Рефераты - Афоризмы - Словари
Русские, белорусские и английские сочинения
Русские и белорусские изложения
 

Технические параметры, которыми характеризуются цифровые видеокамеры

Работа из раздела: «Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»

Введение

Одной из наиболее актуальных сфер жизнедеятельности человечества являются запись и воспроизведение изображения и передача его на расстояние. Указанные действия помогают людям не только получить информацию, но посмотреть, как развивался ход событий. Каждый человек мечтает зафиксировать некоторые моменты своей жизни, чаще для себя, иногда для близких и друзей, а особо амбициозные - для потомков. Когда-то это были примитивные пещерные изображения, спустя тысячелетия - письмена, книги и живопись. Но развитие современных технологий дает возможность осуществить это желание.

Научная концепция, положенная затем в основу по указанной ранее деятельности человека, появилась уже в конце 19-го века в виде теоретических дискуссий и практических экспериментов. Главный принцип записи, воспроизведения и передачи изображения был предложен в 1880 году независимо двумя учеными, американцем В. Е. Сойером и французом М. Лебланом. Принцип заключался в быстром сканировании каждого элемента изображения последовательно, строка за строкой и кадр за кадром.

Так эта деятельность человека развивалась и дошла до наших пор в таком виде, в каком мы можем его видеть каждый день, включив телевизор, CD - проигрыватель, видеомагнитофон или другое видеоустройство. Большинство людей сейчас просто не представляют жизни без записи, воспроизведения и передачи изображения, для них это не только способ получения информации, но и способ отдыха. Особенно популярными сейчас становятся различного вида и размера видеокамеры, прошедшие путь от громоздких устройств, весом несколько сотен килограммов, до портативных, умещающихся в сотовом телефоне. Сейчас в телевидении придумывают множество новшеств, которые улучшают качество изображения воспроизводимой информации, звуковые характеристики, и многое другое. Работа устройств записи, воспроизведения и передаче видео сигнала основана на несовершенстве человеческого зрения. Из теории передачи сигнала известно, что целиком передачу изображения невозможно, поэтому его разбивают на элементы, которые затем последовательно передаются в канал связи, и согласно теории по теореме Котельникова, качество изображения будет тем выше, чем больше элементарных ячеек разбиения. Следовательно, все изображения передаются с ретрансляторов разбитыми на ячейки, и в зависимости от модели и фирмы устройства изображение будет лучше или хуже. Это зависит от способности устройства быстро и качественно соединить эти ячейки в изображение. Большой шаг вперёд позволило сделать оцифровка изображения, проводимая различными способами. Этому направлению записи, воспроизведения и передаче изображения посвящен дипломный проект.

1. Аналитический обзор

1.1 Общие сведения о способах записи воспроизведения и передачи изображения

Телевизионная техника непрерывно перенимает новейшие научные и технические достижения, постоянно совершенствуется и развивается.

Телевизионная система по функциональному назначению отдельных ее звеньев и сложности их взаимодействия является типичной радиотехнической системой. Наряду с устройствами преобразования изображения в электрический сигнал телевизионная система содержит устройства цифровой и аналоговой обработки сигналов изображения, включая нелинейные, и сложные временные преобразователи, устройства сокращения избыточности цифровых сигналов изображения и статического кодирования этих сигналов. Используются новейшие звуковые стереосистемы NICAM 728 или просто NICAM (аббревиатура названия Near Instantaneous Companded Audio Multiplex (почти мгновенный компандированный звуковой канал с уплотнением), а 728 обозначает скорость передачи данных 728 кбит/с). Dolby (используется для воспроизведения звука в кинотеатрах и аудиториях) и Dolby Pro Logic (активная по сравнению с простой системой окружающего звука Dolby, которая является пассивной). А также использование систем шумопонижения dbx, Dolby B,A,C, HUSH, систем динамического подавления шума DNP и т.д. Изучение телевизионной системы позволяет познакомится с различными методами кодирования и декодирования сигналов.

В истории развития телевидения можно выделить следующие этапы: зарождение идеи (до 1920), механического телевидения (1920-1935), электронного черно-белого телевидения (1936-1966), электронного цветного телевидения (с 1967г.) и т.д.

Последующие этапы связаны с разработкой цифровых телевизионных систем, систем телевизоров высокой четкости, широким использованием твердотельных преобразований изображения устройств видеозаписи, развитием спутникового телевизионного вещания, ведением спутниковых систем, анализа и обработки видеоинформации.

А.А. Полумордвинов, выпускник Электротехнического института, который в 1899 году предложил механическую систему цветного телевидения с последовательной передачей информации о цвете. Патент на «Светораспределитель для аппарата, служащего для передачи изображения на расстояние» был выдан лишь спустя 6 лет после подачи заявки. Устройство с одновременной передачей цветного изображения в 1907 году предложил И.А. Адамян (получил немецкий, российский и французский патент).

Одной из первых телевизионных систем, созданных в нашей стране, была оптико-механическая система с разложением на 40 строк (1929 г.). Работа по созданию этой системы проводилась Я.Л. Рыхтиным под руководством А.А. Чернышова. В 1930 - 1931 гг. теми же авторами была создана оптико-механическая система с разложением на 60 строк. 1 октября 1931 года начинается регулярное телевизионное вещание через московские широковещательные радиостанции по оптико-механической системе.

Одна из первых систем электронного телевидения, созданного под руководством Я.А. Рыхтина демонстрировалась в 1934 году. Система имела 180 строк разложения. Для преобразования оптического изображения в электрический сигнал использовался иконоскоп - передающая телевизионная трубка, разработанная в 1933 году в США выдающимся ученым и инженером в области телевидения В.К. Зворыкиным.

Создание телевизионных центов, реализованных на 240 строк в Ленинграде и с разложение на 343 строки в Москве в 1937 году, разработка отечественного стандарта на 625 строк разложения и регулярные передачи Московского телецентра с этим стандартом с 1948 году явились началом триумфального шествия телевидения в нашей стране.

В 1950 году П.В. Шмаков предложил использовать для телевизионного вещания искусственные спутники Земли.

К числу выдающихся достижений телевизионной техники следует отнести первую съемку обратной стороны Луны в 1965 году с помощью телевизионной системы, установленной на космическом аппарате «Зонд-3». Этим было положено начало дистанционного зондирования планет, основанного на применении телевизионных систем.

Проектирование систем с компрессией и мультиплексированием видео- и аудиоинформации на базе стандарта MPEG-2 (Moving Picture Experts Group) и его модернизации стало приоритетным направлением в развитии техники телевизионного вещания.

Основным назначением телевизионных систем является формирование на экране воспроизводящего устройства изображения передаваемых сцен в реальном времени или с использованием видеозаписи, как правило, на значительном от них расстоянии. Наиболее привычным для человека носителем информации об окружающем мире является видимое излучение (область спектра электромагнитных колебаний с длиной волны примерно от 380 до 760 нм). Для восприятия излучения в этих участках спектра используют различного рода преобразования электрического сигнала в видимое, оптическое изображение.

1.2 Классификация и характеристики изображения

Изображение, отражающее свойства объектов сцены, могут быть динамическими (изменяющимися во времени) и статическими (описываются функцией яркости, не зависящей от времени).

По отношению к пространственным координатам различают изображения объемные и плоские.

Зависимость от длины волны позволяет разделить изображения по этому параметру на три группы: цветные, ахроматические и монохроматические.

На входе телевизионной системы синтезируется телевизионное изображение. Оно формируется, как правило, на экране электронно-лучевой трубки. Телевизионное изображение предназначено для восприятия глазом. В связи с этим, очевидно, что принципы формирования телевизионного изображения его параметры, как и параметры телевизионных систем в целом, должны быть строго согласованы с характеристиками зрения.

1.3 Светоделение

Оптические звенья преобразователей изображения и устройств воспроизведения телевизионного сигнала включают элементы светоделения - распределения световых потоков на составляющие, обладающие данными свойствами.

Цветное телевидение, кино и фотография базируются на трехкомпонентной теории цветового зрения, поэтому в преобразователях изображения возникает задача разделения светового потока на три составляющие, обладающие определенными спектральными характеристиками,

с последующим формированием трёх цветоотдельнных изображений. В светоделителях передающих телевизионных камер используют оптические схемы на дихроических зеркалах или призмах.

1.4 Принципы записи и воспроизведения изображения и их технические решения

Конечным звеном телевизионной передачи является человеческий глаз, поэтому телевизионные системы строят с учетом особенностей зрения. Реальный мир воспринимается человеком визуально в цветах, предметы - рельефными, расположенными в объеме некоторого пространства, а события - в динамике, следовательно, идеальная телевизионная система должна обеспечивать возможность воспроизводить эти свойства материального мира.

Рисунок 1.1 - Структура передачи изображения

Для телевизионной передачи изображений необходимо осуществить три процесса: преобразование света испускаемого объектом передачи или отражаемого им, в электрические сигналы; передачу электрических сигналов по каналам связи и их прием; обратное преобразование электрических сигналов в световые импульсы, воспроизводящие оптическое изображение объекта. Принципиальная основа для реализации этих процессов была заложена в трудах У.Смита (США), открывшего в 1873 году «внутренний» фотоэффект, А.Г. Столетов в 1888 году установил основные закономерности «внешнего» фотоэффекта; А.С. Попов - изобретатель радио (1895); Б.Л. Розинг разработал в 1907году систему «катодной телескопии», при которой для воспроизведения изображения использовалась электроннолучевая трубка, и осуществил в 1911 году первую в мире телевизионную передачу, в лабораторных условиях, по такой системе. Однако чтобы довести телевидение до стадии практического применения, необходимо решить множество других сложных вопросов.

Рассматриваемые предметы непосредственно, можно различать очень мелкие детали, в соответствии с разрешающей способностью глаза. Поэтому формально можно считать оптическое изображение, проецируемое на сетчатку глаза состоящим из m разрешимых деталей (элементов). Каждый такой элемент можно охарактеризовать яркостью B, цветностью: цветовым тоном л и чистотой цвета с, и геометрическим местоположением (x,y), то есть описать многомерной функцией.

За годы практического использования телевидение прочно вошло в жизнь людей. Наибольшее распространение оно получило как телевизионное вещание. Телевизионную аппаратуру применяют при решении разнообразнейших задач в науке, медицине, в различных отраслях народного хозяйства. году появилось космическое телевидение, средства которого действенно используются в экспериментах по изучению и освоению космоса.

1.5 Основные элементы современных цифровых видеокамер

В настоящее время цифровые видеокамеры являются наиболее популярными товарами при продаже бытовой радиоэлектроники и все еще достаточно новыми и малознакомыми по сравнению с телевизором для обычного российского жителя. Чтобы определить требования, на основании которых можно было бы осуществлять выбор и поиск необходимых моделей, необходима информация - что это такое, как они устроены, какими возможностями обладают. В процессе работы с видеотехникой, при профилактике, а при необходимости и ремонте ее тем более возникает потребность в информации по принципам построения, работы, особенностям, характеристикам и возникающим неисправностям.

Видеоизображение принимается на видеокамеры, которые могут быть: наружными - в термокожухах с автоподогревом, внутренними - малогабаритными или миниатюрными, цветными или черно-белыми, снабженными дистанционно управляемыми поворотными устройствами, иметь чувствительные приемные устройства - видиконы или матрицы ПЗС с разными характеристиками разрешения (которые определят и качество наблюдаемого изображения) и объективы с различными углами обзора, дистанционно или автоматически настраиваемой диафрагмой, глубиной резкости и световой чувствительностью.Снимаемые видеокамерами изображения обрабатываются одним или несколькими (в зависимости от сложности системы) специальными устройствами обработки изображения. В аналоговых системах это:

- квадратор, собирающий по 4 изображения от разных видеокамер в один кадр для отражения на мониторе или записи. Наиболее развитые модели имеют возможность ручной или автоматической коммутации изображений в кадре (объединяя квадраты в более крупные кадры и их смену, комбинируя PiP - кадр в кадре), знакогенератор “титры-время”, добавляющий в изображение идентифицирующую информацию - дату, время, место происходящего;

- детектор движения, фиксирующий изменение обстановки в снимаемом изображении и выдающий синхронный сигнал тревоги во внешние устройства (например, включая запись тревожного изображения на видеомагнитофон или подавая звуковой сигнал), выполняющий фактически функцию охранной сигнализации;

- мультиплексор, собирающий в различных сочетаниях до 16 изображений от разных видеокамер в один кадр и имеющий множество встроенных функций (в т.ч. детектор движения, вход для спец видеомагнитофона, программируемый знакогенератор, возможность связи с компьютером); позволяет просмотреть интересующую видеокамеру независимо от других - например в магазине произошло ЧП у кассы. Мультиплексор позволяет выбрать камеру, направленную на кассу и проследить развитие события.

- спецвидеомагнитофон служит для фиксации изображений с видеокамер на пленку, служащую документальным протоколом при разборе произошедших на месте наблюдения неординарных ситуаций.

В отличие от бытового, спецвидеомагнитофон имеет повышенные ресурс и надежность работы, программируемые спецфункции (в частности, регулируемое время записи на стандартную кассету за счет изменения частоты кадров);

- видеораспределитель, позволяющий без потерь “делить” сформированное видеоизображение на несколько выходов для использования в различных устройствах и системах (например, для подачи на несколько мониторов или для интеграции системы видеонаблюдения с телевизионной сетью); мониторы, служащие для отображения принятого видеокамерами и/или обработанного изображения на экране. Различаются размером кинескопа, качеством разрешения экрана, наличие встроенных сервисных функций. В частности, имеются модели со встроенными коммутаторами или квадраторами.

До появления ПЗС-сенсоров в видеокамерах применяли видикон. Видиконы применялись на ранних стадиях создания телекамер наружного наблюдения. Но сейчас эти видеокамеры вышли из моды и их редко где увидишь, и поэтому их почти не используют на охраняемых объектах.

Видикон применяется для преобразования оптического изображения в электрические сигналы в телевизионных передающих устройствах (телекамерах). Видикон позволил достичь хороших характеристик передаваемых изображений, по сравнению с ранними типами преобразователей. Но в современных устройствах видикон уже используется реже. Видикон - передающая телевизионная электронно - лучевая трубка, действие которой основано на внутреннем фотоэффекте. В колбе видикона находится фотомишень и электронно-оптическая система развертывающего луча. Фотомишень 1 состоит из фотослоя,

Рисунок 1.2 - Схема видикона

при проецировании на фотомишень оптического изображения происходит разрядка элементарных конденсаторов фотослоя мишени. Поэтому при развертке лучом происходит выравнивание потенциала фотомишени, и разность протекающих токов образует сигнал изображения. На пластину фотомишени нанесен фотослой толщиной 1-3 мкм из материала, обладающего фотопроводимостью. Таким материалом часто служит трехсернистая сурьма - стибнит. От толщины и свойств материала фотопроводника зависят чувствительность, спектральная характеристика и инерционные свойства видикона. Электронно-оптическая система видикона содержит электронный прожектор и мелкоструктурную сетку, помещенную перед фотомишенью. Прожектор состоит из оксидного подогревного катода 2, управляющего электрода 3, первого 4 и второго анода 5. Второй анод создает эквипотенциальную область, в которой осуществляются фокусировка и отклонение развертывающего луча по всей поверхности фотомишени и препятствует попаданию на фотомишень отрицательных ионов. Мелкоструктурная сетка 6, находящаяся под напряжением, в 1,5-1,7 раза превышающем напряжение катода, обеспечивает перпендикулярный подход электронов луча по всей поверхности фотомишени и препятствует попаданию на фотомишень отрицательных ионов. Фокусировка, отклонение и коррекция траектории развертывающего луча осуществляется внешней магнитной системой, состоящей из длинной фокусирующей катушки ФК, отклоняющих катушек ОК и корректирующих катушек КК. Процесс образование сигнала изображения в видиконах связан с накоплением зарядов на поверхности фотослоя. Накопительные конденсаторы образованы участками поверхности фотослоя и сигнальной пластиной, являющейся общей обкладкой для всех элементарных конденсаторов. Каждый конденсатор шунтирован фоторезистором. Когда на фотомишень проецируется оптическое изображение, то величины сопротивлений шунтирующих резисторов становятся различными. Так наиболее освещенные элементы имеют наименьшее сопротивление, а темные - наибольшее.

В процессе развертки потенциального рельефа электронным лучом происходит его выравнивание. Разность между токами, протекающими резистор нагрузки, когда луч находится на неосвещенном и освещенном участках, образует сигнал изображения. Когда на первый и второй аноды подается напряжение порядка 300 В, то видикон работает в режиме развертки медленными электронами. В этом режиме он имеет большую чувствительность и разрешающую способность, но зато обладает большей инерционностью. Поэтому, при необходимости, используют режим развертки быстрыми электронами (но при этом теряются четкость, чувствительность и равномерность сигнала по всему полю).

В теле- и видеокамерах с успехом используется другой тип фотопреобразователей -- ПЗС-матрицы, являющиеся основным элементом цифровой видеокамеры, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с видиконом. ПЗС применяются в современных устройствах для передачи как статических, так и динамических изображений: сканеры, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и др.

ПЗС бывают двух типов: линейно-строчные и матричные. Первые применяются в основном для передачи неподвижных изображений в таких аппаратах, различные следящие системы, построчные сканеры изображений. Последние нашли широкое применение в цифровой фото- и видеоаппаратуре. Прогресс в радиотехнической промышленности позволяет создавать год от года все более совершенные системы и устройства. Так в области видеоаппаратуры ПЗС-матрицы вытеснили передающие ЭЛТ благодаря безусловному превосходству по своим основным характеристикам. Благодаря современным технологиям чипы ПЗС могут содержать достаточное количество ячеек, чтобы удовлетворить почти все существующие запросы в качественной четкой передаче изображений.

ПЗС формируются на основе отдельных ячеек, представляющих собой конденсатор МОП-структуры (Метал-Окисел-Подложка). Последовательность ячеек образует цепочку ПЗС, которая может работать в двух-, трех- и четырехтактном режимах. Рассмотрим трехтактный режим работы. В течение первого такта на электроды 1 подается напряжение U1=Uо, а все остальные электроды заземляются. Под электродами 1, если на ячейки падают световые потоки, создаются потенциальные ямы, в которых могут накапливаться заряды. В образованных потенциальных ямах заряды накапливаются и хранятся в течение времени действия напряжения U1. Этот режим работы называется режимом хранения зарядов.

Рисунок 1.3 - Режим хранения информации в ячейках

Рисунок 1.4 - Режим переноса заряда в ячейки

Во время второго такта работы на электроды 2 подается положительное

напряжение U2, которое по модулю больше первого в 1,5-2 раза.

При этом образовавшиеся заряды под первыми электродами перемещаются под действием возникающего электрического поля под электроды 2 - это режим переноса зарядов. В третьем такте работы электроды1 и 3 заземляются,

Рисунок 1.4 - Режим хранения зарядов в ячейках 2

на электроды 2 подается напряжение U2 = U0. В этом режиме происходит хранение зарядов под электродами 2.

