只利用硬件提供的一檔或兩檔峰值電流，此方法思路簡單，對硬件要求也不高，便于實現；但此種方法不利于節省電量，尤其當電池電量不足時，為了達到相對較高的峰值電流，易造成電池電量消耗過快。因此，提供一種實用有效的數碼相機閃光燈電容充電控制方法，是該領域當前急待解決的難題之一。
發明內容本發明的目的在于克服上述技術不足之處，提供一種數碼相機閃光燈電容充電控制方法。模糊控制是一種非線性控制方法，適合于時變、非線性、強耦合系統。當前，模糊控制理論發展十分迅速，并在許多領域中獲得了應用。模糊控制是人工智能控制的典型代表，它模仿人的思維邏輯，利用才莫糊數學的推理理論，對被控對象的運行規律(往往沒有確切的數學模型)進行總結、抽象、組織，離線建立隸屬函數數據庫，將各種復雜的過程對象簡單化。當在線運行時，利用控制器通過推理、量化運算得到具體的控制量。因此，將模糊控制應用于數碼相機閃光燈電容的充電控制過程是可行的。為實現上述目的，本發明采用的模糊控制法實施步驟如下(1)將相機開機，并選擇閃光模式；(2)按相機拍攝按鈕的同時，DSP發出閃光充電使能信號；(3)對電池電壓進行測量，并經A/D轉換，視其是否大于最小充電電壓，并且小于最大沖電電壓，如果為N則結束充電，如果為Y則繼續下一步；(4)將電池電壓值以及電壓變化值作為模糊控制器的輸入，通過查詢模糊控制表，來選擇充電峰值電流，為主電容充電；(4.1)定義變量也就是決定程序被觀察的狀況及考慮控制的動作，在本系統控制問題上，輸入變量選取電池電壓的A/D采樣值，記作E;以及電池電壓的A/D采樣值變化率，記作CE;輸出控制變量則為變壓器原邊峰值電流，記作U;其中E、CE、U統稱為模糊變量；(4.2)模糊化這部分的作用是將模糊變量的精確值進行處理，變成模糊控制器要求的輸入值和輸出值；也就是對模糊變量進行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍；然后進行模糊處理，并用相應的模糊集合表示；確定各輸入、輸出變量的基本論域及相應語言變量的論域和量化因子；設輸入變量E的基本論域為[-Xe,Xe];選定輸入變量E的論域為(-n,-n+1,……n-l,n};則輸入變量E的量化因子為Ke=!式l為輸入變量E選取8個語言值PB表示正大，PM表示正中，PS表示正小，PO表示正零，NO表示負零，NS表示負小，NM表示負中和NB表示負大；CE和U的設置參考E。(4.3)知識庫知識庫包括各語言變量的隸屬度函數，尺度變換因子以及模糊空間的分級數等；確定各變量的隸屬函數曲線用正態性模糊變量來描述控制活動的模糊概念，即采用正態分布函數<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式2其他來確定輸入語言變量E、EC和輸出語言U才莫糊子集的隸屬函數；根據E、EC和U各自的論域范圍，使用MATLAB軟件選擇輸入變量的語言值PB，PM，PS，PO,NO,NS，NM和NB為正態分布，并均勻的布滿整個論域范圍；(4.4)模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心；模糊推理過程是基于模糊邏輯中的蘊涵關系及推理規則來實現的；通it^f相機閃光充電回路充電原理的研究和總結，建立模糊控制規則表；模糊控制規則采用"IFAANDB，THENC"的經典控制語句；模糊控制規則為如果電壓值E為PB，而電壓變化值為PO，則峰值電流值U為PM;如果電壓值E為NB，而電壓變化值為NB,則峰值電流值U為NB;依次類推，可以得到一個8行8列的模糊控制規則表；(4.5)清晰化模糊控制器的推理輸出，必須經過清晰化處理，才能去控制對象；清晰化的作用是將