等速掃描伺服控制裝置的製作方法

2023-05-26 14:29:16

專利名稱：等速掃描伺服控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於控制技術領域，涉及對直流力矩電機的掃描伺服控制，具體地說是直流力矩電機驅動的等速掃描伺服控制裝置。
背景技術：
在控制恆速掃描系統中，一般對速度穩定度要求較高，普遍採用直流力矩電機驅動，測速機作速度反饋，由微處理器控制的閉環方式。測速機反饋的速度電壓經A/D轉換後送微處理器，由微處理器完成速度調節後，通過數字輸出或經D/A轉換模擬輸出去控制功率驅動部分。這種裝置結構複雜，成本高，調試性和維護性差。

發明內容
針對上述問題，本實用新型採用全橋功率驅動器、電流調節器和精密全波整流器相結合，配以簡單外圍電路，實現指定角度範圍內的雙向恆速掃描功能，目的是提供一種等速掃描伺服控制裝置。
本實用新型結構框圖如圖1所示。
本實用新型包括功率驅動器1，電流調節器2，精密全波整流器3，速度設定器4，頻率設定模塊5，功率電源6，方向起動控制器7。
本實用新型的速度給定信號由速度設定器4給出，速度設定器4是一可調電位計，此速度可根據需要調整電位計來達到。速度設定器4的輸出連接到電流調節器2的給定輸入端；功率電源6給功率驅動器1供電；測速機給出的速度信號輸入到精密全波整流器3，由精密全波整流器3整流。精密全波整流器3輸出接電流調節器2的反饋輸入端，頻率設定模塊5的輸出接電流調節器2的頻率輸入端。本實用新型的方向和起動器7的信號由外部輸入，連接到電流調節器2方向輸入端和起動端。電流調節器2的兩路控制輸出端連到功率驅動器1兩路輸入端，控制功率驅動器1的輸出。功率電源6給功率驅動器1供電，連到功率驅動器1的電源輸入端。
本實用新型控制邏輯原理和電流調節器2與其它器件的連接關係如圖2所示。
電流調節器2內部集成有三與門、RS觸發器、比較器和555定時器。速度給定器4是一可調電位計，其輸出電壓代表給定速度大小。速度給定器4輸出電壓連到電流調節器2的比較器的一端，比較器的另一端接精密全波整流器3的輸出，比較器的輸出在電流調節器2內部連接RS觸發器的R復位端。頻率設定模塊5由RC振蕩產生，連到電流調節器2的555定時器的振蕩頻率輸入端，555定時器產生的頻率通過電流調節器2的外部頻率輸入引腳，連到RS觸發器的S置位端。方向和起動控制器7的兩路方向及起動信號分別連接到電流調節器2方向輸入端和起動端，並與電流調節器2內的RS觸發器的Q端輸出在電流調節器2內部一同連接到三與門的輸入，兩路三與門的輸出分別連到功率驅動器1的兩路驅動信號輸入端，作為功率驅動器1的控制信號。
恆速掃描系統的測速機信號電壓有正有負，進入電流調節器2的比較器輸入端時必須經過整流，使測速機電壓變為正值，這是實現恆速雙向掃描的核心。測速機信號的整流由精密全波整流器3來完成。
本實用新型的精密全波整流器3的結構和與其它器件的連接關係如圖3所示。
精密全波整流器3由兩路運放、兩個電阻和兩個二極體組成。兩路運放的一路為運算放大器A，另一路為運算放大器B。運算放大器A的正輸入端直接和測速機相連，由測速機輸入信電壓號；負輸入端連到整流輸出端。運算放大器A的輸出經正接二極體D6連到整流輸出端。運算放大器B的負輸入端通過電阻R1和測速機相連，由測速機輸入電壓信號，並通過電阻R2和整流輸出端相連。正輸入端接5V地。運算放大器B的輸出經正接二極體D5和整流輸出端相連。當測速機電壓大於0V時，運算放大器B的輸出是負的，二極體D5反偏阻斷其輸出；運算放大器A的輸出是正的，這個同向放大器把測速機電壓按單位增益輸出。當測速機電壓小於0V時，運算放大器B的輸出是正的，二極體D5正接，運算放大器B工作在反向放大狀態，增益為R2比R1，取R2、R1阻值相同，則是單位增益；運算放大器A的輸出是負的，二極體D6反偏阻斷其輸出。