Таким образом, как было указано, заряды могут образовываться за счет фотопроцесса или за счет инжекции в начало цепочки ПЗС через входной p-n (n-p) переход (аналогично для снятия зарядов -- в конце). Понятно, что если мы будем поочередно перемещать накопившиеся заряды из одной группы электродов в другую, то на выходе мы можем получить сигнал. Если ПЗС применяется в оптических преобразователях, то после относительно длительной фазы накопления, заряды быстро перемещаются к выходу на выходной усилитель. Тем самым сигнал будет содержать информацию об освещенности соответствующих ячеек ПЗС. Линейная организация ПЗС используется в сканирующих устройствах или следящих системах. А в цифровых видео- и фотокамерах используют кадровую матричную структуру ПЗС.

В основе принципа работы лежит способность ячейками ПЗС накапливать заряд в зависимости от их освещенности. Ключевой особенностью ПЗС является принцип считывания образа светового потока. Накопленные заряды по очереди продвигаются по линейной структуре ПЗС к выходу, и таким же порядком поступают на обработку.

1.6 Твердотельные преобразователи свет-сигнал

Телекамеры на основе матриц ПЗС делятся на внутренние и внешние. Основные различия этих видеокамер, это наличие термокожуха у внешних телекамер и автоподогреве, а также преобразователе свет-сигнал. Эти преобразователи являются твердотельными.

Твердотельные преобразователи свет-сигнал относятся к классу приборов с переносом заряда (ФППЗ) - это изделие электронной техники, предназначенное для преобразования оптического изображения в электрический сигнал. Его действие основано на формировании и эффективном переносе дискретных фотогенерированных зарядовых пакетов по поверхности или внутри полупроводникового материала. ФППЗ подразделяются на линейные и матричные в зависимости от назначения. Линейный ФППЗ - фоточувствительный прибор с переносом заряда, в котором фоточувствительные элементы расположены в один ряд. За период интегрирования линейный ФППЗ преобразует в электрический сигнал одну строку (линию) оптического изображения. Матричный ФППЗ - фоточувствительный прибор с переносом заряда, в котором фоточувствительные элементы организованы в матрицу по строкам и столбцам. За один период интегрирования матричный ФППЗ преобразует в электрический сигнал один кадр оптического изображения.

ФППЗ подразделяются на фоточувствительные приборы с зарядовой связью (ПЗС) и фоточувствительные приборы с зарядовой инжекцией (ПЗИ) в зависимости от способа сканирования фотогенерированных пакетов. Фоточувствительный прибор с зарядовой связью - это прибор с переносом заряда, в котором зарядовые пакеты передаются к выходному устройству вследствие перемещения положения потенциальных ям. Положение потенциальных ям изменяется за счет периодического изменения амплитуды управляющих импульсов.

Фоточувствительный прибор с зарядовой инжекцией - это прибор с переносом заряда, в котором перемещение зарядового пакета происходит внутри фоточувствительного элемента с последующей инжекцией в подложку или в область стока заряда.

Основными характеристиками ФППЗ являются минимальный уровень излучения, размеры фоточувствительного поля и фоточувствительного элемента, число фоточувствительных элементов, спектральная чувствительность и другие. В современных миниатюрных видеокамерах применяются матричные ПЗС размером 0,5 дюйма ( на фоточувствительном поле размером 8 на 7,7 мм укладывается несколько сот тысяч фоточувствительных элементов, что обеспечивает формирование качественного телевизионного изображения с разрешением, достигающим 430 твл ) и ПЗИ размером 0,75 дюйма (получается ТВ- изображение разрешением 450 твл).

Малые габариты и масса, высокая стабильность, надежность, длительный срок службы, малые геометрические искажения и инерционность, отсутствие опасности прожига мишени и необходимости обеспечения высоковольтным питанием, малая чувствительность к ударам и вибрации - вот основные преимущества использования в видеокамерах твердотельных преобразователей по сравнению с передающими трубками. Совмещение растров в твердотельных трехматричных цветных видеокамерах достигается легче, чем в трехтрубочных из-за геометрического подобия матриц. В последнее время и в видеокамерах высокого класса стали применять трехматричные преобразователи. Однако для них требуется высококачественная оптика с малыми абберациями, так как возникающие в объективе искажения не могут быть скорректированы с помощью электроники, как это осуществляется в видеокамерах на передающих трубках.

Поскольку в цветных видеокамерах твердотельные преобразователи с зарядовой связью должны обеспечивать раздельное формирование сигналов различного цвета, они могут строиться на одной, двух или трех матрицах ПЗС.

Цветное изображение в трехматричной системе поступает на цветоделительный блок (призму), который осуществляет спектральное и пространственное разделение изображения на зеленую (G), красную (R), синюю (B) составляющие. Они проецируются на три кристалла матричных ПЗС, формирующих выходные сигналы R,G,B.

Достоинством трехматричной системы являются: максимальная четкость в каждом из цветовых каналов и возможность увеличения разрешающей способности при определенном пространственном сдвиге матриц друг относительно друга (достигающей 530 твл). Недостатки - сложность цветоделительного блока и трудности пространственного проецирования трех составляющих изображения. Несмотря на недостатки, трехматричная система нашла применение в современных видеокамерах стандартов S-VHS и Hi-8 фирм Panasonic и Sony, использующихся для полупрофессиональных и вещательных целей. Например, красный луч, не испытывая преломления, проходит на R-ПЗС, зеленый луч выделяется зеленой дихроичной пленкой и после полного отражения от стенки призмы попадает на G-ПЗС, а синий луч формируется синей дихроичной пленкой и преобразуется в электрический сигнал матрицей В-ПЗС. Такая конструкция бесзазорной трехматричной системы позволяет повысить качество изображения при уменьшенных габаритах.

Изображение в двухматричной системе с помощью дихроического зеркала делится на две составляющие: зеленую G и пурпурную R+B, которые направляются на соответствующие матрицы, где с помощью специальных фильтров, аналогично разделению цветовых сигналов на передающей трубке, получают раздельные сигналы трех основных цветов.

Использование одной матрицы, совмещенной с цветокодирующим фильтром, предъявляет высокие требования к ПЗС в цветных видеокамерах: повышенная (по сравнению с обычными ПЗС) разрешающая способность; повышенная чувствительность в синей области спектра; малые потери переноса зарядов, уменьшающие смешивание сигналов различных цветов; предотвращение растекания накопленных в матрице ПЗС зарядов и, соответственно, качества изображения. В качестве фильтров для матриц ПЗС в одноматричных видеокамерах применяются полосковые фильтры и растровые мозаичные фильтры, которые отличаются от растровых светофильтров однотрубочных камер дискретностью как по горизонтали, так и по вертикали. Число элементов в решетке фильтра должно соответствовать числу элементов матрицы.

Применение в качестве датчика изображения твердотельных преобразователей свет- сигнал позволяет использовать электронный затвор с переменной скоростью срабатывания от 1/50 с до 1/4000 с (достигающей даже 1/10000 с) и без искажений осуществлять запись быстро перемещающихся объектов. Хотя надо учитывать, что качественное изображение при работе затвора на больших скоростях требует увеличения освещенности снимаемой сцены.

Матричные фоточувствительные приборы с зарядовой связью. Матрица содержит секцию накопления (или секцию изображения), секцию хранения (или секцию памяти), вертикальные сдвиговые регистры, закрытые непрозрачным экраном, и горизонтальный выходной регистр. Секция накопления - часть ПЗС, предназначенная для формирования зарядовых пакетов и их накопления, а секция хранения - для хранения зарядовых пакетов. При использовании в качестве преобразователя свет/сигнал изображение проецируется на секцию накопления. В течение времени прямого хода кадровой разверстки в секции накопления происходит накопление фотогенерированных зарядов, пропорциональных освещенности проецируемого изображения. Во время обратного хода (интервал гашения) кадровой развертки осуществляется параллельный перенос картины зарядов в секцию хранения. При накоплении следующего кадра зарядовые пакеты, соответствующие предыдущему кадру, из секции хранения построчно передаются в выходной горизонтальный сдвиговый регистр, на выходе которого формируется видеосигнал. Электронный затвор является неотъемлемой частью матричного ПЗС и, когда говорят о скорости электронного затвора, подразумевают соответствующий режим работы матрицы ПЗС. Скорость электронного затвора является одной из основных характеристик видеокамеры, объявляемой производителем при анонсировании своего нового продукта.

В режиме нормальной съемки электронный заряд накапливается в фоточувствительном элементе в течении 1/50 с. В режиме съемки быстро перемещающихся объектов используется высокоскоростной затвор. В этом режиме через 1/1000 с поступает импульс сдвига, осуществляющий перенос накопленного за 1/1000 с заряда в вертикальный регистр матрицы.

Далее цикл повторяется. Поскольку время накопления заряда при использовании высокоскоростного затвора ограничено, уровень видеосигнала на выходе матрицы будет зависеть от освещенности проецируемого изображения и чувствительности самой матрицы ПЗС.

Матричные фоточувствительные приборы с зарядовой инжекцией лишены основного недостатка ПЗС - требования к высокой эффективности переноса заряда. В них заряд, накопленный каждым пикселем, считывается непосредственно на выход устройства, что позволяет резко уменьшить размазывание границ в изображении, улучшая его качество. У матричных ПЗИ практически полное отсутствие передачи, так как: требуется только одна передача; возможно использование в качестве фоточувствительных элементов фотодиодов, которые имеют более высокую фоточувствительность; возможно организация произвольной выборки любого элемента или группы элементов, что позволяет реализовать в видеокамерах ряд специальных функций. В матрице ПЗИ имеется система горизонтальных и вертикальных шин, причем на горизонтальные шины подаются импульсы частоты строк, а на вертикальные - частоты опроса фоточувствительных элементов. Все элементы матрицы состоят из двух МОП- емкостей, одна из которых присоединена к горизонтальной шине, другая - к вертикальной, и изолированы друг от друга специальной областью, надежно предохраняющей накопленные заряды от растекания. Основным недостатком ПЗИ является сложность организации системы считывания зарядовых пакетов и, как следствие меньший формат матриц.

К оптической части видеокамер представляются те же основные требования, что и к бытовым телекамерам: высокая светосила объектива; высокая разрешающая способность; больший диапазон изменения фокусного расстояния.

1.7 Технические параметры, которыми характеризуются цифровые видеокамеры

ПЗС матрица камеры наблюдения. Наиболее важным элементом любой современной камеры, который формирует изображение, является матрица на приборах с зарядовой связью (ПЗС). Она представляет собой прямоугольную полупроводниковую пластину с множеством самостоятельных светочувствительных ячеек на поверхности - пикселей. Изображение фокусируется объективом камеры на ПЗС-матрицу и попадающий на полупроводник свет возбуждает в нем электроны. Возбужденные электроны из каждого пикселя последовательно перемещаются в считывающее устройство и формируют видеосигнал, который в дальнейшем усиливается и обрабатывается электронной системой камеры наблюдения.

- формат ПЗС-матрицы. Знание формата камеры наблюдения позволяет правильно выбрать для нее объектив. Формат - это округленное значение диаметра передающей трубки, которая дает такое же изображение, как и данная ПЗС-матрица (в дюймах). Существуют форматы 1”, 2/3”, 1/2”, 1/3” и 1/4”. Наиболее часто в камеры наблюдения устанавливают матрицы формата 1/3”. Чем больше размер матрицы по диагонали, при неизменном количестве пикселей, тем меньше их взаимное влияние, меньше уровень шумов и выше качество получаемого видеосигнала. В последнее время реже используется матрицы форматов 1” и 2/3” по причине дороговизны самих матриц и оптики, которая должна иметь соответственно большие размеры линз и оправ.

- разрешение камеры наблюдения. Разрешение любой камеры измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ). При этом различают разрешение камеры наблюдения по горизонтали и по вертикали. Разрешение по горизонтали - это максимальное число вертикальных линий, которое способна передать камера, например, на видеомониторы. Оно определяется в первую очередь количеством пикселей по горизонтали в ПЗС-матрице, а также электронной схемой камеры. Как правило, этот параметр не превышает число пикселей в строке умноженное на 0,75. Разрешение по вертикали определяется телевизионным стандартом - способом кодирования изображения в электронном виде. В России используются стандарты ССIR (для черно-белых камер) и PAL (для цветных камер). Оба стандарта подразумевают 625 строк по вертикали.

- чувствительность камеры наблюдения. Чаще всего под чувствительностью камеры понимают минимальную освещенность зоны наблюдения, при которой на выходе камеры формируется видеосигнал с амплитудой 1 В и определенной глубиной модуляции при установленном отношении сигнал/шум. Кроме этого, если указано относительное отверстие объектива, при котором замерена чувствительность, то можно пересчитать количество света, падающее на ПЗС матрицы для объективов с различным относительным отверстием и сравнить чувствительность камер наблюдения. При оценке чувствительности, также надо учитывать отражательную способность объекта, т.к. светлые предметы в темноте видны лучше, чем темные.

- автоматическая регулировка усиления. ПЗС-матрица камеры наблюдения не всегда формирует сигнал достаточной амплитуды, поэтому наличие в камере автоматической регулировки усиления (АРУ) позволяет довести выходной сигнал до уровня 1В. Однако следует учитывать, что, усиливая видеосигнал, АРУ в равной степени усиливает и шумы, оставляя соотношение сигнал/шум неизменным.

- автодиафрагма и автоэлектронный затвор. В большинстве случаев камеры наблюдения работают в условиях часто меняющейся освещенности объектов наблюдения. Поэтому для получения качественного видеосигнала с камеры необходимо поддерживать на определенном уровне количество квантов света, попадающих на ПЗС-матрицу в период между двумя последовательными считываниями. В этом случае автодиафрагма камеры наблюдения меняет освещенность ее ПЗС-матрицы, изменяя размер входного отверстия оптической системы объектива. А электронный затвор камеры изменяет время, за которое накапливается заряд в ПЗС-матрице. Таким образом, регулируя время накопления заряда от 1/50 с. до 1/100000 с., можно отрабатывать изменения освещенности в 2000 раз.

- отношение сигнал/шум. Соотношение сигнал/шум говорит о качестве выходного видеосигнала камеры наблюдения. Оно измеряется в децибелах (дБ) и численно равно десятичному логарифму отношения амплитуды напряжения видеосигнала к среднеквадратичному значению напряжения фона, умноженному на 20. Визуально шум проявляется в виде “снега” на изображении с камеры. При отношении сигнал/шум 45 дБ шум практически не заметен. Высокое соотношение сигнал/шум камеры наблюдения, а, следовательно, и качественная видеокартинка, достигаются достаточным уровнем освещенности объекта наблюдения, светосильной оптикой, использованием высококачественной матрицы ПЗС и цифровой фильтрацией шумов в электронных схемах камеры наблюдения

компенсация встречной засветки. В системах наблюдения очень часто необходимо передать темные участки изображения на ярком фоне. Например, если навстречу камере наблюдения выезжает автомобиль с включенными фарами, то на изображении будут видны только два ярких пятна от фар. Наличие в камере компенсации встречной засветки позволяет устранить этот недостаток. В простейшем случае электронная система камеры наблюдения устанавливает автодиафрагму, электронный затвор и АРУ не по средней освещенности изображения, а по его части. Это может быть центр или область, которая задается программно. Тогда на видеомонитор будут передаваться два предельно ярких пятна от фар, а также изображение автомобиля при нормальной контрастности. Некоторые камеры наблюдения имеют АРУ, которая при обработке сигнала устраняет или ослабляет очень яркие участки изображения, поэтому все изображение будет примерно одинаковой яркости. В отличие от аналоговых, цифровые камеры наблюдения имеют электронный затвор, который выборочно выставляет различные времена экспозиции для различных частей изображения, поэтому все изображение получается одинаковой яркости и со всеми деталями.

- эффект заплывания изображения камеры . При встречной засветке некоторые области ПЗС-матрицы камеры наблюдения оказываются очень сильно освещенными. Количество накопленного в этих областях заряда может оказаться таким, что он будет перетекать в соседние участки матрицы, вызывая эффект заплывания изображения. Для устранения этого эффекта созданы специальные ПЗС-матрицы, которые не накапливают заряд больше определенной величины.

- баланс белого. Для того, чтобы камера наблюдения точно передавала цвет объекта, независимо от источника освещения объекта, видеосигнал обрабатывается системой баланса белого. Параметры настройки баланса белого могут устанавливаться автоматически или вручную. При автоматическом балансе белого камера наблюдения определяет эти параметры однократно и потом использует их при дальнейшей работе. Если освещение объекта часто меняется в течении суток, то применяют камеры наблюдения с автоматическим отслеживанием баланса белого. Такие камеры непрерывно корректируют параметры настройки баланса белого.

- гамма-коррекция Многие видеомониторы обладают нелинейной зависимостью яркости свечения люминофора ЭЛТ от напряжения видеосигнала, поступающего с камеры наблюдения. Система гамма-коррекции камеры изменяет исходный видеосигнал так, чтобы компенсировать эту нелинейность. В результате изображение получается с верной контрастностью.

Очень распространены в видеокамерах система автоматического управления диафрагмой. Достигнутые в настоящее время цифровых видеокамерах высокая светосила объектива и высокая чувствительность преобразователя свет-сигнал на ПЗС (прибор с зарядовой связью) позволяют производить видеосъемку в условиях очень низкой освещенности объекта съемки - порядка нескольких люкс (2…7). Разрешающая способность лучших видеокамер достигает 625твл и более, отношение сигнал/шум по изображению 60…62 дб.

Функциональные возможности видеокамер в настоящее время расширяются благодаря успехам микроэлектроники. Поэтому в камерах появляется все больше достоинств, что, конечно, улучшает использование и работу с ними.

Вывод: проведенный аналитический обзор показал основные устройства телекамеры системы наружного наблюдения

2. Сравнительный анализ

Современные цифровые видеокамеры, независимо оттого, какого они рода, где применяются в бытовых или промышленных целях - это очень сложные устройства, снабженные рядом автоматических систем регулирования, например, автодиафрагма.

«Нашествие» цифровых видеокамер на рынки всего мира происходит настолько стремительно, что даже трудно спрогнозировать ситуацию на несколько месяцев вперед. Из-за этого возникает вопрос о том, что все ли видеокамеры одинаковы по своим структурным построениям. Поэтому в этом разделе мы сравним видеокамеры TR305E и PANASONIC-NV-M3000 и попытаемся понять их схемотехнические построения.

Видеокамеры этих двух систем чрезвычайно отличаются друг от друга по параметрам, возможностям, а также схемотехническим построениям. Однако их можно выделить на две группы аппаратов, обеспечивающих изображение разного масштаба.