模糊的控制量變換成在論域范圍的清晰量，最后將清晰量經尺度變化成實際的控制量，因此，清晰化是模糊推理控制器的重要功能；其中清晰化有幾種方法，包括最大隸屬度法、重心法、中位法；在本控制器中采用重心法來求取輸出量的精確值；重心法也稱力矩法；它是對模糊推理結果中所有元素求取重心元素的方法；重心法把^^糊量的重心元素作為清晰化之后得到的精確量u(k)，重心元素的求取/^式如式3所示樸"^r式3在上述離線計算的基礎上，得出才莫糊判決后的清晰量u(k),^t人而生成一個13行13列的模糊查詢表，并將其存放在相機存儲器中；在實際控制過程時，只需在每一個控制周期中，將采集到的輸入信號進行計算和處理，通過查表，即可得出輸出所需控制量的值；(5)經電壓反饋電路測量，看電容電壓是否達到預定值；如果為Y，則結束充電；如果為N,則重復第三、四、五步。本發明的有益效果是本發明充分考慮現有技術中存在的兩點弊端的前提下，在對充電峰值電流的選擇上采用模糊控制算法。這樣可兼顧充電時間和充電效率，從而在充電時間和充電效率上實現完美匹配，進一步節省電池電量。本發明根據相機電池電量及一次充電過程中電池電量的變化值來調整充電電流，避免一次充電過程中，峰值電流在多種模式下頻繁切換，從而有效保證系統工作在相對穩定的狀態，充分發揮數碼相機閃光燈的作用。圖l是數碼相機閃光燈電容充電控制電路示意圖1中1電池電源，2升壓變壓器，3MOS-FET,4二極管，5相機閃光燈電容。圖2是確定輸入語言變量E、EC和輸出語言U才莫糊子集的隸屬函數曲線圖。圖3是本發明實施方法流程圖。具體實施例方式以下結合附圖和較佳實施例，對依據本發明提供的具體實施方式、結構、特征詳述如下參見圖1，數碼相機閃光燈電容充電過程一般采用FLY-BACK(反激)拓樸來實現，其原理主要是控制MOS—FET(3)的開斷過程，實現電池(1)能量由變壓器(2)原邊向副邊的傳遞。當開關導通時，電流從供電電源流入變壓器原邊，以^磁場能形式貯存。當原邊峰值電流達到額定值后，開關斷開，能量由變壓器原邊向副邊轉移，此時電流通過副邊和校正二才及管(4)流出，對主電容(5)充電，變壓器磁場能轉化為電容電壓。當電容達到規定值后，開關斷開，整個充電過程停止。通常因為期望的充電電壓很高，依靠一次充電過程達到期望的高電壓，由能量守恒定律可知，貯存在變壓器原邊的能量較高，所以充電過程通常是一系列的電流脈沖。參見圖3，一種數碼相機閃光燈電容充電控制方法，其實施步驟如下(1)將相機開機，并選擇閃光模式；(2)按相機拍攝^4丑的同時，DSP發出閃光充電使能信號；(3)對電池電壓進行測量，并經A/D轉換，視其是否大于最小充電電壓，并且小于最大沖電電壓，如果為N則結束充電，如果為Y則繼續下一步；(4)將電池電壓值以及電壓變化值作為模糊控制器的輸入，通過查詢模糊控制表，來選擇充電峰值電流，為主電容充電；(4.1)定義變量也就是決定程序被觀察的狀況及考慮控制的動作，在本系統控制問題上，輸入變量選取電池電壓的A/D采樣值，記作E;以及電池電壓的A/D釆樣值變化率，記作CE;輸出控制變量則為變壓器原邊峰值電流，記作U;其中E、CE、U統稱為模糊變量；(4.2)模糊化這部分的作用是將模糊變量的精確值進行處理，變成模糊控制器要求的輸入值和輸出值；也就是對模糊變量進行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍；然后進行模糊處理，并用相應的模糊集合表示；確定各輸入、輸出變量的基本論域及相應語言變量的論域和量化因子；設輸入變量E的基本論域為[-Xe,Xe〗；選定輸入變量E的論域為(-n,-n+l，......n-l，n};則輸入變量E的量化因子為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>為輸入變量E選取8個語言值PB(正大)，PM(正中)，PS(正小)，PO(正零)，NO(負零)，NS(負小)，畫(負中)和NB(負大)；CE和U的設置參考E。