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最新直线传感器电动机的扼制体系
浏览: 发布日期:2018-10-01

  测控系统(system)的硬件实现系统结构(Structure)系统输入包括:超声波(是一种频率高于20000赫兹的声波)电动机拖动检测(jiǎn cè)元件光栅尺同时运动,光栅尺将位移信息转换为两路相位差90b的方波信号输出。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。变频电动机由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多地考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力,及确保电机的使用寿命。为了提高测量(cè liáng)系统的分辨率,需要四倍频电路(Electric circuit)对光栅信号进行细分,同时光栅尺允许在正反两个方向移动,故需要辨向电路对信号进行辨向处理(processing)。最后可逆计数器组实时地记录正反向脉冲个数,由此判断马达的运动方向并得到电机位移和速度.PCL-818L数据(data)采集卡按预先设定(shè dìng)的采样频率读取可逆计数器组的数据,并将数据送至工控机中,经相应的程序(procedure)进行处理。
  利用PCL-818L采集卡内含的计数器COUNT0定时,定时的个数决定采样周期的长短。COUNT0所需的计数脉冲信号由555及一些外围元件构成的脉冲发生器经由8115端子板接入。当脉冲发生器的频率一定时,COUNT0定时最少的计数个数就是最高的采样频率,理论上可以设定COUNT0计一个周期脉冲就读取一次可逆计数器组的数据,如此最高的采样频率就等于定时脉冲发生电路的频率。实际使用时,为了减少COUNT0计数的误差,程序规定最少计10个周期脉冲才读取一次可逆计数器组的数据,故最高的采样频率为脉冲发生器频率的1/10;最低的采样频率取决于最多的计数个数,即COUNT0的溢出值。
  系统输出包括控制(control)驱动(Driver)频率的输出信号、电机的起停、电机的运动方向由软件设定,经由数据采集卡的16位数字输出通道将上述信号输出。在采集卡的16位输出通道中,低8位输出的驱动频率的信号是数字值,而驱动超声波电动机需要的是高频(Induction Heating)交变电压(voltage),故需要经过D/A电路变换为模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)值,再经电机驱动电源(power supply)按线性关系转换后接入电机;而电机起停和方向的控制信号由采集卡第14、15位输出,其组合状态控制着电机的运动方式,00时对电源初始化或电机停止,01时控制电机向一个方向运动,10时向另一个方向运动;第16位对可逆计数器组进行初始化,其它位则空闲。
  电源组成与设计原理(Maxim)驱动与控制电路是测控系统重要的组成部分,因为直线超声波电动机是容性负载,需要用频率为20kHz以上的高频交变电压驱动,线性电源很难工作(job)在20kHz以上的高频范围(fàn wéi),故一般不会考虑使用。开关电源不仅具有体积(volume)小、重量轻等特点,而且随着VDMOS功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)场效应晶体管、绝缘(insulated)栅双极管及功率模块等多种器件的出现,其工作频率提高到了200700kHz,效率(efficiency)也大大提高,它是超声波电动机驱动电源的首选。
  为自行研制的电源框图,驱动电源由555的压控振荡器产生高频振荡波形,然后经过CD40194环形分配器,再由4081实现对MOSFET的驱动,保证超声波电动机停止时封锁MOSFET的脉冲,保护开关管,然后由双推挽逆变电路实现直流到高频交流信号的转换。
  超声波电动机驱动和控制电源框测控系统的软件实现根据软件功能的划分和程序设计模块化的要求,测量和控制软件由六个相对独立的模块组成,主控模块调用其他的模块:主控模块、软件界面和参数(parameter)设置(set up)模块、电机控制模块、初始化和调用PCL-818L函数模块、数据采集和数据处理模块、曲线绘制及显示模块,如所示。
  软件构架图在TurboC集成环境(environment)下用C语言开发,调用数据采集卡的标准动态链接库文件的方法(method)对PCL-818L进行初始化,电机控制、数据采集等,结合实际的应用(application),设计合理的算法,编写友好的界面,利用采集的数据绘制曲线,使软件系统得以实现。
  结语该系统已经完成了电路设计、软件编写和制板,进行了参数测试(TestMeasure)与系统联调。用自行研制的电机经过实际测试,系统工作正常,达到了设计要求,验证了设计思想的正确性。
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