Большинство видеокамер охранного наблюдения, а также некоторые бытовые, имеют датчик изображения на одной матрице ПЗС и формирует картинку с одинаковым качеством (при сопоставимом числе элементов матрицы ПЗС). К этой группе и относится используемая на примере цифровая видеокамера TR305E. Вторая группа (к ней относится PANASONIC-NV-M3000) - модели с трехматричными датчиками, дающие изображение значительно более высокого качества, по сравнению с первой. Видеокамеры с тремя матрицами выпускаются как цифровых, так и аналоговых форматов.

2.1 Структурная схема цифровой видеокамеры TR305E

Структурная схема видеокамеры CCD-TR305E приведена на рисунке 2.1. Оптическая система является необходимой частью любой видеокамеры.

Задача оптической системы - подать сфокусированное изображение снимаемого объекта на преобразователь свет - сигнал.

Рисунок 2.1 - Структурная схема цифровой видеокамеры TR305E

Изображение должно иметь такие же приведенные размеры, как и матрица преобразователя.

Без точной установки объектива на определенном расстоянии от светочувствительного слоя преобразователя свет - сигнал невозможно получить резкое изображение.

Характеристики используемого объектива определяют как технические параметры, так и эксплуатационные возможности видеокамер. Увеличение чувствительности достигается применением светосильных систем. При съемке цветного изображения на чувствительность оказывают влияние спектральные характеристики коэффициента светопропускания объектива, а его частотноконтрасные характеристики во многом определяют четкость воспроизводимого изображения. Качество изображения также зависит от равномерности распределения освещенности на фоточувствительной поверхности преобразователя свет-сигнал, сохранения постоянного положения плоскости изображения при изменении фокусных расстояний, коррекции хроматической аберрации и т.д.

Относительным отверстием называется отношение диаметра входного зрачка объектива к фокусному расстоянию. Светосилой объектива называется его способность давать ту или иную яркость изображения. Чем выше светосила объектива, тем меньшая продолжительность освещения преобразователя свет-сигнал требуется при съемке и понижается уровень минимальной освещенности. Светосила объектива зависит от двух величин: от размера входного зрачка и от фокусного расстояния. Объектив тем светосильнее, чем больше его входное отверстие и чем короче его фокусное расстояние.

В настоящее время используются преобразователи свет-сигнал с размерами по диагонали светочувствительной области 1/4, 1/3, 1/2, 2/3 дюйма. Им соответствует нормальное фокусное расстояние 4; 5,5; 8 и 11 мм.

При эксплуатации большое значение имеет широкоугольность объектива, возможность работы на близком расстоянии от объектива и осуществления макросъемки, возможность плавного автоматического изменения фокусного расстояния, а также уменьшение габаритов и массы. Объективы видеокамер в результате выполнения вышеуказанных требований представляют из себя сложное оптико-механическое устройство. В большинстве случаев это вариообъективы с ручным и автоматическим управлением фокусным расстоянием, диафрагмой и временем экспозиции.

При этом его относительное отверстие объектива позволяет вести видеосъемку при неблагоприятных условиях освещенности, например, в сумерках.

У нормальных объективов угол поля изображения по горизонтали примерно равен углу зрения человеческого глаза, и они передают перспективно сокращения в изображении так же, как глаз человека. У широкоугольных объективов большой охват пространства и перспективные сокращения передаются в большей степени, что создает иллюзию большей пространственной глубины в изображении. У длиннофокусных объективов меньшие углы изображения, меньшие перспективные сокращения, и они уменьшают в изображении пространственную глубину, как бы приближая фон к основному объекту съемки.

При использовании вариообъективов перемещение вдоль оптической оси различных компонентов служит для наводки на резкость при съемке с различных расстояний, для изменения фокусного расстояния, в пространстве при различных фокусных расстояниях и совмещения плоскости изображения с плоскостью фоточувствительной площадки преобразователя свет-сигнал.

Также создаются многофункциональные оптические системы для совершенствования объективов. Например система 'MF LENS System (Multi-Functional Lens System) фирмы JVC предназначена для использования миниатюрных видеокамер и состоит из нескольких компонентов: системы из четырех передних линз; оптического фильтра. Путем простых операций, в зависимости от поставленных задач, оператор может выбрать четыре режима съемки.

1. Стандартный вариобъектив в сочетании с цифровой системой обеспечивает 17-кратное увеличение.

2. Модифицированный вариобъектив с цифровой системой увеличения в 25 крат.

3. Ультраширокоугольный объектив с возможностью макросъемки. Для перехода к этому режиму следует изъять три передние линзы из передней системы.

4. Объектив для микроскопической съемки. При этом система из четырех линз устанавливается в кольцо с микроподачей и перемещается вперед на 39 мм. Открывается возможность снимать очень мелкие объекты - частицы пыли, снежинки и т.п.

В последнее время стала практиковаться возможность ручной регулировки наводки на резкость, установки величины открытия диафрагмы и величины экспозиции, что ранее реализовалось в более сложных и дорогих камерах, открывая новые творческие пути для подготовленного оператора.

На рисунке 2.2 приведена схема многофункциональной линзовой системы фирмы JVC. Эта система состоит из шести последовательных групп линз: система из четырех передних линз, вариатор, компенсатор, система диафрагмы, фокусирующие линзы, оптический фильтр.

Перемещение первой группы линз приводит к изменению масштаба изображения (оптическая трансфокация) и осуществляется мотором трансфокатора, перемещением пятой группы линз осуществляется фокусировка изображения, это перемещение осуществляется ручной фокусировки. ??

Трансфокатор - это объектив с переменным фокусным расстоянием, состоящий из собственно объектива и расположенной перед ним телескопической насадки переменного увеличения. Плавное изменение фокусного расстояния трансфокатора в заданном диапазоне достигается механическим перемещением оптических компонентов телескопической насадки. Трансфокатор позволяет многократно приближать область сильно удаленного объекта видеонаблюдения для получения его детального изображения.

??? Рисунок 2.2 Многофункциональная линзовая система

Основные технические характеристики трансфокатора:

-наблюдение за движущимися объектами. Как правило, трансфокаторы устанавливаются на видеокамеры, размещенные на поворотном устройстве. Такая комбинация видеокамеры и трансфокатора позволяет эффективно наблюдать за движущимися объектами. При этом трансфокатор обеспечивает изображение объекта видеонаблюдения как общим планом, так и всех его деталей.

-угол обзора видеокамеры определяется значением фокусного расстояния трансфокатора и размером CCD фоточувствительной матрицы видеокамеры. Поэтому каждый трансфокатор рекомендуется применять с CCD матрицей того размера, для которого он предназначен. Видеокамеры массового производства имеют матрицы размером 1/3 и 1/2 дюйма.

- фокусное расстояние. Трансфокаторы бывают с ручным и дистанционным управлением фокусным расстоянием. Так трансфокаторы с ручным управлением применяются в системах, где при монтаже видеокамеры еще не известен угол обзора и впоследствии требуется однократная точная настройка границ видеонаблюдения. Трансфокаторы с дистанционным управлением фокусным расстоянием устанавливаются на видеокамеры, управляемые оператором, поскольку они позволяют настраивать угол обзора при слежении за движущимся объектом.

- кратность увеличения. Одной из основных характеристик трансфокатора является кратность увеличения, определяемая отношением максимального фокусного расстояния к минимальному. Наиболее совершенные оптические трансфокаторы имеют кратность изменения фокусного расстояния 30 и более раз. В сочетании с цифровым увеличением изображения в видеокамере результирующая величина этого параметра может достигать нескольких сотен.

Другой не менее важной характеристикой трансфокатора является светосила (апертура), которая определяется отношением фокусного расстояния трансфокатора к диаметру его передней линзы. Чем выше апертура, тем больше света пропускает трансфокатор и тем при меньшей освещенности видеокамера обеспечивает качественное изображение объекта. Высококлассные трансфокаторы имеют относительное отверстие F1,0 -F1,4

С помощью диафрагмы регулируется диапазон светопропускания трансфокатора, что обеспечивает постоянный уровень освещенности CCD матрицы видеокамеры. Регулировка диафрагмы трансфокатора может осуществляться в ручном или автоматическом режиме. Трансфокаторы с ручной регулировкой диафрагмы применяются, как правило, для комнатных видеокамер. На уличные видеокамеры устанавливают трансфокаторы с автоматической диафрагмой, поскольку при значительных изменениях освещенности они обеспечивают высокое качество изображения. В зависимости от способа управления трансфокаторы с автодиафрагмой делятся на трансфокаторы управляемые постоянным током (DC) и трансфокаторы с управлением по видеосигналу (Video). Также производятся трансфокаторы с дистанционным управлением фокусом, регулировка диафрагмы которых осуществляется оператором с пульта.

После объектива стоит один из основных элементов телекамеры - датчик изображения, т.е. устройство преобразования спроекцированного объективом оптического изображения снимаемого объекта в электрический сигнал. В качестве этого датчика изображения используются передающие телевизионные трубки и твердотельные преобразователи свет-сигнал.

Передающая телевизионная трубка - это электронно-лучевой прибор. Существует большое количество различных типов передающих телевизионных трубок, основными из которых являются видиконы, глетиконы (плюмбиконы), ньювиконы и др. Всех их объединяет наличие фотопроводящей мишени, малые габариты и масса, небольшое число регулировок, достаточно высокая чувствительность и разрешающая способность.

Основными элементами видикона, например, являются мишень и электронный прожектор, состоящий из подогревного катода, модулятора, анодов, фокусирующего и ускоряющего электродов. Прожектор предназначен для формирования электронного пучка. Мишень, состоящая из сигнальной пластины и полупроводникового фотопроводящего слоя, нанесена на внутреннюю поверхность передней стенки баллона трубки. На мишени создается и хранится потенциальный рельеф, соответствующий входному оптическому сигналу. Сигнальная пластина представляет собой довольно тонкий слой двуокиси олова или индия и имеет кольцеобразный вывод для подачи на фотослой напряжения 10....80В и снятия электрического сигнала во время работы трубки. Сигнальная пластина имеет прозрачность для света около 80%.

Электронный пучок отклоняется системой строчных и кадровых катушек. Две пары магнитов коррекции луча, расположенные в области модулятора, создают поперечное магнитное поле, центрирующее электронный пучок на начальном участке траектории. Временные параметры развертки электронного пучка в видиконе должны строго соответствовать временным характеристикам стандартного телевизионного сигнала.

На мишени в соответствии с проецируемым изображением образуется распределение электронного потенциала - потенциальный рельеф, глубина которого определяется разностью напряжений. При развертке происходит считывание этого потенциального рельефа, стирание его и модуляция тока луча потенциальным рельефом.

Временные параметры развертки электронного пучка в видиконе должны строго соответствовать временным характеристикам стандартного телевизионного сигнала, иначе при воспроизведении полученного сигнала могут возникнуть геометрические искажения и нарушения синхронизации изображения в телевизионном приемнике.

В основу построения камер цветного телевидения положена теория трехкомпонентного цветового зрения. Поэтому в цветной видеокамере формируется цветной телевизионный сигнал, состоящий из сигнала яркости и сигналов цветности основных цветов. Первые камеры системы цветного телевидения имели три передающие трубки для трех основных цветов. Такие камеры оказались на много сложнее камер черно-белого телевидения. В современных цветных видеокамерах до недавнего времени использовалась одна передающая трубка. При этом автоматически обеспечивалось совмещение растров и идентичность характеристик преобразователя свет-сигнал отдельных каналов.

Для получения сигналов трех основных цветов используются растровые светофильтры, которые наносятся полосами на фронтальную поверхность мишени. Сигнал, полученный на выходе трубки, будет содержать смесь сигналов всех трех основных цветов. С помощью электронных схем из этого сигнала выделяются сигнал яркости Y и сигналы красного (R) синего (B) цветов. Далее сигналы R и В преобразуются в цветоразностные сигналы R-Y и B-Y, из которых затем модулятором формируется сигнал цветности той или иной системы цветного телевидения, и при смешивании с сигналом яркости образуется полный цветовой телевизионный сигнал.

Преобразователь свет-сигнал представляет собой фоточувствительный прибор с зарядовой связью. Рассмотрим его структурную схему на примере распространенной в видеокамерах микросхемы 1/3 дюймового ПЗС - сенсора ICX055BK производства SONY.

На рисунке 2.3 показана структура ПЗС - сенсора ICX055BK.Это матрица из ячеек различного цвета с управлением по горизонтали и вертикали. Матрица состоит из секции накопления (открытая для света), секции хранения и горизонтального сдвигового регистра (закрытых о света). Изображение проектируется на секцию накопления. В течение времени прямого хода кадровой развертки (20 мс, скорость срабатывания электронного затвора 1/50с) в секции накопления происходит накопление фотозарядов, пропорциональных освещенности изображения.

Во время обратного хода кадровой развертки осуществляется параллельный перенос картины зарядов в секцию хранения. Поскольку считывание зарядов осуществляется дискретно, то при этом образуются помехи, называемые помехами дискретизации, которые накладываются на основной сигнал изображения и образуют муаровые узоры.

Рисунок 2.3 - Структурная схема ПЗС - сенсора ICX055B

Поэтому ставят так называемые оптические предварительные фильтры, которые состоят из трех пластин, у которых плоскости поляризации повернуты друг относительно друга на 45. Оптический фильтр не полностью подавляет помехи. Окончательное подавление помех производится при обработке сигналов ПЗС - сенсора.

Секция хранения состоит из таких же элементов, что и секция накопления, и предназначена для хранения фотозарядов, сформированных в предыдущем кадре. Секция хранения скомпонована в виде вертикальных сдвиговых регистров, количество которых равно числу элементов в строке. Накопление зарядов в элементах секции накопления начинается с момента обнуления зарядов, накопленных в предыдущем кадре. Этот момент совпадает с запуском прямого хода кадровой развертки. Величина заряда, накопленного в каждом пикселе (элементе изображения), пропорциональна освещенности данного элемента. Совокупность фотозарядов, накопленных во всех пикселях образует зарядовую картину.

Назначение выводов ICX055BK приведено в таблице 2.1

видеокамера преобразователь свет трансфокатор

Таблица 2.1 Назначение выводов ICX055BK

№ вывода

Символ

Описание

1

Vф4

Вертикальный тактовый импульс

2

Vф3

Вертикальный тактовый импульс

3

Vф2

Вертикальный тактовый импульс

4

Vф1

Вертикальный тактовый импульс

5

GND

Общий

6

Vgg

Смещение выходного усилителя

7

Vss

Питание выходного усилителя

8

Vout

Выход сигнала

9

Vdd

Питание выходного усилителя

10

GND

Общий

11

SUB

Подложка

12

VI

Защитное смещение

13

RG

Импульс сброса

14

NC

Не используется

15

Hф1

Горизонтальный тактовый импульс

16

Hф2

Горизонтальный тактовый импульс

В качестве примера на рисунке 2.4 а,б,в, приведены структурные схемы ПЗС-сенсоров в виде различных микросхем. (ICX038DNA, ICX059CK, ICX098AK). Отличительной особенностью этих микросхем является разрешающая способность, метод подключения, чувствительность фотоячеек или пикселей.

Вертикальный драйвер - устройство формирования вертикальных тактовых импульсов для ПЗС-сенсора. Рассмотрим его структурную схему на примере драйвера СXD1267AN производства фирмы SONY, который является усовершенствованием ранее выпускающегося драйвера CXD1250. На рисунке показана структурная схема драйвера. Как и любом фотоаппарате между оптической системой и светочувствительным слоем (ПЗС-сенсором) устанавливается регулируемая диафрагма. Обычно во всех видеокамерах имеется автоматическая установка диафрагмы, хотя во многих камерах ее можно устанавливать вручную.

Автоматическая установка диафрагмы является дополнительным методом регулировки силы света, попадающего на ПЗС-сенсор. Яркостный сигнал, выделенный в целях обработки видеосигнала, анализируется микропроцессором по различным зонам объекта съемки. При этом вычисляется оптимальная диафрагма при заданной оператором выдержке и подается управляющий сигнал на драйвер двигателя диафрагмы.

В последние годы некоторые фирмы начали применять новый тип сенсоров изображения, называемых КМОП - сенсорами. Не вдаваясь в физическое описание этого типа сенсоров, укажем, что они имеют два важных преимущества по сравнению с ПЗС - сенсорами: непосредственный цифровой выход сигнала (отпадает необходимость в аналого-цифровом преобразователе) и работу с одним источником питания (+3,3В).

Сравнение рисунка 2.6 а (функциональная схема обработки сигнала ПЗС - сенсора) и рисунка 2.6 б (функциональная схема обработки сигнала КМОП - сенсора) показывает, что в последней выпали такие узлы как вертикальный драйвер, схемы АРУ и АЦП и таймер. Сигнал КМОП - сенсора поступает непосредственно на цифровой процессор сигнала (DSP - digital signal processor).

Рисунок 3.3 - Схема подключения ПЗС - сенсора ICX055 и вертикального драйвера CXDI1267АN

Рисунок 2.7 - Структурная схема видеокамеры PANASONIC-NV-M3000

Рисунок 2.6 - Функциональная схема обработки сигнала ПЗС и КМОП- сенсора

Однако, при этих преимуществах КМОП - сенсоры пока имеют хуже чувствительность к свету, чем ПЗС - сенсоры. Поэтому, большинство фирм - производителей видеокамер пока не торопится внедрять эту разработку.

Блок обработки сигналов. Он предназначен для усиления, коррекции, преобразования в цифровую форму.

Процессор сигнала предназначен для обработки в цифровом виде сигнала, посылаемого блоком обработки сигнала. В результате этой обработки вырабатываются сигналы управления оптической системой. Блок управления осуществляет формирование (в автоматическом режиме) или преобразование (в ручном режиме) команд управляющих сигналов для регулировки параметров камеры и ее отдельных систем.

2.2 Структурная схема видеокамеры PANASONIC-NV-M3000

Структурная схема видеокамеры PANASONIC-NV-M3000 приведена на рисунке 2.7. В этой модели рассматриваемой серии применена матрица ПЗС со строчно-кадровой организацией. Каждый светочувствительный элемент (пиксель) покрыт своеобразным микрообъективом для повышения светочувствительности и мозаичным фильтром для получения цветовых сигналов. Фильтр обеспечивает формирование сигналов четырех цветов: желтого, сине-зеленого, зеленого, пурпурного. Такая сложная электронная система как матрица ПЗС требует и систему коммутации соответствующей сложности. В нашем случае она выполнена на БИС MN5188 (IC201), которая имеет 64 вывода в корпусе для поверхностного монтажа.

Микросхема IC203 (AN2013SB, 16 выводов) выделяет из дискретного выходного сигнала матрицы ПЗС те части, которые соответствуют полезному сигналу, объединяет их и формирует непрерывный сигнал. Его можно наблюдать на выводе 5 микросхемы. Микросхема IC204 (AN2033FP, 32 вывода) содержит системы АРУ, гамма и высокочастотной коррекции. Необходимо отметить, что

форма сигнала в тракте существенно отличается от привычной, так как фактически по одной цепи передается 'смесь' сигналов яркости и цветности. Выход микросхемы IC204 - последнее место, где сигнал представлен в аналоговом. Далее он поступает на восьмиразрядный АЦП на микросхеме IC307 (MN655431SH, 24 вывода). Все последующие операции с сигналом происходят в цифровом виде.