(4.3)知識庫知識庫包括各語言變量的隸屬度函數，尺度變換因子以及模糊空間的分級數等；確定各變量的隸屬函數曲線基于設計人員的實踐經驗，加上正態分布符合人們對事物判斷所沿用的思維特點，用正態性模糊變量來描述控制活動的模糊概念是適宜的；所以本文采用正態分布函數<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>來確定輸入語言變量E、EC和輸出語言U模糊子集的隸屬函數；根據E、EC和U各自的論域范圍，使用MATLAB軟件選擇輸入變量的語言值PB，PM,PS，PO,NO,NS,NM和NB為正態分布，并均勻的布滿整個論域范圍；參見圖2。(4.4)模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心；模糊推理過程是基于^^莫糊邏輯中的蘊涵關系及推理規則來實現的；通過對相機閃光充電回路充電原理的研究和總結，建立模糊控制規則表；模糊控制規則采用"IFAANDB,THENC"的經典控制語句；模糊控制規則為如果電壓值E為PB，而電壓變化值為PO，則峰值電流值U為PM;如果電壓值E為NB，而電壓變化值為NB,則峰值電流值U為NB;依次類推，可以得到一個8行8列的模糊控制規則表。(4.5)清晰化模糊控制器的推理輸出，必須經過清晰化處理，才能去控制對象；清晰化的作用是將模糊的控制量變換成在論域范圍的清晰量，最后將清晰量經尺度變化成實際的控制量，因此，清晰化是模糊推理控制器的重要功能；其中清晰化有幾種方法，包括最大隸屬度法、重心法、中位法；在本控制器中采用重心法來求取輸出量的精確值；重心法也稱力矩法；它是對模糊推理結果中所有元素求取重心元素的方法；重心法把模糊量的重心元素作為清晰化之后得到的精確量u(k)，重心元素的求取公式如式3所示式3在上述離線計算的基礎上，得出模糊判決后的清晰量u(k)，從而生成一個13行13列的模糊查詢表，并將其存放在相初^儲器中；在實際控制過程時，只需在每一個控制周期中，將采集到的輸入信號進行計算和處理，通過查表，即可得出輸出所需控制量的值；模糊控制的組成核心是具有人工智能的模糊控制器，下面根據數碼相機閃光充電回路的具體情況，對變壓器原邊峰值電流選擇的模糊控制器進行設計，得出的模糊控制查詢表如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表l(5)經電壓反饋電路測量，看電容電壓是否達到預定值；如果為Y，則結束充電；如果為N，則重復第三、四、五步。上述參照實施例對數碼相機閃光燈電容充電控制方法進行的詳細描述，是說明性的而不是限定性的，因此在不脫離本發明總體構思下的變化和修改，應屬本發明的保護范圍之內。權利要求1、一種數碼相機閃光燈電容充電控制方法，其特征在于實施步驟如下(1)將相機開機，并選擇閃光模式；(2)按相機拍攝按鈕的同時，DSP發出閃光充電使能信號；(3)對電池電壓進行測量，并經A/D轉換，視其是否大于最小充電電壓，并且小于最大沖電電壓，如果為N則結束充電，如果為Y則繼續下一步；(4)將電池電壓值以及電壓變化值作為模糊控制器的輸入，通過查詢以下模糊控制表，來選擇充電峰值電流，為主電容充電；(4.1)定義變量也就是決定程序被觀察的狀況及考慮控制的動作，在本系統控制問題上，輸入變量選取電池電壓的A/D采樣值，記作E；以及電池電壓的A/D采樣值變化率，記作CE；輸出控制變量