專利名稱：使用頻率寬且步進(jìn)精度高地柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種使用頻率寬且步進(jìn)精度高地柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電源屬于超聲波馬達(dá)驅(qū)動電源技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明的特征在于它含有壓控振蕩器，由時序控制電路，正、反轉(zhuǎn)開關(guān)，輸入端與上述壓控振蕩器，正、反轉(zhuǎn)控制開關(guān)相連的待選脈沖形成電路，輸入端與上述待選脈沖形成電路和時序控制電路相連的待選脈沖同步電路，輸入端與上述待選脈沖同步電路相連的單穩(wěn)電路，輸入端與上述待選脈沖形成電路和單穩(wěn)電路相連的與門，輸入端與上述單穩(wěn)電路和時序控制電路相連而輸出端與上述待選脈沖形成電路相連的或門共同構(gòu)成的重復(fù)精度高的步進(jìn)馬達(dá)啟動電路，由輸入端與上述與門相連的功放電路，二極管門電路和輸出端經(jīng)匹配電感與柱狀超聲波馬達(dá)相連的變壓器依次串聯(lián)構(gòu)成的驅(qū)動電路。所述的待選脈沖形成電路是芯片L297。所述的待選脈沖同步電路是芯片40174。所述的時序控制電路是芯片555。所述的壓控振蕩器是芯片4046。所述的單穩(wěn)電路是芯片4098。
使用證明它達(dá)到了預(yù)期的目的。
圖2利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)的方法獲得可精確控制的脈沖的波形圖。
圖3本發(fā)明提出的驅(qū)動電源的電路原理框圖。
圖4本發(fā)明提出的驅(qū)動電源的電路原理圖。
圖5本發(fā)明提出的驅(qū)動電源的驅(qū)動電路原理圖。
再見為了實(shí)施本發(fā)明而提出的電路原理框圖和電路原理圖。時序控制電路用芯片555；待選脈沖形成電路用芯片L297；待選脈沖同步電路用芯片40174；單穩(wěn)電路用芯片4098；與門用芯片4081；或門用芯片4071；正、反轉(zhuǎn)控制開關(guān)為雙向開關(guān)K；壓控振蕩器用芯片4046；他們共同組成步進(jìn)脈沖形成電路。芯片4046的腳VCOUT與芯片L297的CLOCK端相連，提供待選脈沖E，芯片555的OUT端同時與芯片40174的RST端、芯片4071的輸入端相連；芯片L297的A端與芯片40174的時鐘端CLK相連，同時其A、B、C、D各端分別與芯片4081各個“與門”的輸入端相連；芯片40174的Q端與芯片4098的腳4相連；芯片4098的6腳輸出高邏輯電平N到芯片4071和芯片4081各個“與門”的輸入端。馬達(dá)正、反轉(zhuǎn)控制開關(guān)K的公共端與芯片L297的CW/CCW相連，當(dāng)一端向上接5V電源馬達(dá)正轉(zhuǎn)，向下接地，馬達(dá)反轉(zhuǎn)；芯片4071的輸出端與芯片L297的RESET復(fù)位端相連，保證了每次L297啟動輸出A、B、C、D都是處在相同的狀態(tài)。在驅(qū)動電路中，功放電路是芯片L298；二極管門電路由二極管D1～D8構(gòu)成；變壓器由TRANS1和TRANS2構(gòu)成，輸出端中點(diǎn)接地，L1、L2是匹配電感，步進(jìn)超聲波電機(jī)用Motor表示，二極管門電路接于L298與變壓器TRANS1、TRANS2的原邊間；芯片4081的輸出端F、G、H、I分別與芯片L298的INP1～I(xiàn)NP4相連；芯片L297的J、K兩端與芯片L298的ENA、ENB相連，控制芯片4081的四個是否有效；芯片L297的L、M兩端與芯片L298的SENA、SENB相連，起恒流反饋斬波作用，以保證芯片L298在大電流下削波不會過熱，在小電流下向上鉗位。
整個芯片在555定時器控制下運(yùn)行，開關(guān)K接5V，馬達(dá)正轉(zhuǎn)。芯片4046連續(xù)向芯片L297發(fā)出時鐘脈沖。芯片555的OUT端向芯片40174、芯片4071發(fā)出相同的邏輯高電平D，此后，芯片L297向芯片L298發(fā)出四列有固定時間間隔的四列脈沖，其第一列脈沖同時發(fā)向40174，經(jīng)單穩(wěn)電路芯片4098向芯片4071、4081同時輸出一個持續(xù)時間固定的邏輯高電平N，它和芯片L297發(fā)出的四列脈沖E經(jīng)過芯片4081后形成脈沖長度一定，脈沖數(shù)確定的驅(qū)動脈沖F、G、H、I，以保證步進(jìn)的重復(fù)精度，調(diào)節(jié)芯片L297的外圍電阻R11可調(diào)節(jié)驅(qū)動脈沖的頻率，這樣，便可在偏離共振頻率較遠(yuǎn)的高頻段獲得比共振頻率處更高的精度。也就是說芯片555的脈沖輸出設(shè)定很小，這可有調(diào)節(jié)電阻R12達(dá)到，調(diào)到大約兩個代選脈沖周期即對應(yīng)馬達(dá)共振頻率下的周期，便可調(diào)節(jié)芯片4098的電阻R14，使馬達(dá)剛剛開始步進(jìn)為止，這時的狀態(tài)為共振下馬達(dá)步進(jìn)最小的狀態(tài)。