Многофункциональная БИС IC306 обеспечивает для сигнала яркости вертикальную и горизонтальную апертурную коррекцию с целью повышения четкости, ограничение уровня для получения неискаженной передачи ярких объектов, функцию введения-выведения (FADE), а для сигнала цветности - выделение цветоразностных сигналов (R-Y, B-Y), автоматический баланс белого и ряд других функций. Всеми операциями управляет центральный микропроцессор камерной секции MN1882010V4Q (IC309). Технологические регулировки делают в цифровом виде с занесением установленных параметров в ЭСППЗУ IC310 (EVR или электронный блокнот).

Ряд дополнительных возможностей добавляется за счет применения запоминающего устройства (ЗУ) на одно поле. В состав ЗУ входят четырехразрядные БИС IC301, IC302 (ZA4030 - 28 выводов, фирмы ZILOG, емкость каждой - 0,87 Мбайт). Сигнал яркости запоминается в обеих БИС, что эквивалентно его восьмиразрядному представлению. Сигнал цветности записывается в БИС IC303 (MN47915, 28 выводов), поэтому его предварительно преобразуют в четырехразрядный (внутри БИС IC304), что приводит к двукратному снижению цветовой четкости.

Видеокамера рассматриваемой линейки обеспечивает ряд интересных цифровых режимов (DIGITAL MODE): увеличение изображения, микширование, вытеснение шторкой (WIPE), увеличение светочувствительности, стопкадр, стробирование, след (TRAСER). Специализированная БИС IC304 (MN6733, 100 выводов) работает в режимах стоп-кадр, стробирование, микширование, след, увеличение изображения (цифровой ZOOM до х100), а БИС IC316 - в режимах увеличение яркости и вытеснение шторкой. Всеми цифровыми режимами управляет микропроцессор IC312. Следует заметить, что указанные цифровые режимы реализованы и во многих других моделях видеокамер PANASONIC, но на другой элементной базе.

ЦАП IC315 (MN657011, 48 выводов) преобразует цифровые сигналы яркости и цветности в аналоговые (Y, R-Y, B-Y). Поскольку цифровые сигналы цветности разделены по времени, они тактируются импульсами U/VSEL (их формирует процессор IC306). Преобразованные сигналы с выходов ЦАП поступают на микросхему IC317 (AN2040SB, 16 выводов), содержащую буферный каскад, фильтры НЧ для подавления шумов и сумматор, обеспечивающий наложение сигналов синхронизации.

Вывод: проведенный сравнительный анализ показал, что рассмотренная телекамера CCD-TR305E обладает несомненными преимуществами по сравнению с прототипами.

3. Описание принципиальной электрической схемы

Особенность работы ПЗС-сенсора, используемой на примере цифровой видеокамеры TR305E в том, что происходит считывание сигнала из него. При этом сигналы четырех цветов (Ye, Cy, Mg, G) смешиваются парами и в результате из горизонтального регистра ПЗС- сенсора для каждого элемента изображения (пикселя) попарно следуют отсчету смеси цветов для линии А1: (G + Cy), (Mg + Ye), (G = Cy), (Mg + Ye)…и для линии А2: (Mg + Cy), (G + Ye), (Mg + Cy), (G + Ye).

В дальнейшем, необходимо произвести разделение яркостного и цветового сигналов. Это необходимо сделать, в основном, для формирования ряда функций камеры, одни из которых достигаются обработкой яркостного сигнала (Fade, Wipe, Nega и др.), другие - обработкой цветового сигнала (Sepia, Solari и др.). Для получения яркостного сигнала необходимо произвести следующую операцию для линии А1:

Y=[(G + Cy) + (Mg + Ye)]х 1/2 =1/2[2B + 3G + 2R],

и для линии А2:

Y=[(G = Ye) + (Mg + Cy)]x 1/2 = 1/2 [2B + 3G + 2R],

что означает один и тот же алгоритм обработки. Этот алгоритм заключается в том, что для по парных отсчетов один из них задерживают во времени и суммируют с другим.

Для получения цветового сигнала необходимо произвести следующую операцию для линии А1:

R - Y = [(Mg + Ye) - (G + Cy)] = [2R - G],

и для линии А2:

-(B - Y) = [(G + Ye) - ( Mg + Cy)] = - [2B - G].

Таким образом, цветовой сигнал образуется в виде последовательностей сигналов 2R - G - и - (2B - G). В данном случае алгоритм заключается в том, что для по парных отсчетов один из них задерживают во времени и вычитают из другого.

На рисунке показана схема системы обработки сигнала ПЗС - сенсора для видеокамеры SONY CCD-TR305E. ПЗС- сенсор IC875 управляется вертикальным драйвером IC804, который в свою очередь получает синхросигналы от таймера IC801.

Преобразователь свет-сигнал представляет собой фоточувствительный прибор с зарядовой связью. Рассмотрим его работу на примере распространенной в видеокамерах микросхемы 1/3 дюймового ПЗС - сенсора ICX055BK производства SONY. Микросхема имеет следующие параметры:

- общее количество пикселей (единиц изображения) 537 по горизонтали (Н) и 597 по вертикали(V), из них эффективных 500 по горизонтали 582 --по вертикали, остаток неиспользуемых пикселей показан на рисунке 3.1; - размер чипа 6 мм (V)+4,96 мм (Н);

- размер единичной ячейки 9,8 мкм (Н)х6,3 мкм (V);

- количество цветов, используемых в матрице - 4(Ye,Cy,Mg,G, т.е. желтый,

голубой, пурпурный, зеленый);

- спектральные характеристики ячеек этих цветов показаны на рисунке 3.2;

Вертикальный драйвер - устройство формирования вертикальных тактовых импульсов для ПЗС-сенсора. Рассмотрим его работу на примере драйвера СXD1267AN производства фирмы SONY, который является усовершенствованием ранее выпускающегося драйвера CXD1250.

Микросхема имеет следующие параметры:

- напряжение питания V1 от 0 до -10 В (номинал +15В);

- напряжение питания Vm от V1-0,3 до 2V1+35В (номинал +15В);

- напряжение питания Vm от V1-0,3 до 3В (обычно заземляется);

- выходные напряжения: V2,V4 - от V1-0,3 до Vm + 0,3; V1, V3 -от V1 -0,3 до Vh + 0,3. Входными сигналами драйвера являются сигналы таймера, работающего при напряжениях от +3,3 до +5В. Выходные вертикальные тактовые импульсы имеют уровни и фазировку, необходимые для работы ПЗС-сенсоры.

Назначение выводов CXDI1267AN приведено в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Назначение выводов CXDI1267AN

Номер вывода

Символ

Описание

1

CPP3

Накачка заряда

2

Vh

Источник питания

3

DCIN

Вход ОY

4

XSNT

Управление выходом

5

XV2

Управление выходом

6

XV1

Управление выходом

7

XSG1

Управление выходом

8

XV3

Управление выходом

9

XSG2

Управление выходом

10

XV4

Управление выходом

11

Vф4

Вертикальный тактовый импульс

12

Vф3

Вертикальный тактовый импульс

13

Vm

Общий

14

Vф1

Вертикальный тактовый импульс

15

Vф2

Вертикальный тактовый импульс

16

V1

Источник питания -8.5

17

VSHT

Высоковольтный выход

18

DCOUT

Выход ОY

19

CPP2

Накачка заряда

20

CPP1

Накачка заряда

Горизонтальный регистр ПЗС - сенсор управляется непосредственно импульсами шагового тактового генератора с частотой следования равной частоте выборки 9,46 МГц. На рисунке они обозначены Нф1 и Нф2 и сдвинуты по фазе друг относительно друга на 90?.

Вертикальный драйвер вырабатывает четыре импульсные последовательности для управления вертикальными регистрами. Они подаются на ПЗС - сенсор с 11, 12, 14 и 15 выводов микросхемы CXD1267AN и на рисунке обозначены Vф1...Vф4.

Разряд ячеек ПЗС - сенсора при различных значениях выдержки осуществляет импульс SUB, формирующийся в схеме рисунка по сигналам VSHT и DCOUT с выходов 17 и 18 вертикального драйвера.

На рисунке 3.3 показана схема включения ПЗС - сенсора ICX055 и вертикального драйвера CXDI1267FN.

Вертикальный драйвер используется для работы в режиме электронного затвора. Скорость электронного затвора является одной из основных характеристик видеокамеры.

Эпюры сигналов, иллюстрирующие работу электронного затвора в режимах '1/50 с' и '1/1000' приведены на рисунке 3.4.

В режиме '1/50 с' электронный заряд накапливается в фоточувствительном элементе в течении кадрового интервала. По истечении этого времени, фронтом импульса Р1 накопленный на матрице заряд переносится в вертикальные сдвиговые регистры секции хранения. Далее, в процессе нового накопления заряда, из секции хранения, предыдущая зарядовая картина построчно переносится в горизонтальный сдвиговый регистр и на выход ПЗС-сенсора. Таким образом, на выходе горизонтального сдвигового реестра (вывод 8 ПЗС-сенсора ICX055BX) формируется видеосигнал.

В режиме '1/1000 с' заряд также накапливается в течении всего кадрового интервала, но уже через 1/1000 с после начала накопления поступает импульс Р2, осуществляющий перенос накопленного за это время заряда в вертикальный регистр матрицы. заряд за остальное время просто не используется и сбрасывается затем импульсом Р1.

Для согласования высокого выходного сопротивления матрицы ПЗС с низким входным сопротивлением потребителей выход ПЗС-сенсора подключен к истоковому или эмиттерному повторителю, который преобразует токовый сигнал матрицы в сигнал напряжения величиной до 0,5...0,6 В.

Выходной сигнал ПЗС -сенсора поступает на микросхему IC805, в которой производится разделение яркостного и цветового сигналов (задержка осуществляется на элементах выборки - хранения S/H (sample and hold) по сигналам таймера IC801), а также автоматическая регулировка усиления (AGC - automatic gain control). В микросхеме IC805 по яркостному сигналу также вырабатывается сигнал управления диафрагмой.

Дальше происходит разделение цветовых сигналов в преобразователе. Приведенные выше выражения для четных и нечетных строк матрицы ПЗС-сенсора показывают, что в каждой нечетной строке матрицы имеются цвета R и G, а в каждой четной - B и G. Поэтому при половинной частоте выборки от частоты вышеописанной схемы выборки-хранения можно отделить один цвет от другого (например, R и G). Эта операция производится в аналоговой форме с помощью отдельных схем выборки-хранения, либо в цифровой форме в процессоре сигнала изображения.

Дальнейшая процедура обработки информационного сигнала заключается в формировании яркостного сигнала Y и цветоразностных сигналов R-Y и B-Y. Но перед этим необходимо произвести еще ряд операций.

Первая из них - операция фиксации уровня. В информационном сигнале от ПЗС-сенсора имеется ряд не засвеченных участков (на матрице ПЗС они закрыты непрозрачной рамкой). Эти уровни являются опорными и по отношению к ним фиксируются уровни цветовых сигналов. В результате такой привязки появляется возможность наложить в дальнейшем на видеосигнал строчные гасящие импульсы.

Вторая операция - гамма-коррекция видеосигнала. Выходной уровень сигналов ПЗС-сенсора связан с экспозицией нелинейной зависимостью, которая называется гамма-характеристикой. Чтобы скорректировать нелинейность ПЗС-сенсора, необходимо ввести обратную нелинейную зависимость для передаточной характеристики.

Третья операция - ограничение уровня белого. В процессе съемки может проявиться чрезмерная засветка элементов ПЗС-сенсора, и в тракте сигнального процессора появится перегрузка, к которой чувствительны такие элементы как линии задержки на одну строку. Поэтому, как только уровни сигналов R, B и G превышают определенный уровень, вводится ограничение уровня сигналов.

Четвертая операция - фиксация уровней черного цветовых сигналов. Перед этим в цветовые сигналы вводятся строчные гасящие импульсы и по ним производится окончательная фиксация уровня черного. Благодаря этому, обеспечивается сохранение постоянной составляющей цветовых сигналов при съемках сюжетов с различной средней яркостью. Кроме того, такая фиксация нужна для работы системы баланса белого.

Пятая операция - разделение цветовых компонентов R и В, которые чередуются через строку (сигнал G присутствует в каждой строке). Для этого применяются схемы с линиями задержки на время одной строки изображения.

Дальнейшая обработка заключается в получении яркостного сигнала Y из цветовых сигналов R, G, B по формуле:

Y = 0,59G + 0,3R + 0,11B. (3.1)

Имея яркостный сигнал, нетрудно получить цветоразностные сигналы R-Y и B-Y.

Из этих сигналов затем получают телевизионный сигналов в системе PAL.

При функциональной обработке осуществляется функция цифрового трансфокатора. Обычно при этом кадр изображения запоминается в запоминающем устройстве, а при считывании из запоминающего устройства воспроизводится только центральная часть изображения (как по вертикали, так и по горизонтали).

Дополнительной обработкой (она есть не во всех камерах) является цифровое подавление шумов.

Обратимся к рисунку, на которой показана схема видеокамеры SONY CCD-TR305E. С выхода аналого-цифрового преобразователя IC802 цифровые коды сигнала поступают на основной процессор камеры IC707 типа CXD2100AD. Интерфейс процессора служит для приема команд управления от системы управления камерой IC709, IC705. В основном процессоре производится выполнение вышеуказанных функций, осуществляется автоматический баланс белого. Сущность метода в том, что каждый окрашенный объект воспринимается по-разному в зависимости от того освещения, при котором его рассматривают. Глаз человека, в известных пределах, обладает способностью компенсировать различие спектрального состава и правильно распознавать цветовой тон объекта независимо от того, освещен ли он солнечным светом или светом лампы накаливания, но видеокамеры не имеют такой способности. Если съемка объекта была произведена без регулировки цветности, освещение будет оказывать влияние на цветность воспроизводимого изображения, придавая ему голубоватую или красноватую окраску.

Поэтому для правильного воспроизведения цвета объекта съемки необходимо, чтобы основные цвета, формируемые на выходе преобразователя свет-сигнал, в зависимости от условий освещения смешивались в правильном соотношении, определяемом коэффициентами колориметрического уравнения. Видеокамеры оборудованы системой баланса белого (WB-White Balance), основным элементом которой является так называемый датчик цветовой температуры. В качестве датчика обычно используется инфракрасный фотодиод. На основании показаний датчика цветовой температуры происходит корректировка сигналов основных цветов, поступающих с матрицы ПЗС.

От восхода до захода солнца спектральный состав дневного света подвержен сильным колебаниям. В ранние утренние и особенно в предвечерние часы в составе солнечного света содержится значительно больше оранжевых и красных спектральных составляющих, чем в середине дня. Такие колебания находится также в зависимости от атмосферных условий, времени года и географической широты места съемки.

В зависимости от температуры накала нити искусственных источников света спектральной состав излучаемого света так же изменяется, и разница не всегда уловима глазом, поскольку наш глаз обладает способностью компенсировать ее. Поскольку матрице ПЗС не присуща способность компенсации, то, если спектральный состав света одной лампы отличается от спектрального состава другой, это может проявиться при записи сигнала цветности на магнитную ленту.

Спектральный состав источника света принято характеризовать цветовой температурой, которая определяет спектральный состав света, полученного путем температурного излучения. Цветовая температура - температура, при которой абсолютно черное тело излучает свет такого же спектрального состава, как рассматриваемый. Она указывает только на спектральное распределение энергии излучения, а не на температуру источника света. Так, свет голубого неба соответствует цветовой температуре 12 000… 25 000 К, т.е. гораздо выше температуры солнца. Свет от лампы имеет желтый оттенок, если, например, напряжение в сети значительно ниже номинального, а если намного выше, то вольфрамовая нить становится синевато-белой, т.е. повышение температуры накала нити влечет за собой изменение ее цвета в сторону приближения к белому цвету, цветовая температура повышается.

Метод изменения цветовой температуры основан на сравнении спектрального состава данного источника со спектральным составом идеального температурного излучателя, температура накала которого выражается в градусах Кельвина (К). Причем термин «цветовая температура» можно применить только в отношении источников, излучение которых образует непрерывный спектр: электрические лампы накаливания, дуговые лампы, а также солнце. К лампам тлеющего разряда, так называемым газосветным (ртутным, неоновым, аргоновым, натровым и р.), имеющим характерный линейный спектр, термин «цветовая температура» неприменим.

При проведении видеосъемки цветовая температура имеет большое значение. Если видеокамера (с помощью ручной регулировки баланса белого) сбалансирована для дневного освещения, то при съемки при свете лампы накаливания в изображении будут преобладать оранжево-красные цветные тона. Лица людей будут неестественно красными, а синие и зеленые тона - приглушенными. Для получения изображения с правильным воспроизведением цветов необходимо использовать специальные фильтры, приводящие спектральный состав света, которым в данный момент освещается объект съемки, к тому распределению энергии в спектре, для которого сбалансирована видеокамера.

Если белый цвет воспроизводится правильно, т все остальные цвета тоже будут воспроизводится точно. Поэтому при правильном воспроизведении цветного изображения говорят о балансе белого (White Balance). Регулировка баланса белого в телевизоре является основной для правильного отображения цветов на экране кинескопа. Для определения цветовой температуры освещения современные видеокамеры оборудованы специальным устройством - уже упоминаемой системой баланса белого, которая может работать как в автоматическом, так и в ручном режиме. Соответственно, появляются функции автоматической и ручной регулировки баланса белого. Функции регулировки баланса белого осуществляют настройку камеры на чисто белый цвет при различных источниках освещения. После установки белого цвета система WB корректирует вклад каждого из основных цветов в общий спектр освещения. А так как белый цвет является основой всех цветов, в случае, если регулировка выполнена правильно, возможна съемка сцен с натуральной цветностью практически при любых условиях освещения.

Датчик цветовой температуры tWB обычно представляет собой систему, состоящую из двух фоточувствительных элементов, перед которыми расположены красный и синий светофильтры. Таким образом, на выходе датчика формируются два сигнала, характеризующие уровень красной и синей спектральных составляющих освещения снимаемой сцены. Так как диапазоны длин волн этих составляющих находятся на краях видимой части спектра, то это позволяет оценить характер всего спектра освещения снимаемой сцены.

Иногда в качестве датчика цветовой температуры используется только один фоточувствительный элемент в красном или инфракрасном диапазоне длин волн, а уровень синей спектральной составляющей измеряется по сигналу синего (В), формируемому на выходе матрицы ПЗС.

Датчик цветовой температуры в простых и дешевых видеокамерах отсутствует вообще. Значение параметра tWB получают из отношения сигналов R и B, формируемых на выходе матрицы ПЗС, но в этом случае система автоматического баланса белого корректно будет работать лишь в ограниченном диапазоне цветовых температур.

