摇臂电源改造

徐忠伟，何建创

（苏州广播电视总台，江苏 苏州 215600）

在如今电视电影技术中，摇臂摄像[1]在体育、综艺、演播室中已成为不可或缺的技术。由于其空间上的优势，它大大丰富了画面的立体感和动感，使得画面更加多元化，更具有空间的纵深感，给观众以身临其境的视觉享受。而且，由于摇臂所有的长臂和空间优势，它经常能抓到其他摄像机无法捕捉到的镜头。在苏州电视台，随着节目的多元化和节目内容的提升，摇臂的运用也越来越广泛平凡。在综艺节目、大型活动的录制中，摇臂经常会长时间不间断的使用。而如今大多摇臂在使用一段时间后，所提供的蓄电池都普遍存在问题，严重影响摇臂的平衡点，给使用带来了极大的不便，所以笔者提出了对摇臂电源的改造。

1 基本原理

摇臂的控制部分主要由供电电源、控制器、电缆和控制手柄组成。由供电电源提供±12 V稳定直流电源，操作手柄上的操作经过控制电路通过电位差来控制马达运行完成控制。

当手柄操作水平、俯仰转动时，输出点电位偏离0基准，通过运算放大器，该输出的正负电压驱动电机的正转或反转，从而使机头出现水平或俯仰的转动，直至手柄回到起始位置，输出电压消失，电机停止使机头停在当前位置。其中水平或俯仰的转动速度可以通过调节输出电压的放大倍数来改变。

聚焦的控制原理与此类似，但多了位置反馈。静态时a，b两点电位相同，输出点无电压。当手柄转动一个角度时a，b点形成电位差使输出点输出一个正或负电压控制电机转动，同时驱动b点电位随之改变。到a，b点电位又相同时，电机恢复为静止状态。推拉控制则是推拉手柄直接与摄像机相连，由摄像机自行控制执行。所以，供电所提供的正负电压不要求绝对值完全相同，但各自的大小一定要求稳定可靠，弱小的偏差都会导致电机在无控制下转动。

2 基本构思

基于上述的问题，目前摇臂电源都采用AC电源，在外出使用时带来诸多不便。本文阐述的DC-DC[2]转换方式只需要提供摄像机的电池，甚至可与摄像机共用电池，大大提高了便携性。考虑到电视节目录制乃至直播的安全可靠性，电源采用DC-DC供电方式为主，AC-DC供电方式为备。为了避免两者交替使用时重新调整平衡点，通过调整AC-DC输出电压与DC-DC输出电压匹配，从而使两者平衡点一致。

3 电路实现

在综合比较了多家DC-DC模块后，采用TRACO POWER公司的TEN40-2422WI DC-DC模块作为主电源。TEN 40WI系列是40 W高性能DC-DC，同时它还具备开关控制、输出电压微调、过压保护、欠压锁定、超温和短路保护。转换模块，其工作温度范围为-40～85℃，同时它还具备开关控制、输出电压微调、过压保护、欠压锁定、超温和短路保护。TEN40-2422WI模块输入范围为9～36 V，输出电压为±12 V，电流为±1.65 A，效率可达88%。TEN40-2422WI输出可以提供±10%电压微调，参数如图1所示。

经测试下来模块输出12.07 V和-11.89 V稳压电压，基本与所需电压相符，所以可以省去该电压微调电路。

备用电源采用交流整流稳压电路[3]，220 V交流电经整流桥输出50 V电压，稳压芯片为了能够调整其输出电压能与DC-DC模块输出电压一致，采用LM317和LM337。LM317典型电路如图2所示。

LM317输出电压Vout=Vree（1+R2/R1）+IadjR2，通过调节R2的大小调整输出电压的大小，R1一般取120 Ω，为了保证调节时输出电压大小范围在可接受范围内，电位器R2串联一个固定阻值的电阻，使电位器调节为0时，输出电压为可调范围的最小值，然后选取合适大小的电位器，来调节输出电压。LM337原理基本与此相同，调节备路电源输出为12.07 V和-11.87 V，从而与DC-DC输出模块相匹配。

电源指示模块采用LM3914，LM3914是10位发光二极管驱动器，它可以把输入模拟量转换为数字量输出驱动10位发光二极管来进行显示。LM3914内部芯片结构如图3所示。

完成后，加电池后测得最后的输出电压，调节摇臂控制电路的电位器使其达到平衡，再撤去电池通上交流电后在调节LM317和LM337的电位器，使正负输出电压与DC-DC模块输出电压一致，从而在应急用交流电的情况下不用再去调节控制电路。

4 结束语

改造后摇臂电源使用至今反应效果良好，电池在给摇臂控制供电的同时还带动2块LED显示屏，可以持续使用4 h，大大提高了利用效率，尽可能地避免了多次更换电池。此外还大大简化了了供电设备，外出节目录制只需要携带2～3块电池即可，为工作带来诸多便利。于此同时，设备的简易化少去了很多连接的电缆线，使摇臂在使用过程中清除了很多阻碍，从而更加灵活快捷，优化了摇臂的使用。

[1]郭嵘.大型电视摄像摇臂的原理与使用[J].现代电视技术，2009（4）:132-134.

[2]马宁.电视摄像摇臂的安装与使用技巧[EB/OL].[2012-06-16].http://www.qikan.com.cn/Article/kejt/kejt201210/kejt20121042.html.

[3]冯平，张治中.基于可调式稳压器LM317的直流稳压电源[J].电子测试，2009（5）:70-73.