本實用新型的工作過程是，測速機電壓經精密全波整流器3整流後和速度設定器4的電壓進入比較器比較，如果測速機電壓小於速度設定器4的電壓，比較器輸出為0，RS觸發器復位端不置位；RS觸發器Q端輸出被置位端信號置位，並一直保持到RS觸發器復位端置位，比較器輸出為1。RS觸發器Q端輸出、方向信號和起動信號相與後控制全橋驅動器的控制端。
本實用新型的等速掃描起動和方向控制由外部輸入控制，通過對電流調節器頻率的控制，來滿足恆速掃描的速度穩定度的要求。通過調節電位計控制掃描速度，調試方便，成本低廉。


圖1為本實用新型的結構示意圖，也是說明書摘要附圖。圖中1為功率驅動器，2電流調節器，3精密全波整流器，4速度設定器，5頻率設定模塊，6功率電源，7方向和起動控制器。
圖2為控制邏輯原理和電流調節器2與其它器件的連接關係示意圖。
圖3為精密全波整流器3的結構和與其它器件的連接關係圖。圖中A、B為運算放大器。
具體實施方式
結合附圖，說明具體實施方式
。
如圖1、2所示，功率驅動器1選用全橋驅動器，本實用新型選用的是SGS公司L6203全橋驅動器，電流調節器2選用SGS公司L6506。
如圖3所示，精密全波整流器3中的運算放大器A和B選用TL062。精密全波整流器3內部集成兩路運放，即運算放大器A和B，運算放大器A和B的8腳接正電源，4腳接電源地。取電阻R2和R1阻值相同，本實用新型取10KΩ。精密全波整流器3中二極體D5和D6選用In4007。運算放大器A的正輸入端3腳直接和測速機電壓信號相連，負輸入端2腳連到整流輸出端；運算放大器A的輸出1腳經正接二極體D6連到整流輸出端。運算放大器B的負輸入端6腳通過電阻R1和測速機電壓信號相連，通過電阻R2和整流輸出端相連，正輸入端5腳接5V地；運算放大器B的輸出7腳經正接二極體D5和整流輸出端相連。
頻率設定模塊5的頻率為f＝1/0.69RC，其中R為電阻，C為電容，調整R和C得到合適頻率。本實用新型電阻R取22kΩ，電容C取3.3nf，頻率f為20k赫茲。把頻率設定模塊5的頻率輸出信號連接到電流調節器2的觸發頻率輸入端。
方向和起動控制器7的兩路方向及起動信號分別連接到電流調節器2方向輸入端和起動端；起動端輸入為1，系統工作，起動端輸入為0，系統不工作；兩路方向信號為1、0控制一個方向，0、1控制反方向。
電流調節器2的兩路控制輸出端連到功率驅動器1兩路輸入端。把速度給定電壓信號連到電流調節器2的速度給定端，本實用新型工作時，通過改變電位計調整速度給定電壓來達到調速的功能。
本實用新型已成功應用於某CCD掃描轉臺上。速度穩定度高，可實現雙向恆速掃描功能。
權利要求1.一種等速掃描伺服控制裝置，其特徵是包括功率驅動器(1)，電流調節器(2)，精密全波整流器(3)，速度設定器(4)，頻率設定模塊(5)，功率電源(6)，方向起動控制器(7)；速度設定器(4)的輸出連接到電流調節器(2)的給定輸入端；測速機給出的速度信號輸入到精密全波整流器(3)進行整流，精密全波整流器(3)輸出接電流調節器(2)的反饋輸入端；頻率設定模塊(5)的輸出接電流調節器(2)的頻率輸入端；方向和起動器(7)的信號由外部輸入，連接到電流調節器(2)方向輸入端和起動端；電流調節器(2)的兩路控制功率驅動器(1)的輸出端連到功率驅動器(1)兩路輸入端；功率電源(6)連到功率驅動器(1)的電源輸入端。