В последнем случае из цветовых сигналов ПЗС-сенсора G, Ye, Mg и Cy формируются суммарные сигналы G + Ye, Mg + Cy, Mg + Ye и G + Cy. Их относительные уровни при установленном балансе белого в различных условиях освещенности показаны на рисунке 3.5.

Эти значения записывают в память микропроцессора в качестве опорной информации при автоматической установке баланса белого. Для того, чтобы сравнить хранящиеся в памяти данные с сигналами ПЗС-сенсора, необходимо установить аналого-цифровой преобразователь. В видеокамерах, где обработка сигнала ведется в цифровой форме, операция автоматического баланса белого производится параллельно с остальными операциями обработки.

Набор корректирующих коэффициентов для наиболее часто встречающихся условий освещения хранится в памяти процессора системы WB видеокамеры. Параметр для каждого источника света, а также соответствующие ему значения корректирующих коэффициентов определяются опытным путем. Автоматический режим работы системы WB заключается в определении спектрального состав цвета освещения путем сравнения показаний датчика tWB и выбора подходящих значений коэффициентов из памяти. Поскольку в памяти хранятся оптимальные установки только для некоторых типов источников света, в других условиях функция автоматического баланса белого может работать неточно и следует использовать режим ручной регулировки баланса белого. С помощью ручной регулировки баланса белого можно подрегулировать цветовую окраску изображения по специальному белому колпачку на объективе. Система WB определяет, на сколько белый цвет колпачка при данном освещении отличается от чистого белого, коэффициенты которого хранятся в памяти камеры. Режим ручного баланса белого необходим, если при освещении снимаемой сцены используется несколько источников света, если снимаемая сцена находится на улице, а съемка ведется изнутри помещения и при съемке в очень темном месте.

Буквенно-цифровая информация формируется в микросхеме IC711. Процессор и другие узлы синхронизируются от синхрогенератора IC704. В состав основного процессора камеры входит цифро- аналоговый преобразователь (во многих других камерах он выполнятся в виде отдельной микросхемы, например, в камере SAMSUNG VP-U12 после цифрового процессора KS7301 установлен ЦАП КDA0408), с помощью которого сигнал после функциональной обработки переводится в аналоговую форму для дальнейшей обработки в узле видеомагнитофона.

Вывод: Проведенное описание принципиальной схемы показало, что

выбранный процесс ремонта с ПЗС - матрицей IC875, является наиболее выгодным

4. Расчет кварцевого генератора

Кварцевый генератор предназначен для вырабатывания частоты 28 МГц для управления центральным процессором цифровых видеокамер с ПЗС - матрицей. Рассчитаем работу кварцевого автогенератора по эквивалентной схеме безындуктивного генератора приведенной на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 - Эквивалентная схема кварцевого генератора

Исходные данные для расчета:

Rн=300 Oм, - сопротивление нагрузки,

Pвых=6 мВт -выходная мощность схемы генератор,

f=28 МГц -частота кварцевого генератора,

f=28 МГц -частотные искажения,

кг=1% - коэффициент гармоник генератора,

tокр= (-40 +40)Со - температура окружающей среды,

Ек= 12 В - напряжение источника питания.

Мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора VT1 Pк, Вт, определяем по формуле:

Pк= Pвых/к (4.1)

где к = 0.8 коэффициент полезного действия высокочастотного

генератора, принятый для предварительного расчета

Pк=0,06/0,8=7,5мВт

Приведенную мощность на коллекторе VT1 P'к, Вт, рассчитываем

по формуле:

P'к= Pк/кз (4.2)

где кз=1 коэффициент запаса, учитывающий генераторный режим

Pк=7,5/1= 7,5 мВт

Максимальную мощность Pкмакс,Вт, рассеиваемую на транзисторе VT1 определяем по формуле:

Pкмакс=(t°пмакс-t°т/ t°пмакс-tокр)·P'к (4.3)

где t°п макс=125єС - допустимая максимальная температура коллектора,

t°т =100єС - температура корпуса,

t°окр =30єС - температура окружающей среды.

Pк макс=(125-100/125-30) 7,5 10?і=1,97·10?і=1,97 мВт

Максимальную частоту fh21э,Гц, определяем по формуле:

fh21э = f/vMІ-1 (4.4)

где f =28·106 Гц частота кварцевого генератора

Мв =1,01 коэффициент, зависящий от частоты

fh21э= 28·10/v1,01І-1 = 200 MГц

По предварительным расчетам выбираем транзистор типа КТ3171А9,

имеющий следующие параметры:

h21э = 1,5 - модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте

Uкэмакс = 40В - граничное напряжение

Uбк = 15 В - постоянное напряжение коллектор-база

Iк = 0,53 А- постоянный ток коллектора

Iко = 0,1 мкА - обратный ток коллектора

Uкэн = 0,15 В - напряжение насыщения коллектор - эмиттер

tпмакс = +125?С -температура p-n перехода

t°окр = + 30?С - температура окружающей среды

t°т = +100?С - температура корпуса

Режим работы транзистора по постоянному току, то есть

положение точки покоя Uкэп,В, на характеристиках определяем по формуле:

Uкэп= Uкэмакс - Uкэмин/2 (4.5)

где Uкэмакс =12 В максимальное напряжение коллектор - эммитер

Uкэмин=3 В минимальное напряжение коллектор - эммитер

Uкэп<12-3/2=10,5 В

Ток коллектора покоя Iкп,А, находим по формуле:

Iкп=Рк /Uкэп (4.6)

Iкп=10,5 · 10?і/10,5=1мА

По характеристикам находим точку покоя тока базы Iбп?0,01мА

Ток эмиттера покоя Iэп,А, находим по формуле:

Iэп=Iкп+ Iбп (4.7)

Iэп=1·10?і+0,01·10?і=1,01 мА

Амплитуду коллекторного напряжения Uкм,В, определяем по формуле:

Uкм<Uкэп - Uкэмин (4.8)

Uкм<9-1= 8 В

Амплитуду тока коллектора Iкм,А, определяем по формуле:

Iкм = 2Pвых/ Uкм (4.9)

Iкм = 2·10·10?і = 2,5·10?і = 2,5 мА

На коллекторных характеристиках транзистора VT1 КТ3171А9 производим построение динамической линии нагрузки и находим общее сопротивление нагрузки R'н,Ом, по формуле:

R'н = Uкм/ Iкм (4.10)

R'н = 8/2,5·10?і = 3,2 кОм

Максимальный ток Iк макс, А, коллектора VT1 находим по формуле:

Iк макс = P макс/Uк (4.11)

Iк макс = 0,075/10 =7,5мА

Среднее за период значение амплитуды напряжения база - эмиттер Uвхм,В, определяем по формуле:

Uвхм=Uбэср= Uбэм - U бэn/2 (4.12)

где Uбэм = 680 мВ напряжение база - эмиттер максимальное;

U бэn = 700 мВ напряжение насыщения база- эмиттер

Uбэсрт=(-0,680)+0,700/2=0,005В

Среднюю за период амплитуду тока базы Iбэмр,А, находим по формуле:

Iбэмр= Iбэм - I бэn /2 (4.13)

где Iбэм = 0.09мА -ток насыщения базы - эмиттер

I бэn = 0.07мА- ток базы макс в режиме насыщения

Iбэмр=0,09-0,07/2=0,01мА

Среднее за период входное сопротивление Rвхэ,Ом, транзистора VT1 определяем по формуле:

Rвхэ= ?Uбэср/?Iбср (4.14)

где ?Uбэср = 0.08 В приращение напряжения на базе

?Iбср = 0.02мА приращение тока базы

Rвхэ=(0,68-0,6)/(0,03-0,01)·1,01·10?і=4·10і=4 кОм

Расчет резистора смещения R1,Ом, генератора производим по формуле:

R1=(5ч10)Rвхэ=(5ч10)·Rвхэ/h21э (4.15)

где h21э= 15 коэффициент усиления транзистора по току

R1=(5ч10)·4·10і/15=1,3·10і=1,3 кОм

Ток делителя Iдел ,А, транзистора VT1 вычисляем по формуле:

Iдел=(5ч10) ·Iбп (4.16)

Iдел=(5ч10) ·0,01=0,05ч1 мА

принимаем Iдел=0,05 мА

Сопротивления резисторов R2,Ом, и R3,Ом, вычисляем по формулам:

R2=Iэп· R1+Uбэп/ Iдел (4.17)

R2=1,01·10?і·3·10і+0,68/0,05·10?і=74,2 кОм

R3=Eк-( Iдел· R2)/ Iдел+ Iбп (4.18)

R3=10-(0,05·10?і·74,2·10і)/(0,05·10?і+0,01·10?і)= 104 кОм

Коэффициент температурной нестабильности коллекторного тока q оцениваем по формуле:

q=N/(N-h21б) (4.19)

где N=1+ (R1/ R2+ R1/ R3) (4.20)

N=1+(1,3·10і/74,2·10і+1,3·10і/104·10і)=0,03

h21б= h21э/ h21э+1 (4.21)

h21б=15/15+1=0,937

тогда:

q=0,03/0,03-0,937=0,03

Емкости конденсаторов C1,Ф, и С2,Ф, цепи положительной обратной связи автогенератора определяем по формуле:

C1= h21э/2рf·(R'и+ Rвхэ)·vMІ-1 (4.22)

где 1/R'и=1/ Rвыхэ+1/R4+1/R3+1/R2=1/R4+1/R3+1/R2 (4.23)

где Rвыхэ,Ом, - внутреннее сопротивление транзистора VT2 второго каскада автогенератора (оно относительно велико, поэтому его влиянием можно пренебречь);

R4=0,5ч2кОм сопротивление в коллекторной цепи транзистора предшествующего каскада, это сопротивление неизвестно, однако им можно задаться в пределах, принимаем R4=1кОм, тогда

1/R'и=1/1000+1/104·10і+1/74·10і= 0,00102Сим

R'и=1/0,00102= 98Ом

C1=15/2·3,14·28·10·4,1·10і·0,14= 0,148 пФ

C2 = T-t/Rбln(2+RК/R'К) (4.24)

где T=0,036·10?6 с - период следования импульса

t=0,017·10?6 с - длительность импульса

Rб=10,7·10і Ом - сопротивление базы транзистора

RК = R'К =1,3·10і Ом - сопротивление коллекторного перехода

C2=(36-17)·10?9/10,7·10і·ln(2+1,3·10і/1,3·10і)=0,23 пФ

Входное сопротивление, которое является нагрузкой для автогенератора 1/ Rвхген,Сим, определяем по формуле:

1/ Rвхген = 1/ Rвхэ+1/R2+1/R3 (4.25)

1/ Rвхген=1/4·10і+1/74·10і+1/104·10і= 0,0003Сим

т.е. Rвхген=1/0,0003=3,3·10і= 3,3 кОм

Общий КПД генератора уточняется по формуле:

з =Pн/P= Pн / Eк·( Iкп+ Iбп+ Iдел) (4.26)

з=6·10?і / 10·(1·10?і+0,01·10?і+0,05·10?і)= 56%

Мощность РR1,Вт, выделяющуюся на резисторе R1 рассчитываем по

формуле:

РR1 =I2дел · R1 (4.27)

РR1 = (0,05·10?і)І·1,3·10і = 1,3 мВт

По ГОСТу из ряда номинальных сопротивлений Е 24 выбираем

резистор R1типа С2-33-1,3 кОм- 0,125 Вт

Мощность PR2,Вт, выделяющуюся на резисторе R2 рассчитываем по

формуле:

PR2 = I2бп · R2 (4.28)

PR2 = (0,07·10?і)І·74 ·10і = 0,362мВт

По ГОСТу из ряда номинальных сопротивлений Е 24 выбираем резистор R2 типа С2-33-75 кОм- 0,125 Вт

Мощность PR3,Вт, выделяющуюся на резисторе R3 рассчитываем по формуле:

PR3 = I2к·R3 (4.29)

PR3 = (7,5·10?і)І·110·10і = 0,825 мВт

По ГОСТу из ряда номинальных сопротивлений Е 24 выбираем резистор R3 типа С2-33-110 кОм- 0,125 Вт

Длительности среза импульса tC1,с, формируемого генератором из условия возбуждения цепью положительной обратной связью, состоящей из емкостей С1 и С2 рассчитываем по формуле:

tC1 = 2,3·RК·С1 (4.30)

tC1 =2,3·1,3·10і·0,148·10?12=0,443 нс

tC2 = 2,3·RК·С2 (4.31)

tC2 = 2,3·1,3·10і·0,23·10?12=0,687 нс

Допустимый длительность фронта tф,с, из условия прямоугольности импульса выходного сигнала генератора вычисляем по формуле:

tф=0,1·T/2 (4.32)

tф=0,1·0,036·10?6/2=0,0018·10?6 с= 1,8 нс

Вывод: расчет проведен, верно, так как искажения фронта вносимые

емкостями положительной обратной связи С1 и С2 меньше допустимой длительности фронта и среза выходного напряжения генератора.

5. Расчет надежности

Надежность и долговечность являются главными признаками стабильной работы любой аппаратуры. Поэтому качество и работоспособность электронных компонентов в видеоаппаратуре (в нашем примере цифровая видеокамера TR305E) должна быть на высоком уровне. Вследствие этого и применяют основные понятия и характеристики теории надежности, чтобы узнать примерный рабочий срок телекамеры.

5.1 Основные понятия теории надежности

Свойство системы (изделия), обусловленные ее (его) безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью и обеспечивающее нормальное выполнение заданных функций системы называется надежностью.

Надежность элементов или системы определенного класса можно характеризовать вероятностью их безотказной работы P(t), средним временем исправной работы То; интенсивностью отказов (t), частотой отказов и другие.

Также следует учитывать, что между этими и другими характеристиками есть определенные аналитические зависимости. При этом если знать эти зависимости, можно по одной или нескольким характеристикам вычислить остальные.

Ремонтопригодность - это приспособленность системы (изделия) к предупреждению и устранению отказов.

Срок службы - это время от начала эксплуатации аппаратуры до ее технической непригодности.

При этом гарантийный срок службы всегда меньше срока службы, он не характеризует надежность аппаратуры, а лишь устанавливает взаимоотношение между потребителем и поставщиком.

5.2 Характеристики надежности элементов и системы

Отношение числа отказавших образцов аппаратуры в единицу времени к среднему числу образцов, исправно работающих в данный отрезок времени при условии, что отказавшие образцы восстанавливаются и не заменяются исправными, называется интенсивностью отказов. Она рассчитывается по формуле:

л(t)=N(t)/Ncp?Дt (5.1)

где N (t) - число исправных образцов;

t - время исправно работающих образцов;

Ncp=Ni+N(i-1)/2 (5.2)

где N ср - среднее число исправно работающих образцов в конце интервала

Ni - количество элементов каждого типа.

Вероятностью безотказной работы называется вероятность того, что при определенных режимах и условии эксплуатации в пределах заданной продолжительности работы элементов системы (изделия) отказ не возникнет.

Вероятность исправной работы находится по другой формуле:

Q(t)=1-P(t) (5.3)

5.3 Расчет надежности элементов

Определим интенсивность отказов разных радиоэлементов одного из блоков цифровой видеокамеры o

Общая интенсивность отказов системы рассчитывается как произведение Ni x I, характеризующих долю отказов, вносимых элементами одной группы по формуле:

o =?Ni · i (5.4)

где o - интенсивность отказов одного элемента

o = 0,74·10? 6 ·2 = 1,48·10?6

o = 0,74·10? 6 ·17 = 12,6·10? 6

o = 0,0625·10? 6 · 31 = 1,9·10? 6

o = 0,575 ·10? 6 · 5 = 2,87·10? 6

o = 0,175·10? 6 · 4 = 0,7·10? 6

Находим среднее время исправной работы Т0 (или среднее время наработки на отказ)

T = 1 / л o (5.5)

T = 1 /19,55?10?3 = 51150,8 часов

Вероятность безотказной работы P, рассчитываем по формуле:

P = e - л · t (5.6)

P = e - 0,000195 · 0 =1

P = e - 0,000195 · 1000 = 0,821

P = e - 0,000195 · 2000 = 0,675

P = e - 0,000195 · 3000 = 0,555

P = e - 0,000195 · 4000 = 0,456

P = e - 0,000195 · 5000 = 0,375

P = e - 0,000195 · 6000 = 0,308

P = e - 0,000195 · 7000 = 0,253

где t - время исправных часов работы (0; 1000; 2000; 3000…7000)

Находим вероятность неисправной работы:

Q(t) = 1-P(t)

Q(0) = 1-1 = 0

Q(1000) = 1- 0,821 = 0,179

Q(2000) = 1- 0,675 = 0,325

Q(3000) = 1-0,555 = 0,445

Q(4000) = 1-0,456 = 0,544

Q(5000) = 1-0,375 = 0,625

Q(6000) = 1-0,308 = 0,692

Q(7000) = 1-0,253 = 0,747

Вывод: проведенные расчеты показали, что через 7000 часов беспрерывной работы из строя выйдет 747 изделий из 1000 запущенных в эксплуатацию.

6. Эксплуатация и ремонт цифровой видеокамеры

Эксплуатация, диагностика и ремонт -- отрасль научно-технических знаний, сущность которой составляют теория, методы и средства обнаружения и поиска дефектов объектов технической природы (бытовых машин и приборов).

Основное назначение эксплуатации, диагностики и ремонта состоит в повышении надежности объектов на этапе их эксплуатации, а также в предотвращении производственного брака на этапе изготовления объектов и их составных частей. Кроме того, диагностическое обеспечение позволяет получать высокие значения достоверности правильного функционирования объектов.

Любой технический объект, в том числе и цифровая видеокамера, после проектирования проходит две основные стадии «жизни» -- изготовление и эксплуатацию.

Применительно к задачам, решаемым при эксплуатации, диагностике и ремонте, на различных стадиях целесообразно выделить периоды приемки комплектующих изделий и материалов, процесса производства, наладки и сдачи объекта ОТК или представителю заказчика.

Требования, которым должен удовлетворять изготовленный (новый) или эксплуатируемый объект, определяются соответствующей нормативно-технической документацией.

Объект, удовлетворяющий всем требованиям нормативно-технической документации, является исправным или находится в исправном техническом состоянии. Для стадии эксплуатации типичными являются этапы применения объекта по назначению (профилактика, ремонт, транспортирование и хранение). Для условий эксплуатации практически важным является понятие работоспособного технического состояния объекта.

Объект работоспособен, если он может выполнять все заданные ему функции с сохранением значений заданных параметров (признаков) в требуемых пределах.

Для этапов применения по назначению существенным является понятие технического состояния правильного функционирования объекта.

Правильно функционирующим является объект, значения параметров (признаков) которого в текущий момент применения объекта по назначению находятся в требуемых пределах.

