搖臂電源改造

徐忠偉，何建創

（蘇州廣播電視總臺，江蘇 蘇州 215600）

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

1 基本原理

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

當手柄操作水平、俯仰轉動時，輸出點電位偏離0基準，通過運算放大器，該輸出的正負電壓驅動電機的正轉或反轉，從而使機頭出現水平或俯仰的轉動，直至手柄回到起始位置，輸出電壓消失，電機停止使機頭停在當前位置。其中水平或俯仰的轉動速度可以通過調節輸出電壓的放大倍數來改變。

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

2 基本構思

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

3 電路實現

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

經測試下來模塊輸出12.07 V和-11.89 V穩壓電壓，基本與所需電壓相符，所以可以省去該電壓微調電路。

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

LM317輸出電壓Vout=Vree（1+R2/R1）+IadjR2，通過調節R2的大小調整輸出電壓的大小，R1一般取120 Ω，為了保證調節時輸出電壓大小范圍在可接受范圍內，電位器R2串聯一個固定阻值的電阻，使電位器調節為0時，輸出電壓為可調范圍的最小值，然后選取合適大小的電位器，來調節輸出電壓。LM337原理基本與此相同，調節備路電源輸出為12.07 V和-11.87 V，從而與DC-DC輸出模塊相匹配。

電源指示模塊采用LM3914，LM3914是10位發光二極管驅動器，它可以把輸入模擬量轉換為數字量輸出驅動10位發光二極管來進行顯示。LM3914內部芯片結構如圖3所示。

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

4 結束語

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

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

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

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