專利名稱：帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具體涉及一種可以解決超聲電機(jī)強(qiáng)非線 性控制和電機(jī)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)速不一致的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
[0002]超聲電機(jī)(Ultrasonic Motor，USM)是利用功能材料構(gòu)成的一種新型電機(jī)，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)，將彈性材料(壓電陶瓷，PZT)的微觀形變通過共 振放大和摩擦耦合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子或滑塊的宏觀運(yùn)動(dòng)。由于其獨(dú)特的運(yùn)行機(jī)理，USM具有傳 統(tǒng)電磁式電機(jī)不具備的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、低速大轉(zhuǎn)矩、不需要減速機(jī)構(gòu)、形式靈活 多樣等，因而受到廣泛關(guān)注，在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、納米技術(shù)、軍工、機(jī)器人、生物 學(xué)、醫(yī)療機(jī)械、航空航天、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢(shì)。[0003]但是，現(xiàn)有的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不能在電機(jī)工作環(huán)境變化時(shí)跟蹤電機(jī)的諧振狀態(tài) 從而穩(wěn)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也不能實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)速度的平衡控制。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種可以解決超 聲電機(jī)強(qiáng)非線性控制和電機(jī)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)速不一致的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器。[0005]技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng) 器，包括鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路、分頻分相電路、多路隔離驅(qū)動(dòng)電路、推挽斬波電路、孤 極整流電路、正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路、速度控制電路和PI控制電路，所述鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生 電路的脈沖信號(hào)輸出端與分頻分相電路的信號(hào)輸入端連接，分頻分相電路的含有相同頻 率、占空比和不同相位差的多路脈沖信號(hào)輸出端分別與多路隔離驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端 連接，每路隔離驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端與每路推挽斬波電路的控制信號(hào)輸入端連接，每 路推挽斬波電路的兩個(gè)電源端并聯(lián)在直流驅(qū)動(dòng)電源輸出端和電源地之間；孤極整流電路 的信號(hào)輸入端與超聲電機(jī)的孤極連接，孤極整流電路的信號(hào)輸出端、正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電 路的信號(hào)輸出端、速度控制電路的信號(hào)輸出端分別與PI控制電路的信號(hào)輸入端連接，PI 控制電路的信號(hào)輸出端與鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路的信號(hào)輸入端連接。[0006]所述鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路是輸出頻率可調(diào)的壓控振蕩電路。[0007]所述分頻分相電路包括兩個(gè)D觸發(fā)器。[0008]所述隔離驅(qū)動(dòng)電路采用場(chǎng)效應(yīng)管隔離驅(qū)動(dòng)芯片，推挽斬波電路包括兩個(gè)N型場(chǎng) 效應(yīng)管，推挽斬波電路的兩個(gè)電源端分別與直流電壓源電壓輸出端和電源地連接，隔離 驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路的信號(hào)輸出端連接。[0009]所述正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路的信號(hào)輸入端與正反轉(zhuǎn)開關(guān)相連接。[0010]有益效果本實(shí)用新型的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)、采用直流電源提供超聲電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的峰峰值電壓，輸出電壓穩(wěn)定、帶載能力強(qiáng)；O)、用超聲電機(jī)孤極進(jìn)行反饋，可在電機(jī)工作環(huán)境變化情況 下穩(wěn)定電機(jī)轉(zhuǎn)速；(3)、帶有正反轉(zhuǎn)平衡電路，使電機(jī)正反轉(zhuǎn)速度一致；(4)電路結(jié)構(gòu)模 塊化，方便批量生產(chǎn)，成本低，本實(shí)用新型的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以 用于超聲電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，也可以用于超聲波發(fā)生器領(lǐng)域。


[0011]圖1為本實(shí)用新型的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖2為圖1中鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路1的結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖3為圖1中分頻分相電路2的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖4為圖1中隔離驅(qū)動(dòng)電路3和推挽斬波電路4的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖5為圖1中孤極整流電路5的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖6為圖1中正反調(diào)整轉(zhuǎn)補(bǔ)償電路6的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖7為圖1中速度控制電路7的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖8為圖1中PI控制電路8的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0019]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。