Диагностирование -- это процесс обнаружения и поиска дефектов в целях определения технического состояния объекта.

Диагноз -- результат диагностирования.

Таким образом, задачами диагностирования являются проверка Неисправности, работоспособности и правильности функционирования объекта, а также поиск дефектов, нарушающих работоспособность или правильность функционирования.

Под дефектом следует понимать любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам.

Обнаружение дефекта -- установление факта его наличия или отсутствия в объекте.

Поиск дефекта заключается в указании с определенной точностью его местоположения в объекте.

Диагностирование технического состояния любого объекта осуществляется с помощью средств диагностирования (аппаратных или программных). Средства и объект диагностирования, взаимодействующие между собой, образуют систему диагностирования.

Различают системы тестового и функционального диагностирования.

В системах тестового диагностирования объект подвергают специально организуемым тестовым воздействиям.

Системы функционального диагностирования работают в процессе применения объекта по назначению.

В системах обоих видов средства диагностирования воспринимают и анализируют ответы объекта на входные (тестовые или рабочие) воздействия и ставят диагноз: объект исправен или неисправен, работоспособен или неработоспособен, функционирует правильно или неправильно.

Системы тестового диагностирования необходимы для проверки исправности и работоспособности, а также для поиска дефектов, нарушающих исправность или работоспособность объекта.

Системы функционального диагностирования необходимы для проверки правильности функционирования и поиска дефектов, нарушающих работу объекта.

Различают три типа задач определения технического состояния объектов.

К первому типу относят задачи определения технического состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Это задачи диагностирования.

Задачи второго типа -- предсказание технического состояния, в котором окажется объект в некоторый будущий момент времени. Это задачи прогнозирования.

К третьему типу относят задачи определения технического состояния, в котором объект находился в некоторый момент времени в прошлом. Это задачи генеза. Соответственно задачи первого типа относят к технической диагностике, второго типа -- к технической прогностике, третьего типа -- к технической генетике.

6.1 Системы диагностирования

Любая система диагностирования включает в себя следующие взаимосвязанные элементы: объект диагностирования, диагностические параметры, нормативные показатели, средства, методику диагностирования и человека.

Разработать систему диагностирования какого-либо радиоэлектронного или цифрового устройства означает следующее:

1) выявить закономерности изменения параметров технического состояния объекта диагностирования;

2) определить контролепригодность объекта;

3) выбрать диагностические параметры;

4) определить характеристики изменения диагностических параметров;

5) установить нормативные значения диагностических параметров;

6) определить способ постановки диагноза;

7) обосновать технико-экономически, соответствующие методы и измерительные средства;

8) определить оптимальную процедуру или алгоритм диагностирования.

Процесс диагностирования должен быть оптимально автоматизирован.

Автоматизации подлежат операции съема информации о техническом состоянии, ее обработка и постановка диагноза. Степень автоматизации обусловливается контролепригодностью объекта.

Возможность непосредственного измерения структурных параметров объектов без их разборки весьма ограничена. Поэтому при определении технического состояния радиоэлектронных или цифровых устройств используют диагностические параметры. Это косвенные величины, связанные со структурными параметрами и несущие достаточную информацию о техническом состоянии объекта (рисунок 6.1).

Параметры рабочих процессов, определяющих основные, функциональные свойства объекта, дают обобщенную широкую информацию о состоянии устройства в целом. Эта информация является основой для дальнейшей поэлементной диагностики.

Рисунок 6.1. Классификация диагностических параметров:

а--по принципу образования; б -- по виду информации; в -- по функции наработки; г -- по функции структурного параметра

Параметры сопутствующих процессов (например, нагрев, шум, вибрация) дают более узкую информацию о техническом состоянии объекта диагностики. Они достаточно универсальны и широко применимы для поэлементного диагностирования сложных радиоэлектронных или цифровых устройств.

Геометрические параметры, определяющие отдельные элементарные связи между узлами радиоэлектронных или цифровых устройств (зазоры, несоосность, свободный ход), дают ограниченную, но конкретную информацию о состоянии объекта.

Диагностические параметры имеют начальные (или номинальные) величины, соответствующие исправному состоянию объекта Sн1, Sн2, ..., Sнn предельные, соответствующие границе перехода в класс неисправных состояний Sп1, Sп2, ..., Sпn и учреждающие Sу1, Sу2, ..., Sуn.

При измерении диагностического параметра неизбежно возникают помехи, которые обусловлены: сложностью и спецификой конструкции объекта; избирательными способностями и точностью прибора.

Для повышения точности диагноза в некоторых случаях (при акустической диагностике) измеряют не физические величины диагностических параметров, а их первую или вторую производную по времени или наработке (например, вместо амплитуды звуковых колебаний -- их скорость или ускорение).

Рисунок 6.2. Связи между диагностическими и структурными параметрами:

а -- единичные; б -- множественные; в -- неопределенные; г -- комбинированные

Для того чтобы по измеренной величине диагностического параметра можно было судить о техническом состоянии цифровой видеокамеры, необходимо знать прямые и обратные связи между структурными и диагностическими параметрами. Эти связи могут быть единичными, множественными, неопределенными (при данном диагностическом параметре возможно несколько неисправностей) и комбинированными (рисунок 6.2).

Характер связей между структурными и диагностическими параметрами выражает их информативность и определяет методы обработки информации при постановке диагноза.

Ценность и пригодность диагностических параметров определяются чувствительностью, однозначностью и стабильностью, информативностью, полнотой контроля.

Чувствительность Кч диагностического параметра, т.е. его приращение dS соответственно измерению dX структурного параметра

Кч = dS/dX. (6.1)

Численно чувствительность диагностического параметра определяется его относительными изменениями в пределах всего диапазона наработки объекта от номинала до наступления неисправного состояния по формуле:

(6.2)

где Sni -- значение параметра при наличии неисправности ;'-го элемента; Sн -- номинальное значение диагностического параметра.

Если диагностический параметр является функцией нескольких параметров технического состояния и вычисляется по формуле

Si = f(x1, x2, x3, …, xm) (6.3)

то требование к его чувствительности можно представить в виде формулы

(6.4)

Однозначность диагностического параметра означает отсутствие экстремума и вычисляется по формуле:

dS/dX ? 0 (6.5)

т.е. перехода от возрастания к убыванию или наоборот в диапазоне от начального Хн до предельного ХП изменений структурного параметра.

Стабильность диагностического параметра определяют наибольшим отклонением его величины от среднего значения, характеризующего рассеивание параметра при неизменных условиях измерения.

Информативность Ii диагностического параметра определяется снижением исходной энтропии Hx (т.е. неопределенности технического состояния объекта) на величину Hi после использования информации, полученной в результате измерения данного диагностического параметра с учетом погрешности прибора и вычисляется по формуле.

Ii = Hx - Hi (6.6)

Физически энтропия Hx является вероятностью наличия той неисправности, которую обнаруживают при помощи данного диагностического параметра, а энтропия Hi -- вероятностью той же неисправности цифровой видеокамеры, но после диагностирования.

Таким образом, информативность диагностического параметра представляет собой вероятность правильной постановки диагноза в результате его использования.

Полноту контроля при использовании i-го диагностического параметра можно выразить отношением информативности Ii к исходной неопределенности технического состояния Hx радиоэлектронного или цифрового устройства.

Обобщенным критерием качества диагностического параметра может служить сумма показателей, выраженных в баллах. Кроме того, при оценке диагностических параметров может быть использован информационно-стоимостный критерий, представляющий собой отношение приращения энтропии ДН к стоимости k-й проверки Ck и вычисляется по формуле.

(6.7)

В стоимость проверки включают стоимость средств диагностирования, эксплуатационные затраты и затраты на восстановление отказа.

6.2 Диагностические нормативы

Для количественной оценки технического состояния объекта по результатам измерения текущих значений диагностических параметров необходимы диагностические нормативы.

К ним относятся начальная или номинальная величина диагностического параметра Sн, его предельное значение SП и упреждающая (допустимая) величина Sу при заданной периодичности планового диагностирования IП (рисунок 6.3).

Основным назначением диагностических нормативов является определение годности объекта в данный момент путем сравнения измеренной текущей величины диагностического параметра Si с предельной SП и прогнозирование его работоспособности в период предстоящей наработки IП путем сравнения Si и Sy.

Для обеспечения условий сравнимости диагностические нормативы относят к определенным скоростным, нагрузочным и тепловым режимам работы объекта.

Нормативные показатели для новых изделий можно разделить на две основные группы:

1) регламентируемые ГОСТом;

2) рекомендуемые заводом-изготовителем.

В эксплуатации корректировка нормативных показателей допускается только в сторону их ужесточения. Определение или корректировку нормативных показателей проводят на основании статистического метода, учитывающего вероятностные процессы изменения технического состояния объектов диагностирования.

Использование статистических данных позволяет учесть техническую, экономическую и конъюнктурную стороны производства. Таким образом, статистическое определение и последующая корректировка диагностического норматива для большинства цифровых видеокамер является основой оптимального диагностирования.

Так как вероятность неисправного состояния элементов радиоэлектронного или цифрового устройства, находящихся в эксплуатации, неизбежна и значительна (0,2 и более), то разовая выборка значений диагностического параметра, измеренного у представительной совокупности объектов, будет соответствовать как исправному, так и неисправному их состоянию.

Рисунок 6.3. Схема формирования диагностических нормативов:

1-- зона безотказного состояния, обеспечивающая оптимальный риск отказа;

2 -- запас исправной работы, соответствующий межконтрольному отрезку времени;

3 -- зона работоспособного, исправного состояния

При этом величины диагностического параметра, соответствующие исправному состоянию, будут иметь неизбежное рассеивание вблизи его номинального (наилучшего) значения. Поэтому величины параметров, принадлежащих неисправным объектам, выйдут за пределы распределения параметров исправных объектов.

Закономерность рассеивания величин параметров исправных объектов может быть аппроксимирована вероятностным теоретическим законом.

Зная теоретическое распределение значений параметров для исправного состояния объекта, область допустимого в эксплуатации рассеивания значений диагностического параметра можно ограничить пределами с требуемым уровнем вероятности исправной работы. Полученные таким образом пределы и будут нормативными значениями диагностических параметров.

При этом необходимо иметь в виду, что предельное значение диагностического параметра для совокупности механизмов также имеет естественное рассеивание и чем больше величина параметра отличается от своего номинального значения, тем вероятнее становится неисправное состояние.

В силу этого в граничных областях рассеивания, аппроксимируемого теоретическим законом, одни и те же значения диагностического параметра могут соответствовать как исправному, так и неисправному состоянию. Поэтому уровень вероятности, с которым производится ограничение рассеивания при определении нормативного показателя, необходимо выбирать с учетом ошибок первого и второго рода, возможных при диагностировании.

6.3 Цифровые камеры как объект диагностирования

Любой электронное устройство представляет собой упорядоченную структуру элементов. Их работа обусловлена взаимодействием указанных элементов между собой или элементов со средой.

Это взаимодействие может быть выражено и измерено физическими величинами (линейными, электрическими, химическими и т.п.), называемыми структурными параметрами или параметрами технического состояния. В процессе эксплуатации структурные параметры непрерывно или дискретно изменяют значения от номинальных до предельных.

Поэтому техническое состояние объекта определяется совокупностью отклонений значений структурных параметров от номинальных (или предельных), обусловливающих его исправность.

Как правило, любое электронное устройство как объект диагностирования физически характеризуется, во-первых, потребностью получения информации о его техническом состоянии и, во-вторых, возможностью снятия этой информации.

Первая характеристика определяется законами распределения отказов, реализации процессов изменения его технического состояния, а также издержками, связанными с их ремонтом и техническим обслуживанием.

Вторая характеристика определяется контролепригодностью и оценивается трудоемкостью и стоимостью диагностических работ.

Агрегаты, системы и механизмы радиоэлектронных приборов разнородны по принципу действия (газодинамические, тепловые, механические процессы), неравнопрочны, имеют различные показатели надежности (коэффициенты вариации ресурса, частота отказов и др.). Все это вызывает необходимость использования многих принципиально различных методов и средств диагностирования, различной периодичности, технологии и организации его проведения.

6.4 Прогнозирование исправной работы радиоэлектронных приборных устройств

При диагностировании радиоэлектронных или цифровых устройств большое значение уделяется определению срока их исправной работы по возникновению предельного состояния, обусловленного технической документацией.

Практически прогнозирование заключается в назначении периодичности диагностирования и определении упреждающих диагностических нормативов.

Для определения периодичности lд диагностирования, так же как и для определения периодичности lп технического обслуживания, необходимо знать закономерности изменения технического состояния цифровой видеокамеры назначения и её экономические показатели.

Принципы определения периодичности lд и lп можно классифицировать:

по области применения (для единичных объектов или для их совокупности);

критерию оптимизации (безотказность, удельные затраты, коэффициент готовности);

ритмичности (жесткая равномерная периодичность).

В области радиоэлектроники и цифровой техники наиболее распространенными являются следующие методы определения lд:

статистический -- по допустимому уровню вероятности безотказной работы;

индивидуальный -- по частной реализации диагностического параметра;

экономико-вероятностный -- по совокупности реализации различных параметров;

6.5 Постановка диагноза

Диагноз представляет собой заключение о техническом состоянии диагностируемой цифровой видеокамеры. В нем определяется пригодность цифровой видеокамеры к эксплуатации в отрезок времени до очередного планового обслуживания.

При плановом диагностировании постановка диагноза содержит элементы прогнозирования ресурса цифровой видеокамеры.

Для уменьшения эксплуатационных затрат применяют два вида диагноза, различающиеся по глубине: общий, поэлементный.

Диагноз работоспособности агрегата, системы цифровой видеокамеры в целом называют общим, а детальный диагноз, определяющий причины снижения работоспособности, -- поэлементным. По результатам общего диагноза цифровую видеокамеру подвергают поэлементному диагностированию или направляют в эксплуатацию, а по результатам поэлементного производят ремонт или обслуживание.

Постановка диагноза состояния относительно простых элементов цифровой видеокамеры практически сводится к измерению величины диагностического параметра S и сравнению ее с нормативом.

При этом для элементов с известной непрерывной (возрастающей) закономерностью изменения технического состояния возможны три варианта диагноза и вычисляется по формуле:

S > Sn; 2) Sy < S < Sn; 3) S < Sy. (1.8)

В первом варианте необходим ремонт для устранения неисправности, во втором требуется предупредительное техническое обслуживание ввиду недостаточного ресурса, а в третьем восстановительного воздействия не требуется до следующего планового диагностирования.

Для элементов, диагностируемых с помощью дискретных диагностических параметров, когда прослеживание индивидуального изменения реализации технического состояния нецелесообразно, возможны только два варианта диагноза: исправен и неисправен, т. е. S > Sn или S < Sn.

В первом варианте требуется техническое обслуживание, во втором не требуется -- объект исправен. При этом безотказность работы в период предстоящей наработки гарантируется заблаговременным ужесточением диагностического норматива.

Постановка поэлементного диагноза сложных устройств, когда приходится пользоваться несколькими диагностическими параметрами, существенно осложняется.

Дело в том, что каждый диагностический параметр может быть связан с рядом структурных параметров. Поэтому определенная величина каждого из них может свидетельствовать о той или иной неисправности объекта диагностирования. Значит, если число используемых диагностических параметров п, то возможное число технических состояний диагностируемого элемента составит 2'.

Теоретически постановка диагноза сводится к тому, чтобы из множества возможных состояний диагностируемого элемента выбрать одно, наиболее вероятное. Поэтому задачей диагноза является раскрытие по многим диагностическим параметрам множественных связей между структурными параметрами X1, X2, Х3,,..., Хп и соответствующими диагностическими параметрами S1, S2, S3,,..., Sп

Аналитическую связь между структурными и диагностическими параметрами можно выразить следующими уравнениями:

(1.9)

Здесь система из п уравнений (где п -- число структурных параметров X, каждый из которых может быть связан с т измеряемых диагностических параметров) описывает все возможные состояния объекта диагностирования, выраженные диагностическими параметрами S.

Для практического составления этих уравнений необходимо знать перечень характерных неисправностей объекта, подлежащих выявлению, и структурно-следственную схему соответствующего диагностируемого элемента. Перечень характерных неисправностей устройства составляют на основе статистических показателей надежности.

6.6 Общее диагностирование

Общее диагностирование технического состояния цифровой видеокамеры включает в себя:

а) тестовое воздействие на объект;

б) измерение диагностических параметров;

в) обработку полученной информации;

г) постановку диагноза согласно заданному нормативу.

Тестовое воздействие на объект диагностирования осуществляют в процессе работы цифровой видеокамеры при заданных нагрузочных, скоростных, тепловых режимах либо с помощью соответствующих приводных устройств (стендов, установок, приспособлений). Тестовое воздействие должно обеспечивать получение информации в максимальном объеме о техническом состоянии объекта при оптимальных трудовых и материальных затратах.

Диагностические параметры измеряют с помощью датчиков. Типы и разновидности датчиков соответствуют физической сущности диагностических параметров. При измерении параметров вибрации применяют пьезодатчики, при тепловой диагностике -- термисторы, при электрических измерениях -- индукционные токосъемные устройства. Различают легкосъемные и встроенные датчики. Первые устанавливают на объект на время диагностирования (магнитные, навесные, на зажимах, резьбовые и т.п.), а вторые являются штатной принадлежностью объекта диагностирования. На пути к измерительному прибору информация, полученная с помощью датчиков, соответствующим образом обрабатывается. Обработка заключается в усилении принятого сигнала, снятии помех, анализе и фильтрации сигнала по величине и фазе.

Постановка диагноза состоит в сравнении полученного одного или нескольких прошедших обработку диагностических параметров с заданными нормативами.

Превышение заданного уровня означает потребность в техническом воздействии установленного объема, а отсутствие превышения -- возможность эксплуатации до очередного контроля.

Диагностирование радиоэлектронных или цифровых устройств часто требует автоматизации. При этом предписанная последовательность определяется соответствующим алгоритмом:

а) выведение объекта на тестовый режим;

б) обработка сигнала, т.е. постановка первоначального диагноза (оценка работоспособности);

в) углубленный поиск неисправности (поэлементная диагностика);

г) переход к следующему элементу объекта.

Таким образом, алгоритм диагностирования представляет собой синтез алгоритмов определения работоспособности и поиска неисправностей (рис. 1.4).

Вертикальная ветвь этого алгоритма -- система последовательного поиска основного алгоритма. Возможны два исхода: положительный, если выходной параметр не превышает нормы («Да»), и отрицательный («Нет»).

Рисунок 6.4. Алгоритм диагностирования объекта (ТО -- технологическая операция)

В первом случае осуществляют очередной шаг (по стрелке вниз), во втором -- начинают поиск неисправности по особому алгоритму (боковые ветви).