則為變壓器原邊峰值電流，記作U；其中E、CE、U統稱為模糊變量；(4.2)模糊化這部分的作用是將模糊變量的精確值進行處理，變成模糊控制器要求的輸入值和輸出值；也就是對模糊變量進行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍；然后進行模糊處理，并用相應的模糊集合表示；確定各輸入、輸出變量的基本論域及相應語言變量的論域和量化因子；設輸入變量E的基本論域為[-Xe，Xe]；選定輸入變量E的論域為{-n，-n+1，......n-1，n}；則輸入變量E的量化因子為式1為輸入變量E選取8個語言值PB表示正大，PM表示正中，PS表示正小，PO表示正零，NO表示負零，NS表示負小，NM表示負中和NB表示負大；CE和U的設置參考E；(4.3)知識庫知識庫包括各語言變量的隸屬度函數，尺度變換因子以及模糊空間的分級數等；確定各變量的隸屬函數曲線用正態性模糊變量來描述控制活動的模糊概念，即采用正態分布函數式2來確定輸入語言變量E、EC和輸出語言U模糊子集的隸屬函數；根據E、EC和U各自的論域范圍，使用MATLAB軟件選擇輸入變量的語言值PB，PM，PS，PO，NO，NS，NM和NB為正態分布，并均勻的布滿整個論域范圍；(4.4)模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心；模糊推理過程是基于模糊邏輯中的蘊涵關系及推理規則來實現的；通過對相機閃光充電回路充電原理的研究和總結，建立模糊控制規則表；模糊控制規則采用“IFAANDB，THENC”的經典控制語句；模糊控制規則為如果電壓值E為PB，而電壓變化值為PO，則峰值電流值U為PM；如果電壓值E為NB，而電壓變化值為NB，則峰值電流值U為NB；依次類推，可以得到一個8行8列的模糊控制規則表；(4.5)清晰化模糊控制器的推理輸出，必須經過清晰化處理，才能去控制對象；清晰化的作用是將模糊的控制量變換成在論域范圍的清晰量，最后將清晰量經尺度變化成實際的控制量，因此，清晰化是模糊推理控制器的重要功能；在本控制器中采用重心法來求取輸出量的精確值；重心法也稱力矩法；它是對模糊推理結果中所有元素求取重心元素的方法；重心法把模糊量的重心元素作為清晰化之后得到的精確量u(k)，重心元素的求取公式如式3所示式3在上述離線計算的基礎上，得出模糊判決后的清晰量u(k)，從而生成一個13行13列的模糊查詢表，并將其存放在相機存儲器中；在實際控制過程時，只需在每一個控制周期中，將采集到的輸入信號進行計算和處理，通過查表，即可得出輸出所需控制量的值；(5)經電壓反饋電路測量，看電容電壓是否達到預定值；如果為Y，則結束充電；如果為N，則重復第三、四、五步。全文摘要本發明涉及一種數碼相機閃光燈電容充電控制方法，步驟如下(1)將相機開機，并選擇閃光模式；(2)按拍攝按鈕的同時，DSP發出閃光充電使能信號；(3)對電池電壓進行測量，并經A/D轉換，視其是否大于最小充電電壓，小于最大沖電電壓，是則結束充電，否則繼續下一步；(4)將電池電壓值及電壓變化值作為模糊控制器的輸入，通過查詢模糊控制表來選擇充電峰值電流，為主電容充電；(5)經電壓反饋電路測量，看電容電壓是否達到預定值；是則結束充電；否則重復第三、四、五步。本發明采用模糊控制算法，根據相機電池電量及一次充電過程中電池電量的變化值來調整充電電流，從而在充電時間和充電效率上實現完美匹配，進一步節省電源電量。文檔編號H05B41/32GK101546925SQ200910068718公開日2009年9月30日申請日期2009年4月30日優先權日2009年4月30日發明者曹再鉉,王士超,鄭龍周申請人:天津三星光電子有限公司