搖臂電源改造

徐忠偉，何建創(chuàng)

（蘇州廣播電視總臺，江蘇 蘇州 215600）

在如今電視電影技術(shù)中，搖臂攝像[1]在體育、綜藝、演播室中已成為不可或缺的技術(shù)。由于其空間上的優(yōu)勢，它大大豐富了畫面的立體感和動感，使得畫面更加多元化，更具有空間的縱深感，給觀眾以身臨其境的視覺享受。而且，由于搖臂所有的長臂和空間優(yōu)勢，它經(jīng)常能抓到其他攝像機無法捕捉到的鏡頭。在蘇州電視臺，隨著節(jié)目的多元化和節(jié)目內(nèi)容的提升，搖臂的運用也越來越廣泛平凡。在綜藝節(jié)目、大型活動的錄制中，搖臂經(jīng)常會長時間不間斷的使用。而如今大多搖臂在使用一段時間后，所提供的蓄電池都普遍存在問題，嚴(yán)重影響搖臂的平衡點，給使用帶來了極大的不便，所以筆者提出了對搖臂電源的改造。

1 基本原理

搖臂的控制部分主要由供電電源、控制器、電纜和控制手柄組成。由供電電源提供±12 V穩(wěn)定直流電源，操作手柄上的操作經(jīng)過控制電路通過電位差來控制馬達運行完成控制。

當(dāng)手柄操作水平、俯仰轉(zhuǎn)動時，輸出點電位偏離0基準(zhǔn)，通過運算放大器，該輸出的正負電壓驅(qū)動電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而使機頭出現(xiàn)水平或俯仰的轉(zhuǎn)動，直至手柄回到起始位置，輸出電壓消失，電機停止使機頭停在當(dāng)前位置。其中水平或俯仰的轉(zhuǎn)動速度可以通過調(diào)節(jié)輸出電壓的放大倍數(shù)來改變。

聚焦的控制原理與此類似，但多了位置反饋。靜態(tài)時a，b兩點電位相同，輸出點無電壓。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動一個角度時a，b點形成電位差使輸出點輸出一個正或負電壓控制電機轉(zhuǎn)動，同時驅(qū)動b點電位隨之改變。到a，b點電位又相同時，電機恢復(fù)為靜止?fàn)顟B(tài)。推拉控制則是推拉手柄直接與攝像機相連，由攝像機自行控制執(zhí)行。所以，供電所提供的正負電壓不要求絕對值完全相同，但各自的大小一定要求穩(wěn)定可靠，弱小的偏差都會導(dǎo)致電機在無控制下轉(zhuǎn)動。

2 基本構(gòu)思

基于上述的問題，目前搖臂電源都采用AC電源，在外出使用時帶來諸多不便。本文闡述的DC-DC[2]轉(zhuǎn)換方式只需要提供攝像機的電池，甚至可與攝像機共用電池，大大提高了便攜性?？紤]到電視節(jié)目錄制乃至直播的安全可靠性，電源采用DC-DC供電方式為主，AC-DC供電方式為備。為了避免兩者交替使用時重新調(diào)整平衡點，通過調(diào)整AC-DC輸出電壓與DC-DC輸出電壓匹配，從而使兩者平衡點一致。

3 電路實現(xiàn)

在綜合比較了多家DC-DC模塊后，采用TRACO POWER公司的TEN40-2422WI DC-DC模塊作為主電源。TEN 40WI系列是40 W高性能DC-DC，同時它還具備開關(guān)控制、輸出電壓微調(diào)、過壓保護、欠壓鎖定、超溫和短路保護。轉(zhuǎn)換模塊，其工作溫度范圍為-40～85℃，同時它還具備開關(guān)控制、輸出電壓微調(diào)、過壓保護、欠壓鎖定、超溫和短路保護。TEN40-2422WI模塊輸入范圍為9～36 V，輸出電壓為±12 V，電流為±1.65 A，效率可達88%。TEN40-2422WI輸出可以提供±10%電壓微調(diào)，參數(shù)如圖1所示。

經(jīng)測試下來模塊輸出12.07 V和-11.89 V穩(wěn)壓電壓，基本與所需電壓相符，所以可以省去該電壓微調(diào)電路。

備用電源采用交流整流穩(wěn)壓電路[3]，220 V交流電經(jīng)整流橋輸出50 V電壓，穩(wěn)壓芯片為了能夠調(diào)整其輸出電壓能與DC-DC模塊輸出電壓一致，采用LM317和LM337。LM317典型電路如圖2所示。

LM317輸出電壓Vout=Vree（1+R2/R1）+IadjR2，通過調(diào)節(jié)R2的大小調(diào)整輸出電壓的大小，R1一般取120 Ω，為了保證調(diào)節(jié)時輸出電壓大小范圍在可接受范圍內(nèi)，電位器R2串聯(lián)一個固定阻值的電阻，使電位器調(diào)節(jié)為0時，輸出電壓為可調(diào)范圍的最小值，然后選取合適大小的電位器，來調(diào)節(jié)輸出電壓。LM337原理基本與此相同，調(diào)節(jié)備路電源輸出為12.07 V和-11.87 V，從而與DC-DC輸出模塊相匹配。

電源指示模塊采用LM3914，LM3914是10位發(fā)光二極管驅(qū)動器，它可以把輸入模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出驅(qū)動10位發(fā)光二極管來進行顯示。LM3914內(nèi)部芯片結(jié)構(gòu)如圖3所示。

完成后，加電池后測得最后的輸出電壓，調(diào)節(jié)搖臂控制電路的電位器使其達到平衡，再撤去電池通上交流電后在調(diào)節(jié)LM317和LM337的電位器，使正負輸出電壓與DC-DC模塊輸出電壓一致，從而在應(yīng)急用交流電的情況下不用再去調(diào)節(jié)控制電路。

4 結(jié)束語

改造后搖臂電源使用至今反應(yīng)效果良好，電池在給搖臂控制供電的同時還帶動2塊LED顯示屏，可以持續(xù)使用4 h，大大提高了利用效率，盡可能地避免了多次更換電池。此外還大大簡化了了供電設(shè)備，外出節(jié)目錄制只需要攜帶2～3塊電池即可，為工作帶來諸多便利。于此同時，設(shè)備的簡易化少去了很多連接的電纜線，使搖臂在使用過程中清除了很多阻礙，從而更加靈活快捷，優(yōu)化了搖臂的使用。

[1]郭嶸.大型電視攝像搖臂的原理與使用[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2009（4）:132-134.

[2]馬寧.電視攝像搖臂的安裝與使用技巧[EB/OL].[2012-06-16].http://www.qikan.com.cn/Article/kejt/kejt201210/kejt20121042.html.

[3]馮平，張治中.基于可調(diào)式穩(wěn)壓器LM317的直流穩(wěn)壓電源[J].電子測試，2009（5）:70-73.