Алгоритм работоспособности и алгоритм поиска неисправностей строят с учетом:

а) особенностей объекта;

б) информативности очередного диагностического параметра;

в) технологичности процесса;

г) информационного критерия;

д) экономического критерия, последний определяют по формуле

(1.9)

где -- средняя стоимость проверки; Сi -- результирующая стоимость проверки для нахождения, отказавшего i-го элемента; Рi -- вероятность того, что неисправность обусловлена отказом i-го элемента.

6.7 Методы диагностирования

Методы диагностирования радиоэлектронных или цифровых устройств служат для имитации режимов их работы, измерения диагностических параметров и постановки диагноза. Они создаются соответственно диагностируемому механизму, видам диагностических параметров и технологическому назначению.

По видам измеряемых диагностических параметров методы диагностирования подразделяют на две группы:

) 1) функциональные, соответствующие параметрам рабочих процессов или параметрам эффективности объекта диагностирования (мощность, остаточная влажность, разрежение и т.п.);

2) локальные, соответствующие параметрам процессов, сопутствующих функционированию объекта (нагрев, вибрация), или структурным, геометрическим параметрам (зазор, люфт, смещение).

Первая группа методов предназначена главным образом для определения работоспособности объекта в целом, т. е. общего (комплексного) диагностирования.

Если окажется, что рабочие параметры объекта не соответствуют нормативам, то диагностирование углубляют, определяя причины неисправностей его элементов с помощью локальных методов. Локальные методы обеспечивают поэлементное диагностирование.

Различают диагностические средства: стендовые; портативные.

Основные требования к методам и средствам диагностирования: достоверность измерений, надежность, технологичность, экономичность.

В свою очередь, достоверность измерений характеризуется точностью, воспроизводимостью, чувствительностью;

надежность -- безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью средств;

технологичность -- сложностью, трудоемкостью, универсальностью процессов диагностирования;

экономичность -- стоимостью технических средств, затратами на их эксплуатацию, эффектом от применения.

Перечисленные характеристики связаны между собой и зависят от целей и объекта диагностирования. Поэтому методы диагностирования следует оценивать комплексно, по экономическому критерию, а затем в целях сравнения и выбора -- по техническим свойствам: метрологическим, технологическим, надежностным, эргономическим и др.

Экономический критерий обусловлен следующими факторами: затратами на устранение отказа, предупредительный ремонт, диагностирование, периодичностью диагностирования, вероятностью безотказной работы устройства, законами и параметрами распределения его отказов.

В качестве экономического критерия принимаются предельно допустимые затраты на плановое (регламентное) диагностирование, т.е. затраты, которые обеспечивают заданную надежность радиоэлектронного или цифрового устройства, не превышают затраты на его регламентное обслуживание без диагностики при обеспечении той же надежности.

Это означает, что если стоимость диагностического средства слишком высока, то заданную надежность выгоднее обеспечивать с помощью достаточно частого принудительного обслуживания, чем с помощью планового диагностирования и последующего обслуживания по потребности.

6.8 Практическая диагностика и ремонт цифровой видеокамеры

Существуют два метода тестирования для диагностики неисправностей радиоэлектронного или цифрового устройства: функциональный контроль и внутрисхемный контроль. Функциональный контроль обеспечивает проверку работы тестируемого модуля, а внутрисхемный контроль состоит в проверке отдельных элементов этого модуля с целью выяснения их номиналов, полярности включения и тому подобное. Обычно оба этих метода применяются последовательно. С появлением аппаратуры автоматического контроля появилась возможность очень быстрого внутрисхемного контроля с индивидуальной проверкой каждого элемента системы, о чем говорилось в предыдущих главах данного раздела дипломного проекта. Функциональный контроль перешел также на новый качественный уровень благодаря применению методов компьютерной обработки данных и компьютерного контроля.

Поиск неисправности, цель которого - выяснить причину неисправности, а затем устранить ее, должен проводиться в определенной последовательности. Число проводимых операций следует сводить к минимуму, избегая необязательных и бессмысленных проверок. Самое важное, что надо сделать, прежде всего, перед началом ремонта или поиска неисправностей - это произвести внешний осмотр неисправной системы. То есть нужно посмотреть на каждую деталь вскрытой системы с целью обнаружения явных дефектов: нет ли трещин и перегоревших в результате перегрева элементов, нет ли разрывов элементов или непропаев, что встречается чаще всего.

Этому следует уделять не более трех минут. С обретением опыта такой визуальный контроль будет выполняться как бы интуитивно. Если осмотр ничего не дает, то можно перейти к дальнейшему поиску неисправности.

Характерной особенностью цифровой видеокамеры является её применение в «полевых» условиях при повышенной влажности, вибрации, при больших перепадах температуры окружающей среды, а также воздействие внешних «вандальных» факторов.

Следовательно, цифровая видеокамера должна обладать высокой ремонтопригодностью и легко тестироваться по внешним проявлениям неисправностей. Поиск неисправностей и их устранение могут производиться техником - электриком высокой квалификации, имеющим опыт работы с радиоэлектронными приборными и цифровыми устройствами.

Оборудованием, используемым для проверки и ремонта цифровой видеокамеры, как радиоэлектронного устройства, являются: осциллограф, вольтметр, тестер, мегомметр, омметр, фарадометр, персональный компьютер. Также применяются следующие инструменты: пинцет, бокорезы, плоскогубцы большие и малые, паяльник. В наличии должны быть следующие расходные материалы: спирт, припой, флюс, комплект резисторов, конденсаторов, транзисторов, диодов и микросхем, необходимых для замены неисправных.

6.9 Методика практического поиска неисправностей и ремонт цифровой видеокамеры

Поиск неисправности при ремонте цифровой видеокамеры может осуществляться различными методами и приводит к положительному результату, но радиомеханик должен уметь выбрать оптимальный. Выбор метода (методов) зависит от многих факторов: характера неисправности; наличия в распоряжении радиомеханика различной измерительной аппаратуре, сменных узлов (блоков, модулей); стадии поиска неисправности и т.д.

Рассмотрим различные методы поиска неисправностей.

-метод внешних проявлений. Этот метод основан на том, что по внешним признакам работы видеокамеры можно сделать предположение о неисправном узле (иного элементе). Его целесообразно применять на первой стадии поиска неисправности в комплексе с другими методами.

-метод внешнего осмотра (анализа монтажа). С его помощью можно обнаружить дефекты монтажа, неисправный радиоэлемент по изменению внешнего вида (цвета, формы, размеров и т.д.). При этом могут быть выявлены и связанные с данной неисправностью дефекты (например, причина, вызвавшая сгорание резистора). Этот метод очень эффективен, и его целесообразно применять в двух случаях: на ранних стадиях поиска неисправностей, особенно если аппарат работает в аварийном режиме (например, когда из аппарата идет дым); на более поздних этапах, когда область поиска неисправностей определена другим методом.

-метод измерений. При данном методе производят измерения параметров сигнала (значение напряжения, форма, длительность и т. д.) и электрических цепей (режимы работы активных элементов по постоянному току, сопротивлению и т.д.) для сравнения результатов с заданными параметрами (например, на принципиальных схемах). Его можно применять на ранней стадии поиска неисправностей для определения области их нахождения (покаскадная проверка прохождения сигнала) или на более поздних стадиях для установления неисправного элемента, если область нахождения неисправности определена другими методами. Этот метод требует от радиомеханика умений, навыков работы с измерительной аппаратурой.

-метод замены. Суть метода заключается в замене проверяемого узла (радиоэлемента) на исправный. Его целесообразно применять на средних стадиях поиска неисправностей для сужения найденной другими методами области поиска или на поздних этапах для установления дефектного радиоэлемента. Этот метод особенно эффективен в сочетании с другими методами (например, измерений), когда дефект проявляется только под напряжением или периодически пропадает.

-метод исключения. Суть метода состоит в исключении (по возможности) из работы отдельных узлов аппарата или вспомогательных элементов схемы. Его можно применять на начальной стадии поиска для определения неисправного узла (например, при самовозбуждении в видеокамере), а также на заключительной стадии для установления неисправного вспомогательного элемента. К вспомогательным элементам относятся те, которые, не формируя параметры видеокамеры, улучшают их (цепи коррекции АЧХ, защиты по току и напряжению и т.д.).

-метод воздействия. Метод заключается в воздействии радиомехаником на различные участки схемы с целью выявления реакций телекамеры. Основными требованиями к воздействию являются: простота реализации, оперативность и быстродействие, знание реакции телекамеры на воздействия, безопасность, исключение возможности внесения дополнительных дефектов. Такими воздействиями могут быть: изменение положения регуляторов и переключателей, замыкание выводов у некоторых радиоэлементов и т.д. Этот метод может применяться на разных стадиях поиска неисправностей.

-метод простукивания. Этот метод используют, когда при механических воздействиях на телекамеры изменяются его выходные параметры. Причинами подобных явлений могут быть: нарушение механических контактов из-за загрязнения; снижения упругости, деформации контактов (переключатели, соединители т. д.); нарушение внутренних соединений радиоэлементов; дефекты монтажа (микрозамыкания, микротрещины) и т. д. Метод простукивания можно разделить на этап реагирования аппарата на механические воздействия и этап поиска неисправного элемента. К механическим воздействиям относятся: простукивание, нажатие, изгиб печатных плат, радиоэлементов.

-метод теплового удара. Данный метод применяют, если дефект обнаруживается после длительной работы аппарата. Его суть состоит в том, чтобы нагреть радиоэлемент (особенно многовыводной) принудительным способом, например, с помощью электропаяльника, через теплопроводящий изолирующий материал (слюда). Это ускоряет проявление неисправности и указывает на неисправный радиоэлемент. Электропаяльник должен быть рассчитан на напряжение питания до 40В, нагревание радиоэлемента производят при выключенном аппарате.

-метод электропрогона. Этот метод применяют при пропадающих дефектах, как правило, в комплексе с другими методами. Электропрогон, как было отмечено выше, осуществляют также после замены радиоэлементов (время прогона - 4ч) и после настройки аппарата (время прогона - 2ч) под постоянным контролем радиомеханика.

Далее приводится пример возможного варианта методики проведения поиска неисправностей и ремонта, используемой на примере цифровой видеокамеры CCD-TR305E. Методика поиска неисправностей цифровой видеокамеры в пояснительной записке представлена в табличном виде.

Таблица 6.1 Методика поиска неисправностей

п/п

Неисправность

Возможная причина

Порядок устранения

1

2

3

4

1

Контуры изображения раздвоены по всему дисплею (смещены друг относительно друга на 10мм по горизонтали), нарушена четкость изображения.

Не совпадает время прохождения сигналов яркости и цветности в блоке IC805.

Проверить поступление сигнала от IC875 н.16 на н.36 IC805, прохождение сигнала с таймера IC801 (н.36,39,41,42,48,44,46,51,52) на н.39,34,1.48IC805. Если сигнал не поступает с IC801, то неисправен таймер. Он посылает сигналы управления для осуществления задержки на элементах выборки-хранения S/H. Также нужно проверить наличие напряжения 5В на н.39, 23 микросхемы IC805. Если напряжение меньше положенного, то неисправен блок питания.

2

Изображение воспроизводится с малой яркостью и неестественно перенасыщено окраской.

Отсутствует сигнал яркости на выходе IC805. Неисправны цепи обработки сигнала яркости в режиме съемки объекта. Амплитуда сигнала ниже номинального значения.

Проследить с помощью осциллографа прохождение ПЦТС по цепям канала яркости микросхемы IC805. Можно применить покаскадную проверку.

Неисправность

Возможная причина

Порядок устранения

3

4

Перенасыщенное цветное изображение.

Периодически или самопроизвольно пропадает цвет изображения (мигает цвет), или в верхней половине цветного изображения горизонтальные цветные полосы («жалюзи»).

Неисправность АРУ (AGC - automatic gain control), схемы коррекции амплитуды цветовой вспышки, сумматора сигнала яркости и цветности в микросхеме IC805.

Неисправность на ФАПЧ генератора поднесущей частоты IC704, или кварцевый резонатор Х801 28,375 Мгц, расстройка частоты генератора поднесущей и вспомогательного генератора.

Проверить исправность фильтра АРУ сигнала цветности и наличие управляющего напряжения АРУ на н.2 DC OUT 1,9В микросхемы 805. С помощью осциллографа проверить наличие сигнала с АРУ на н.3 IC, а также соответствие сигнала на входе на н.36,37 IC805. Затем сравнить их по осциллограммам.

Проверить работу ФАПЧ генератора поднесущей IC704 и вспомогательного генератора проконтролировать управляющее напряжение на фильтре ФАПЧ на н.81,71,43,44,57, IC704 0,4в и н.79 3В. С помощью частотомера измерить и при необходимости подстроить частоты генератора IC704, проверить его синхронизацию на н.14 с частотой вспышки и частотой строчных синхроимпульсов соответственно. Проверить наличие стробирующего импульса вспышки и строчных синхронизирующих импульсов на н. 72,16,17,9,77,76,73IC704.

Неисправность

Возможная причина

Порядок устранения

5

Двоение изображения, наложение друг на друга нескольких различных изображений, на заднем плане видна вертикальная помеха в виде вертикальной полосы, хаотически перемещающейся по горизонтали.

Внешний вид искажения изображения свидетельствует о наличие помех в высокочастотном тракте, перекрестная модуляция или интерференционная подача сигнала. Перекрестные искажения между сигналами антенных входе и выходе Р4 преобразователя. Настройка частоты VTR модулятора совпадает с частотой принимаемого сигнала.

Проверить осциллографом есть ли сигнал на н.34 синхронизирующего генератора IC704. Если сигнал не поступает, неисправен программный переключатель VTR CAM. Также для исключения перекрестных помех использовать входной аттенюатор или заграждающий фильтр с частотой настройки, не мешающей прохождению сигнала.

6

Волнистые искривления вертикальных линий по всему экрану.

Постоянная времени ФПУ нарушена. Низкий уровень сигнала посылаемой матрицей ПЗС IC875.

Проверить с помощью частотомера соответствие частоты сигнала на кварцевом резонаторе Х801 (28Мгц). Проверить наличие сигнала осциллографом на н.16 IC875 (матрица ПЗС).

7

Размытое изображение, при чем светлые участки имеют чрезмерно большую яркость.

Низкое разрешение сигнала яркости IC707 из-за неправильной установки граничных частот модулятора. Нарушена настройка цепей предкоррекции. Нарушена настройка УПЧИ.

Проверить осциллографом соответствие сигнала на н.3 IC707. Проверить работу и характеристики цепей введения предыскажений и цепей их коррекции. Согласно сервисной инструкции проверить и при необходимости провести настройку УПЧИ в микросхеме IC707.

Возможная причина

Порядок устранения

8

Есть черно-белое, нет цветного изображения. Или черно-белое изображение воспроизводится с сильными цветовыми помехами.

Неисправности цепей прохождения сигнала цветности устройства балансировки основного преобразователя частоты канала обработки сигналов цветности. Ключевого каскада вспышки BFP генератора поднесущей IC704 28Мгц. Наложение пульсаций напряжения на несущую частоту. Неисправна схема опознавания системы кодирования цвета UC707.

Проверить с помощью частотомера и осциллографа сигналы генератора поднесущей и вспомогательного генератора, сигнал на выходе IC707 н.51,54,38, перенесенный в НЧ область сигнал цветности и сигнал цветности ПЦТС модулятора IC 707. Проверить стабильность напряжения питания канала цветности и ЗЧ преобразователя на ножках микросхемы IС707: 65,81,96,23,29,58,52,4,31,71.

9

Искажения цветового тона изображения (неестественная окраска цветного изображения).

Неисправности цепей ФАПЧ канала цветности IC707. Искажение формы стробирующего импульса вспышки BPF неисправности каскада формирования фазоманипулированного сигнала гетеродина, настройка вспомогательного генератора.

Проверить работу контуров фазочастотного регулирования канала цветности микросхемы IC707. С помощью осциллографа проконтролировать наличие и форму стробирующего импульса вспышки блока BPF в микросхеме IC707.

10

Изображение плохо синхронизируется по вертикали.

Не замещаются кадровые синхроимпульсы в блоке (VERT KOMPON) микросхемы IC707.

Проверить осциллографом прохождение сигнала на н.64, 66 IC707 кадровых синхроимпульсов. Если сигнал не проходит на ножку 3 IC704, то неисправна микросхема IC707.

11

Изображение медленно перемещается по вертикали, отсутствует синхронизация по кадрам.

Возможная причина, это отсутствие кадрового синхронизирующего импульса ПЦТС IC704. Не проходит сигнал синхроимпульса ПЦТС на IC707.

Проверить осциллографом наличие синхроимпульса ПЦТС на н. 64,66 IC707, а также на н.77,76,73 IC704.

Отсутствие кадрового синхронизирующего импульса ПЦТС приводит к отсутствию кадровой синхронизации и стабилизации изображения на экране монитора.

12

Нарушена кадровая синхронизация изображения, наложение изображений друг на друга по вертикали.

Возможная причина. Сбита установка момента коммутации VTR, вследствие чего кадровый синхронизирующий импульс в ПЦТС, либо отсутствует совсем, либо разрезается.

С помощью осциллографа проверить форму кадрового синхроимпульса в воспроизводимом ПЦТС и положение фазового скачка IC707.

13

Сильно зашумленное изображение «снег»

Возможная причина неисправности селектора каналов и РЧ преобразователя микросхемы IC 707

Проверить напряжение питания и режимы работы блока тюнера. Особое внимание обратить на работу АРУ, УПЧИ микросхемы IC707

14

Воспроизводимое изображение плохо синхронизируется по вертикали.

Возможная причина в не замещении кадровых синхроимпульсов IC707.

Проверить по осциллографу с прохождение сигнала замещения кадровых синхроимпульсов с н.51,38 IC707.

15

Изображение сильно размыто, низкая разрешающая способность.

Возможная причина в нарушении девиации частотного модулятора: повышение частоты от номинального верхнего значения, предыскажения, и понижения частоты от номинального нижнего значения, коррекция предыскажений IC805.

Проверить и при необходимости подрегулировать настройку частотного модулятора и схем коррекции и коррекции предыскажений.

16

На изображении перемещающиеся сверху вниз широкие полосы искаженного изображения. Отсутствует цветное изображение.

Возможная причина отсутствует кадровая синхросмесь на выходе микросхемы IC707.

Проверить наличие сигнала на н.54,38 IC707, проверить работу горизонтального и вертикального компенсатора в микросхеме IC707.

Вывод: Предлагаемая методика поиска неисправностей позволяет оптимально реализовывать поиск стандартных неисправностей цифровых видеокамер.

7. Техника безопасности, охрана труда и экология

7.1 Электробезопасность

Электробезопасность - это система организационно-технических мероприятий и средств, защищающих человека от поражающего действия электрического тока.

