超聲波電機的驅(qū)動單元一般分為:控制器、信號發(fā)生器、功率放大器和變壓器。
由于此超聲波電機在工作時,需要有兩相不同頻率的電源對電機進行驅(qū)動,兩相電源的相位有時也需要調(diào)節(jié),達到正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的效果。同時,由于電機的壓電陶瓷和定子在溫度升高時,其諧振頻率會有一定的偏移,為了達到更好的控制效果,提高控制精度,我們在設(shè)計驅(qū)動電源時,還需要保證頻率可以進行調(diào)節(jié)。因此,我們所設(shè)計的電源是一種兩相電源,相位和頻率可調(diào)。
驅(qū)動超聲電機的信號可采用方波或正弦波。小型電機的驅(qū)動一般可以使用TTL電平或CMOS電平。TTL電平為晶體管為元件組成的電平電路,一般用于直接驅(qū)動小轉(zhuǎn)矩的電機,或通過功率放大間接驅(qū)動電機;CMOS電平控制是指運用場效應(yīng)功率管組成的電路,通過變壓器對電機進行控制的方法。TTL電路一般用于對電流的控制,進而控制電機。而COMS電路是通過控制電壓來控制電機運行的。東莞電機廠介紹的超聲波電機,由于其振動模態(tài)己經(jīng)確定,且壓電陶瓷的振幅和其驅(qū)動電壓直間的變化情況具有良好的線性關(guān)系,因此我們可以采用電壓調(diào)節(jié)進行變速,選取CMOS電路作為其控制電路。
超聲電機的控制器我們將采用由德州儀器公司開發(fā)的具有DSP內(nèi)核的TMS320LF2407數(shù)字電機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)專為電機控制而生,集成度高,運算速遞快,具有很強的外部擴展能力,且成本較低。
信號發(fā)生器采用DDS直接數(shù)字波合成器(DirectDigitalSynthesizer)。DDS具有成本低廉、轉(zhuǎn)化速度快、可編程、分辨率高等優(yōu)點,典型代表AD7008具有片內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換器,可以輸出0到25MHz的任意相位的波形。
一、驅(qū)動電路整體設(shè)計
超聲波電機的控制電路主要由信號發(fā)生、功率放大兩大部分組成,其中功率放大部分由信號調(diào)理和驅(qū)動電路兩部分組成。功率放大形式采用全橋逆變的形式。
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