然后，向偏離共振頻率的方向調(diào)節(jié)芯片4046的電阻R11，便可使馬達(dá)轉(zhuǎn)角不斷變小，精度不斷提高。對于定子為黃銅、轉(zhuǎn)子為鋼的直徑為15mm的柱狀超聲波馬達(dá)，用Leica WILD T1610經(jīng)緯儀測試，在偏移共振頻率較遠(yuǎn)時，其步進(jìn)角可達(dá)3秒，甚至可以更低，而在同一條件下，共振頻率時測得的步進(jìn)角為4分29秒，精度提高了九十倍。由此可見，用單穩(wěn)觸發(fā)的方法，即可保證重復(fù)精度，又可在偏移共振頻率處獲得比共振頻率處更高的精度。
權(quán)利要求
1.一種使用頻率寬且步進(jìn)精度高地柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電源，含有時鐘脈沖發(fā)生電路，步進(jìn)脈沖發(fā)生電路和驅(qū)動電路，其特點(diǎn)在于，它含有壓控振蕩器，由時序控制電路，正、反轉(zhuǎn)開關(guān)，輸入端與上述壓控振蕩器，正、反轉(zhuǎn)控制開關(guān)相連的待選脈沖形成電路，輸入端與上述待選脈沖形成電路和時序控制電路相連的待選脈沖同步電路，輸入端與上述待選脈沖同步電路相連的單穩(wěn)電路，輸入端與上述待選脈沖形成電路和單穩(wěn)電路相連的與門，輸入端與上述單穩(wěn)電路和時序控制電路相連而輸出端與上述待選脈沖形成電路相連的或門共同構(gòu)成的重復(fù)精度高的步進(jìn)馬達(dá)啟動電路，由輸入端與上述與門相連的功放電路，二極管門電路和輸出端經(jīng)匹配電感與柱狀超聲波馬達(dá)相連的變壓器依次串聯(lián)構(gòu)成的驅(qū)動電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用頻域?qū)捛也竭M(jìn)精度高的柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電路，其特征在于所述的待選脈沖形成電路是芯片L297。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用頻域?qū)捛也竭M(jìn)精度高的柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電路，其特征在于所述的待選脈沖同步電路是芯片40174。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用頻域?qū)捛也竭M(jìn)精度高的柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電路，其特征在于所述的時序控制電路是芯片555。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用頻域?qū)捛也竭M(jìn)精度高的柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電路，其特征在于所述的壓控振蕩器是芯片4046。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用頻域?qū)捛也竭M(jìn)精度高的柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電路，其特征在于所述的單穩(wěn)電路是芯片4098。
全文摘要
使用頻域?qū)捛也竭M(jìn)精度高的柱狀超聲波馬達(dá)驅(qū)動電源屬于超聲波馬達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于它含有壓控振蕩器；由正反轉(zhuǎn)控制開關(guān)，輸入端與上述兩者相連的待選脈沖形成電路，輸入端分別與待選脈沖形成電路、時序控制電路相連的待選脈沖同步電路，輸入端與上述同步電路相連的單穩(wěn)電路，輸入端與上述單穩(wěn)電路、待選脈沖形成電路相連的與門，輸入端與單穩(wěn)、時序控制電路相連而輸出端與上述待選脈沖形成電路相連的或門共同構(gòu)成的步進(jìn)脈沖形成電路，電機(jī)驅(qū)動電路。由于其用單穩(wěn)觸發(fā)的辦法來獲得步進(jìn)脈沖，加上每次啟動都是從相同的狀態(tài)開始，從而具有重復(fù)精度高，在偏移馬達(dá)共振頻率較遠(yuǎn)處可獲得比馬達(dá)共振頻率處更高的精度的優(yōu)點(diǎn)，因而其使用的頻率范圍大，不限于共振頻率附近，而且步進(jìn)精度也高。
文檔編號H02N2/14GK1445920SQ0210418
公開日2003年10月1日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
發(fā)明者李龍土, 邢增平, 褚祥誠, 桂治輪 申請人:清華大學(xué)