2.根據權利要求1所述的等速掃描伺服控制裝置，其特徵是速度設定器(4)是一根據速度可調的電位計；電流調節器(2)內部集成有三與門、RS觸發器、比較器和555定時器；精密全波整流器(3)由兩路運放、兩個電阻和兩個二極體組成，兩路運放的一路為運算放大器A，另一路為運算放大器B。
3.根據權利要求2所述的等速掃描伺服控制裝置，其特徵是速度給定器(4)輸出電壓連到電流調節器(2)的比較器的一端，比較器的另一端接精密全波整流器(3)的輸出；比較器的輸出在電流調節器(2)內部連接RS觸發器的R復位端，RS觸發器的Q端輸出、起動信號和方向信號在電流調節器2內部一同連接到三與門的輸入；由RC產生振蕩頻率的頻率設定模塊(5)連到電流調節器(2)的555定時器的振蕩頻率輸入端，555定時器產生的頻率通過電流調節器(2)的外部頻率輸入引腳，連到RS觸發器的S置位端；RS觸發器的S置為端；方向和起動控制器(7)的兩路方向及起動信號分別連接到電流調節器(2)方向輸入端和起動端，並與電流調節器(2)內的RS觸發器的Q端輸出在電流調節器(2)內部一同連接到三與門的輸入，兩路三與門的輸出分別連到功率驅動器1的兩路驅動信號輸入端，作為功率驅動器1的控制信號。
4.根據權利要求2或3所述的等速掃描伺服控制裝置，其特徵是精密全波整流器(3)中的運算放大器A的正輸入端直接和由輸入信電壓號的測速機相連，負輸入端連到整流輸出端，運算放大器A的輸出經正接二極體D6連到整流輸出端；精密全波整流器(3)中的運算放大器B的負輸入端通過電阻R1和由輸入電壓信號的測速機相連，並通過電阻R2和整流輸出端相連，正輸入端接5V地，輸出經正接二極體D5和整流輸出端相連。
5.根據權利要求4所述的等速掃描伺服控制裝置，其特徵是功率驅動器(1)為L6203全橋驅動器，電流調節器(2)為L6506；精密全波整流器(3)中的運算放大器A和B為TL062，二極體D5和D6選用In4007，電阻R2和R1阻值相同。
6.根據權利要求5所述的等速掃描伺服控制裝置，其特徵是精密全波整流器(3)中的運算放大器A和B的8腳接正電源，4腳接電源地，正輸入端3腳直接和測速機電壓信號相連，負輸入端2腳連到整流輸出端，輸出1腳經正接二極體D6連到整流輸出端；精密全波整流器(3)中的運算放大器B的負輸入端6腳通過電阻R1和測速機電壓信號相連，通過電阻R2和整流輸出端相連，正輸入端5腳接5V地，輸出7腳經正接二極體D5和整流輸出端相連。
專利摘要本實用新型屬於控制技術領域，是直流力矩電機驅動的等速掃描伺服控制裝置。包括功率驅動器，電流調節器，精密全波整流器，速度設定器，頻率設定模塊，功率電源，方向起動控制器。速度設定器的輸出連接到電流調節器的給定輸入端；測速機給出的速度信號輸入到精密全波整流器，精密全波整流器輸出接電流調節器的反饋輸入端；頻率設定模塊5的輸出接電流調節器的頻率輸入端；方向和起動器7連接到電流調節器方向輸入端和起動端；電流調節器的兩路控制輸出端連到功率驅動器兩路輸入端；功率電源連到功率驅動器的電源輸入端。本實用新型通過對電流調節器頻率的控制，來滿足恆速掃描的速度穩定度的要求。通過調節電位計控制掃描速度，調試方便，成本低廉。
文檔編號H02P7/28GK2773999SQ200520028140
公開日2006年4月19日 申請日期2005年1月13日 優先權日2005年1月13日
發明者王偉國, 姜潤強, 孟浩然 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所