直流电机控制电路专辑—6

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直流电机控制电路专辑—6

  伺服电机是一种传统的电机。它是自动装置的执行元件。伺服电机的最大特点是可控。在有控制信号时,伺服电机就转动,且转速大小正比于控制电压的大小。去掉控制电压后,伺服电机就立即停止转动。伺服电机的应用甚广,几乎所有的自动控制系统都需要用到。在家电产品中,例如录相机、激光唱机等都是不可缺少的重要组成部分。
  1.简单伺服电机的工作原理
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  图22示出了伺服电机的最简单的应用。电位器RV1由伺服电机带动。电机可选用电流不超过700mA,电压为12~24V的任一种伺服电机。图中RV1和RV2是接成惠斯登(Wheatstone)电桥。集成电路LM378是双路4瓦功率放大器,也以桥接方式构成电机驱动差分放大器。
当RV2的任意变化,都将破坏电桥的平衡,使RV1—RV2之间产生一差分电压,并且加以放大后送至电机。电机将转动,拖动电位器RV1到新的位置,使电桥重新达到新的平衡。所以说,RV1是跟踪了RV2的运动。
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  图23是用方块图形式,画出了测速传感器伺服电机系统,能用作唱机转盘精密速度控制的原理图。电机用传统的皮带机构驱动转盘。转盘的边缘,用等间隔反射条文图形结构。用光电测速计进行监视和检测。光电测速计的输出信号正比于转盘的转速。把光电测速计输出信号的相位和频率,与标准振荡器的相位和频率进行比较,用它的误差信号控制电机驱动电路。因此,转盘的转速就精确地保持在额定转速上。额定转速的换档,可由操作开关控制。这些控制电路,已有厂家做成专用的集成电路。
  2.数字比例伺服电机
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  伺服电机的最好类型之一,是用数字比例遥控系统。实际上这些装置是由三部份组成:采用集成电路、伺服电机、减速齿轮盒电位器机构。图24是这种系统的方块图。电路的驱动输入,是用周期为15ms而脉冲宽度为1~2ms的脉冲信号驱动。输入脉冲的宽度,控制伺服机械输出的位置。例如:1ms脉宽,位置在最左边;1.5ms在中是位置,2ms在最右边的位置。
  每一个输入脉冲分三路同时传送。一路触发1.5ms脉宽的固定脉冲发生器。一路输入触发脉冲发生器,第三路送入脉宽比较电路。用齿轮盒输出至RV1,控制可变宽度的脉冲发生器。这三种脉冲同时送到脉宽比较器后,一路确定电机驱动电路的方向。另一路送给脉宽扩展器,以控制伺服电机的速度,使得RV1迅速驱动机械位置输出跟随输入脉宽的任何变化。
  上述伺服电机型常用于多路遥控系统。图25示出了四路数字比例控制系统的波形图。
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  从图中可以看出是串行数据输入,经过译码器分出各路的控制信号。每一帧包含4ms的同步脉冲,紧接在后面的是四路可变宽度(1~2ms)顺序的“路”脉冲。译码器将四路脉冲变换为并行形式,就能用于控制伺服电机。
  3.数字伺服电机电路
  数字伺服电机控制单元,可以买到现成的集成电路。例如ZN409CE或NE544N型伺服电机放大器集成电路。图26和图27示出了这两种集成电路的典型应用。
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  图中元件值适用于输入脉冲宽度为1~2ms,帧脉冲宽度大约为18ms的情况。
  图28是适用上述伺服电机型的通用测试电路。伺服电源电池通常为5V。输入脉冲经标准的伺服插座送到伺服电路。帧脉冲的宽度为13—28ms;用RV1调节控制。RV2调节控制脉冲宽度在1—2ms之间。用RV4微调中间值为1.5ms.输出电平由RV3进行调节。
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  两个集成电路为时基电路CMOS7555型,电源电压可以低到3V仍然工作。IC1为无稳多谐振荡器,产生帧时间脉冲,它的输出触发IC2。而IC2是一个单稳电路,产生输出测试脉冲。

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