[0020]如圖1至圖8所示，本實(shí)用新型的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括鎖 相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路1、分頻分相電路2、多路隔離驅(qū)動(dòng)電路3、推挽斬波電路4、孤極整流 電路5、正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路6、速度控制電路7和PI控制電路8組成，鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生 電路1的脈沖信號(hào)輸出端和分頻分相電路2的信號(hào)輸入端連接，分頻分相電路2的含有相 同頻率、占空比和90度相位差的多路脈沖信號(hào)輸出端分別與多路隔離驅(qū)動(dòng)電路3的信號(hào) 輸入端連接，每路隔離驅(qū)動(dòng)電路3的信號(hào)輸出端與每路推挽斬波電路4的控制信號(hào)輸入端 連接，每路推挽斬波電路4的兩個(gè)電源端并聯(lián)在直流電源的直流驅(qū)動(dòng)電壓輸出端Vout和 電源地之間，每路推挽斬波電路4輸出超聲電機(jī)的一路的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。孤極整流電路 5的信號(hào)輸入端與超聲電機(jī)的孤極連接，孤極整流電路5的信號(hào)輸出端、正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償 電路6的信號(hào)輸出端、速度控制電路7的信號(hào)輸出端分別與PI控制電路8的信號(hào)輸入端 連接，PI控制電路8的信號(hào)輸出端與鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路1的信號(hào)輸入端連接。[0021]其中，分頻分相電路2包括兩個(gè)D觸發(fā)器，將鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路1的脈沖信號(hào) 的輸出端與兩個(gè)D觸發(fā)器的CLK端相連，將分頻分相電路2的輸出信號(hào)提供給多路隔離 驅(qū)動(dòng)電路3。隔離驅(qū)動(dòng)電路3采用場(chǎng)效應(yīng)管專用隔離驅(qū)動(dòng)芯片IR21844，推挽斬波電路4 包括兩個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管，推挽斬波電路4的兩個(gè)電源端分別與直流驅(qū)動(dòng)電壓輸出端和電源 地連接，隔離驅(qū)動(dòng)電路3的信號(hào)輸入端與分頻分相電路2的含有相同頻率和90度相位差 的脈沖信號(hào)輸出端連接，隔離驅(qū)動(dòng)電路3的信號(hào)輸出端和推挽斬波電路4的控制信號(hào)輸入 端連接。[0022]孤極整流電路包括電容C20、C21、電位器W2、電阻R4和二極管D5，其中， 電阻R4與電容C20并聯(lián)連接形成并聯(lián)電路，并聯(lián)電路的一端和電位器W2的一端連接在 一起并接地；并聯(lián)電路的另一端和二極管D5的陰極相連接，二極管D5的陽(yáng)極與電位器 W2的中點(diǎn)連接，電位器W2的另一端與電容C21連接。[0023]正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路6采用數(shù)字控制模擬開關(guān)4053選擇正反轉(zhuǎn)時(shí)不同的補(bǔ)償 量，正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路6的信號(hào)輸入端與正反轉(zhuǎn)選項(xiàng)信號(hào)連接，正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路6 的信號(hào)輸出端與PI控制電路8連接。[0024]速度調(diào)節(jié)電路7包括電阻R20、R22與電位器W3，電阻R20—端與5V電壓源 連接，電阻R20另一端與電位器W3的一端連接，電位器W3的中點(diǎn)與PI控制電路連接， 電位器W3的另一端與電阻R22的一端連接，電阻R22的另一端接地。[0025]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些 改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于包括鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電 路(1)、分頻分相電路(2)、多路隔離驅(qū)動(dòng)電路(3)、推挽斬波電路(4)、孤極整流電路 (5)、正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路(6)、速度控制電路(7)和PI控制電路(8)，所述鎖相環(huán)信號(hào)發(fā) 生電路(1)的脈沖信號(hào)輸出端與分頻分相電路(2)的信號(hào)輸入端連接，分頻分相電路(2) 的含有相同頻率、占空比和90度相位差的多路脈沖信號(hào)輸出端分別與多路隔離驅(qū)動(dòng)電路 (3)的信號(hào)輸入端連接，每路隔離驅(qū)動(dòng)電路(3)的信號(hào)輸出端與每路推挽斬波電路(4)的 控制信號(hào)輸入端連接，每路推挽斬波電路(4)的兩個(gè)電源端并聯(lián)在直流驅(qū)動(dòng)電源輸出端 和電源地之間；孤極整流電路(5)的信號(hào)輸入端與超聲電機(jī)的孤極連接，孤極整流電路 (5)的信號(hào)輸出端、正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路(6)的信號(hào)輸出端、速度控制電路(7)的信號(hào)輸 出端分別與PI控制電路⑶的信號(hào)輸入端連接，PI控制電路⑶的信號(hào)輸出端與鎖相環(huán) 信號(hào)發(fā)生電路(1)的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述 鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路(1)是輸出頻率可調(diào)的壓控振蕩電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述 分頻分相電路(2)包括兩個(gè)D觸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述 隔離驅(qū)動(dòng)電路(3)采用場(chǎng)效應(yīng)管隔離驅(qū)動(dòng)芯片，推挽斬波電路(4)包括兩個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng) 管，推挽斬波電路(4)的兩個(gè)電源端分別與直流電壓源電壓輸出端和電源地連接，隔離 驅(qū)動(dòng)電路(3)的信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路(1)的信號(hào)輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述 正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路(6)的信號(hào)輸入端與正反轉(zhuǎn)開關(guān)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，包括鎖相環(huán)信號(hào)發(fā)生電路、分頻分相電路、多路隔離驅(qū)動(dòng)電路、推挽斬波電路、孤極整流電路、正反轉(zhuǎn)調(diào)整補(bǔ)償電路、速度控制電路和PI控制電路。本實(shí)用新型的帶有孤極反饋控制的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，采用直流電源提供超聲電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的峰峰值電壓，輸出電壓穩(wěn)定、帶載能力強(qiáng)；用超聲電機(jī)孤極進(jìn)行反饋，可在電機(jī)工作環(huán)境變化情況下穩(wěn)定電機(jī)轉(zhuǎn)速；帶有正反轉(zhuǎn)平衡電路，使電機(jī)正反轉(zhuǎn)速度一致；電路結(jié)構(gòu)模塊化，方便批量生產(chǎn)，成本低，既可以用于超聲電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，也可以用于超聲波發(fā)生器領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02N2/06GK201805368SQ20102021942
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者李華峰, 梁大志 申請(qǐng)人:江蘇春生超聲電機(jī)有限公司