На любом предприятии, с широким применением электроприборов, опасность электротравматизма всегда вероятна. Знание основных правил пользования электроустановками являются первоочередной обязанностью исполнителей, руководителей и администрации. Тело человека является хорошим проводником электрического тока, поэтому последний может оказать на него термическое, электролитическое и биологическое воздействие. Опасность воздействия электричества на человека зависит от величины, длительности и других параметров тока, а также от индивидуальных свойств и состояний организма. Рассматривая случаи поражения электрическим током, можно выделить два характерных вида. Первый относится к электрическому удару, а второй - к местным электрическим травмам. Второй вид включает в себя поражение током тканей и органов, включая ожоги, металлизацию кожи, механические повреждения, ослепление и др. Величина тока, проходящего по человеку, зависит от напряжения сети и сопротивления его тела. Сопротивление тела есть величина, изменяющаяся от 8000 до 100000 Ом, а во влажном состоянии оно менее 1000 0м. Считается безопасным для человека напряжение менее 36В, а в помещениях особо опасных 12В. К первой помощи человеку при поражении электрическим током можно отнести следующее.

Если пострадавший не в состоянии сам освободиться от действия электрического тока, ему необходима немедленная помощь. Освобождая пострадавшего, необходимо принять меры безопасности, чтобы самому, не попасть под напряжение. Если это возможно надо отключить электроустановку ближайшим выключателем. При отсутствии такой возможности - разорвать или перерезать провода, пользуясь при этом инструментами с изолированными ручками. При невозможности отключения электроустановки необходимо отделить пострадавшего от токоведущих частей. Это можно, сделать, оттащив пострадавшего за его одежду, при этом нельзя касаться тела пострадавшего. Можно воспользоваться также и другими изолирующими предметами. После освобождения пострадавшего от действия тока необходимо немедленно оказать ему доврачебную помощь в соответствии с его состоянием. Если пострадавший не потерял сознание, его нужно отвести в удобное для отдыха помещение, успокоить, дать выпить воды, предложить полежать. Если при этом у пострадавшего обнаружены травмы, - оказать на месте соответствующую помощь и вызвать врача. При необходимости надо направить пострадавшего на медицинский пункт. Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, но дышит нормально и у него прослушивается пульс, надо немедленно вызвать врача, до его прибытия оказать помощь на месте - привести пострадавшего в сознание: давать нюхать нашатырный спирт, слегка смочить лицо водой, обеспечить доступ свежего воздуха. Если пострадавший находится в тяжелом состоянии, т.е. не дышит или дышит тяжело, прерывисто, необходимо, не теряя времени, приступать к искусственному дыханию. Одновременно нужно вызвать врача.

В случае остановки или фибрилляции сердца у пострадавшего для поддержания кровообращения одновременно с искусственным дыханием необходимо проводить наружный (непрямой) массаж сердца. Для этого оказывающий помощь должен расположиться на коленях сбоку пострадавшего. Определив путем прощупывания место надавливания - нижнюю треть грудины, оказывающий помощь должен положить на него руку ладонью вниз. Ладонь другой руки накладывается на первую под прямым углом. Надавливать следует, помогая себе наклоном всего корпуса, локтевые суставы должны быть разогнуты до отказа, руки прямые. Пальцы обеих рук должны быть сведены вместе и не должны касаться грудной клетки пострадавшего. Повторять надавливание следует не реже 1 раза в секунду. Нельзя надавливать на верхнюю часть грудины, на окончания нижних ребер, так как это может привести к перелому. Нельзя также надавливать ниже грудной клетки на мягкие ткани, чтобы не повредить расположенные здесь органы, в первую очередь печень, и не вызвать рвоту. Если первую помощь оказывает один человек, он должен после двух глубоких вдуваний в рот или нос пострадавшего произвести 15 надавливаний на грудную клетку, затем снова два вдувания и опять 15 надавливаний. При чередовании искусственного дыхания и массажа сердца пауза должна быть минимальной. Обе манипуляции проводятся с одной стороны. Если первую помощь оказывают двое, один из них должен проводить массаж сердца, другой - искусственное дыхание, при этом производится одно вдувание, затем пять нажатий на грудную клетку. Искусственное дыхание нужно проводить до восстановления устойчивого дыхания и деятельности сердца или до первой передачи пострадавшего медицинскому персоналу.

Основными причинами поражения электрическим током являются:

- случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением (оголенным проводам, контактам электроаппаратуры, шинам и т.д.);

- неожиданное возникновение напряжения там, где в нормальных условиях его быть не должно;

- появление напряжения на отключенных частях электрооборудования (по причине ошибочного включения, наведения напряжения соседними установками и т.д.);

- возникновение напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода с землей, неисправности заземляющих устройств и т.д.

Для предупреждения поражений электрическим током следует строго выполнять правила устройств электроустановок (ПУЭ), правила технической эксплуатации (ПТЭ), правила по технике безопасности (ПТБ). К выполнению работ на электроустановках допускаются лица, прошедшие обучение и имеющие соответствующее удостоверение. К правилам техники безопасности при проведении электромонтажных работ можно отнести организацию работы на объектах.

Организация работы по технике безопасности на объектах предусматривает:

- назначение лиц, ответственных за безопасность работ. Такими лицами являются прорабы, начальники участков, мастера и бригадиры монтажных бригад;

- включение в проект производства работ решений по созданию условий для безопасного и безвредного производства работ, по санитарно-гигиеническому обслуживанию работающих, по достаточному освещению строительной площадки и рабочих мест;

- внедрение передового опыта работы по предупреждению производственного травматизма;

-инструктаж по безопасным методам работы на рабочих местах;

-организацию кабинетов по технике безопасности.

При необходимости выполнения электромонтажных работ в цехах и на территории действующих предприятий руководство обязано разработать мероприятия по обеспечению безопасного производства работ и безопасности работающих, поскольку для электромонтажников возникает дополнительная опасность со стороны производственного оборудования и действующих электроустановок. Все монтажные работы на токоведущих частях (или вблизи них), как правило, должны производиться при снятом напряжении.

При монтаже электроустановок применяются различные машины, механизмы и приспособления, облегчающие труд рабочих-монтажников и обеспечивающие безопасные условия работы. Кроме того, механизация электромонтажных работ играет важную роль в повышении производительности труда, в сокращении сроков монтажа электроустановок, обеспечивает высокое качество работ. Неумелое обращение с механизмами и приспособлениями, а также применение их в неисправном состоянии могут быть причинами травм при выполнении монтажных работ. В современной электромонтажной практике широко используются мобильные мастерские на базе грузовых автомобилей. При монтаже кабельных заделок в эпоксидных муфтах возникает опасность поражения кожи лица и рук эпоксидной смолой и особенно отвердителем. При попадании этих веществ на кожу возможно заболевание кожи - дерматоз. Кроме того, не исключено раздражение слизистой оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Для предупреждения попадания на кожу упомянутых веществ следует всегда работать в резиновых или полиэтиленовых перчатках, надевать фартуки, защитные очки. К мероприятиям по защите от электрических травм относят:

Обеспечение недоступности тока ведущих кистей путем использования, ограждений, расположение указателей на оборудовании и внутри него;

2) Применения малых напряжений не более 42В в ручных механизированных инструментах, местных и переносных источников света;

3) Использование изоляции токоведущих частей (рабочая, двойная, усиленная);

4) Электро разделения сети на отдельные участки с использованием трансформаторов. Повышение сопротивления изоляции;

5) Использование средств индивидуальной защиты;

6) Организация профилактического отбора путем проведения мед. досмотра лиц, связанных с эксплуатацией электро установок;

7) Обучение, аттестация персонала;

8) Организация безопасной эксплуатации установок.

7.2 Шум и вибрация

Шум, вибрация, инфра и ультразвук по своей физической природе являться упругими колебаниями твердых тел, газов, жидкостей.

Перечисленные факторы могут отрицательно воздействовать непосредственно на работающих и население, проживающие рядом с предприятиями. Основные причины роста воздействия этих факторов:

1. Механизация производственных процессов;

2. Увеличения плотности оборудования;

3. Увеличения скорости перемещения оборудования и его элементов;

4. Увеличения скорости транспорта;

5.Внедрение новых технологических методов и приемов, сопровождающиеся более интенсивным введением механических колебаний.

Под вибрацией принято понимать движение механических систем, при котором происходит поочередное возрастание и убывание колебания.

Причиной вибрации является возникновение при работе машин неуравновешенные силовые воздействия. Источники:

1. Возвратно поступательные движения шасси:

а) кривошипно-шатунные движения в двигателе внутреннего сгорания.;

б) агрегаты виброформования;

в) бойки перфоратор и т.д.

2. Неуравновешенные вращающиеся массы:

а) ручные шлифовальные машины;

б) режущий инструмент станков.

3. Иногда ударами деталей:

а) зубчатые зацепления;

б) подшипники;

в) клепальный инструмент.

Наличие дисбаланса приводит к появлению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса является неоднородность материала, деформация деталей от неравномерного нагрева, несовпадения массы тела с ось его вращения.

По характеру воздействия вибрация делится:

1.Общую(низкочастотную): прилагаются к опорным телам (сидя, стоя). Они воздействуют на весь организм. Общей - подвергаться транспортные рабочие, операторы мощных штампов, кузнецы прессового оборудования, грузоподъемных кранов.

2.Локальную: вибрация с частотой меньше 7 Гц хотя и не приятно не приводит к вибрационной болезни. Воздействие на отдельные участки тела вследствие нее (морская болезнь) наблюдается из-за нарушения органов равновесия.

Наиболее опасными считается вибрация с частотой 6 - 7 Гц, она может совпадать с частотой внутренних органов (является резонансной) механические повреждения и разрыв органов. Если постоянно воздействовать с частотой больше 1 Гц, то возможны нарушения ЦНС и пищеварения, опорно-двигательного аппарата. Локальным вибрациям подвергаться лица, работающие с ручными механизированными инструментами, в слабостях, спазмах сосудов, конечностей (пальцев) нарушается кровоснабжения. К защита от вибраций можно отнести:

1) Снижение в источнике:

а) замена характера движения с неравномерного на равномерный;

б) замена механизировано привода на гидравлический;

в) замена процесса работы на безударный;

г) увеличения качества и точности изготовления деталей;

д) балансировка деталей;

ж) редко изменение конструктивных элементов машин.

2) Виброгашение:

а) установка оборудования на специальный фундамент.

3) Виброизоляция:

а) установка на оборудование специальных прокладок пружин.

4) Вибродемферование: в качестве конструктивных материалов применяют материалы с большим внутренним трением - резину, пластмассу, дерево, капрон, наносят специальное покрытие.

5) Средства индивидуальной защиты: рукавицы, спец. обувь с подметками, нагрудниками, наколенниками, спец. костюм.

Шум определяется совокупностью звуков различной интенсивности и частоты. Окружающий человека шум имеет определенную интенсивность. По спектральному составу различают низко, средне, и ВЧ шумы. По временным характерам: постоянные и непостоянные (прерывистые импульсные, колебательные).

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания, увеличивает число ошибок при выполнении работ, сказывается на быстроту реакции, влияет на производительность труда, влияет на возможность ухудшения качества выпускаемой продукции.

Шум затрудняет реакцию работающих на предприятии, сигналы внутрицехового транспорта и средств механизации, возможно, приводят к несчастным случаям. В биологическом отношении шум является основным фактором, влияющим на ухудшение самочувствия. Степень воздействия на женский и детский организм шумовой патологии зависит от его интенсивности.

Индивидуальная чувствительность к шуму может быть причиной развития неврозов, повышенной утомляемости.

При длительном воздействии шума уровнем свыше 80 дБ может привести к потере слуха и профессиональная глухота, а воздействие 160 дБ смертельно.

Потеря слуха на 10% практически не ощутима, а на 20% серьезно мешает человеку.

8. Организационно - экономическая часть

В начале надо определить время (штучное) для проведения ремонта каждой неисправности в отдельности.

Неисправность: контуры изображения раздвоены по всему экрану монитора видеокамеры( смещены друг относительно друга на 1,0 см по горизонтали ), нарушена четкость изображения.

Устранение: проверить напряжение на следующих элементах: транзистор Q677, микросхема IC875, IC805. Неисправный элемент заменить.

Таблица 8.1 Замена Q677

п/п

Содержание приемов труда

Время оперативное

1.

Взять плату

0,033

2.

Взять тестер

0,032

3.

Замерить напряжение

0,030

4.

Отложить тестер

0,022

5.

Взять пинцет

0,018

6.

Подготовить паяльник

2,000

7.

Взять паяльник

0,025

8.

Выпаять неисправный резистор

1,269

9.

Отложить паяльник

0,022

10.

Отложить транзистор

0,018

11.

Взять пинцетом новый транзистор

0,018

12.

Выправить выводы

0,198

13.

Отложить пинцет

0,015

14.

Взять скальпель

0,018

15.

Зачистить выводы

0,600

16.

Отложить скальпель

0,015

17.

Взять пинцет

0,018

18.

Установить транзистор

0,183

19.

Взять паяльник

0,025

20.

Припаять транзистор

0,362

21.

Отложить паяльник

0,017

Итого

4,741

Тшт = t оп + 10% · t оп (8.1)

Тшт = 4,741 + 4,741 /100 = 5,215 мин

Таблица 8.2 Замена IC875

№ п/п

Содержание приемов труда

Время оперативное

1.

Взять плату

0,033

2.

Взять тестер

0,032

3.

Замерить напряжение

0,030

4.

Отложить тестер

0,022

5.

Подготовить паяльник

2,000

6.

Взять пинцет

0,018

7.

Взять паяльник

0,025

8.

Выпаять неисправную микросхему

4,023

9.

Отложить паяльник

0,022

10.

Отложить неисправную микросхему

0,032

11.

Взять пинцетом новую микросхему

0,032

12.

Установить микросхему

0,564

13.

Взять паяльник

0,025

14.

Припаять микросхему

0,472

15.

Отложить паяльник

0,017

Итого

7,430

Тшт = 7,430 + 7,430/100 = 8,173 мин

Таблица 8.3 Замена IC805

Содержание приемов труда

Время оперативное

1.

Взять плату

0,033

2.

Взять тестер

0,032

3.

Замерить напряжение

0,030

4.

Отложить тестер

0,022

5.

Подготовить паяльник

2,000

6.

Взять пинцет

0,018

7.

Взять паяльник

0,025

8.

Выпаять неисправную микросхему

4,506

9.

Отложить паяльник

0,017

10.

Отложить неисправную микросхему

0,032

11.

Взять пинцетом новую микросхему

0,032

12.

Установить микросхему

0,564

13.

Взять паяльник

0,025

14.

Припаять микросхему

0,572

15.

Отложить паяльник

0,017

Итого

7,925

Тшт = 7,925 + 7,925/100 = 8,717мин

Тшт общ = 5,215 + 8,173 + 8,717 = 21,559 мин

На данную неисправность затрачивается 21,559 мин

Неисправность: волнистые искривления вертикальных линий по всему экрану монитора.

Устранение: проверить с помощью частотомера соответствие частоты сигнала на кварцевом резонаторе Х801, подстроечном конденсаторе СТ801,

R805. С помощью осциллографа проверить напряжение IC801. Неисправный элемент заменить.

Таблица 8.4 Замена СТ 801

Содержание приемов труда

Время оперативное

1.

Взять плату

0,033

2.

Взять тестер

0,032

3.

Замерить напряжение

0,030

4.

Отложить тестер

0,022

5.

Подготовить паяльник

2,000

6.

Взять пинцет

0,018

7.

Взять паяльник

0,025

8.

Выпаять неисправный конденсатор

0,846

9.

Отложить паяльник

0,017

10.

Отложить конденсатор

0,016

11.

Взять пинцетом новый конденсатор

0,016

12.

Выправить выводы

0,105

13.

Отложить пинцет

0,015

14.

Взять скальпель

0,018

15.

Зачистить выводы

0,115

16.

Обрезать выводы

0,074

17.

Отложить скальпель

0,015

18.

Взять пинцет

0,018

19.

Установить конденсатор

0,168

20.

Припаять конденсатор

0,164

21.

Отложить паяльник

0,017

Итого

3,812

Тшт = 3,812 + 3,812/100 = 4,193 мин

Таблица 8.5 Замена R805

Содержимое приемов труда

Время оперативное

1.

Взять плату

0,033

2.

Взять тестер

0,032

3.

Замерить напряжение

0,030

4.

Отложить тестер

0,022

5.

Подготовить паяльник

2,000

6.

Взять пинцет

0,018

7.

Взять паяльник

0,017

8.

Выпаять неисправный резистор

0,846

9.

Отложить паяльник

0,017

10.

Отложить резистор

0,016

11.

Взять пинцетом новый резистор

0,016

12.

Выправить выводы

0,105

13.

Отложить пинцет

0,015

14.

Взять скальпель

0,018

15.

Зачистить выводы

0,115

16.

Обрезать выводы

0,074

17.

Отложить скальпель

0,015

18.

Взять пинцет

0,018

19.

Установить резистор

0,168

20.

Взять паяльник

0,025

21.

Припаять резистор

0,164

22.

Отложить паяльник

0,017

Итого

4,181

Тшт = 4,181 + 4,181/100= 4,599 мин

Тшт общ = 4,599 + 4,193 = 8,790 мин

Вывод: Таким образом, можно рассчитать время на устранение любой неисправности в данном устройстве

Заключение

В этом дипломе я рассмотрел процесс эксплуатации и ремонта элементов современных системы видеонаблюдения, на примере цифровой видеокамеры TR305Е. В дипломе я рассчитал норму времени, затрачиваемую на ремонт телекамеры, а также произвел электрический расчет устройства, определил его надежность в эксплуатации. Рассмотрел принципы работы схемы обработки сигнала ПЗС-сенсора цифровой видеокамеры TR305Е. Произвел сравнительный анализ структурных схем, используемой на примере камеры PANASONIC NV-M3000.

В экономическом разделе я рассчитал норму времени на устранение неисправностей, в результате получилось, что для устранения типовых неисправностей требуется время 21,599 минуты.

Эти данные показали, что техпроцесс ремонта видеокамеры системы наружного наблюдения TR305Е является наиболее удобным и экономичным по времени, а также долговечным в процессе эксплуатации.

Библиографический список

1. Васин В.А Видеокамеры и видеомагнитофоны. Справочное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. 2. Партала О.Н. Видеокамеры: Справочное пособие. - М.: Деан, 2000.

3. Бочаров С.В. Расчет электронных компонентов на транзисторах. - М.: Издательство, 1978.

4. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Обслуживание и ремонт зарубежных видеокамер. Справочное пособие. - С. Петербург:Лань., 1995.

5. Ламекин В.Ф. Видеотехника 2. - Ростов-на-Дону: Феникс. - 1997.

6. Кривилев В.Н. Ремонт видеокамер. Принципы работы, типичные неисправности. - М.: Радиотон, 1998.

7. Пескин А.Е., Коннов А.А. Зарубежные видеокамеры. Устройство, регулировка, ремонт. Серия Ремонт выпуск 14 - М.: Солон. - 1998

ref.by 2006—2019
contextus@mail.ru