專利名稱：等速掃描伺服控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于控制技術領域，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(qū)動的等速掃描伺服控制器。
背景技術：
在控制恒速掃描系統(tǒng)中，一般對速度穩(wěn)定度要求較高，普遍采用直流力矩電機驅(qū)動，測速機作速度反饋，由微處理器控制的閉環(huán)方式。測速機反饋的速度電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送微處理器，由微處理器完成速度調(diào)節(jié)后，通過數(shù)字輸出或經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模擬輸出去控制功率驅(qū)動部分。這種裝置結構復雜，成本高，調(diào)試性和維護性差。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明采用全橋功率驅(qū)動器、電流調(diào)節(jié)器和精密全波整流器相結合，配以簡單外圍電路，實現(xiàn)指定角度范圍內(nèi)的雙向恒速掃描功能，目的是提供一種等速掃描伺服控制器。
本發(fā)明結構框圖如圖1所示。
本發(fā)明包括功率驅(qū)動器1，電流調(diào)節(jié)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。
本發(fā)明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(diào)電位計，此速度可根據(jù)需要調(diào)整電位計來達到。速度設定器4的輸出連接到電流調(diào)節(jié)器2的給定輸入端；功率電源6給功率驅(qū)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(diào)節(jié)器2的反饋輸入端，頻率設定模塊5的輸出接電流調(diào)節(jié)器2的頻率輸入端。本發(fā)明的方向和起動器7的信號由外部輸入，連接到電流調(diào)節(jié)器2方向輸入端和起動端。電流調(diào)節(jié)器2的兩路控制輸出端連到功率驅(qū)動器1兩路輸入端，控制功率驅(qū)動器1的輸出。功率電源6給功率驅(qū)動器1供電，連到功率驅(qū)動器1的電源輸入端。
本發(fā)明控制邏輯原理和電流調(diào)節(jié)器2與其它器件的連接關系如圖2所示。
電流調(diào)節(jié)器2內(nèi)部集成有三與門、RS觸發(fā)器、比較器和555定時器。速度給定器4是一可調(diào)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器2內(nèi)部連接RS觸發(fā)器的R復位端。頻率設定模塊5由RC振蕩產(chǎn)生，連到電流調(diào)節(jié)器2的555定時器的振蕩頻率輸入端，555定時器產(chǎn)生的頻率通過電流調(diào)節(jié)器2的外部頻率輸入引腳，連到RS觸發(fā)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(diào)節(jié)器2方向輸入端和起動端，并與電流調(diào)節(jié)器2內(nèi)的RS觸發(fā)器的Q端輸出在電流調(diào)節(jié)器2內(nèi)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(qū)動器1的兩路驅(qū)動信號輸入端，作為功率驅(qū)動器1的控制信號。
恒速掃描系統(tǒng)的測速機信號電壓有正有負，進入電流調(diào)節(jié)器2的比較器輸入端時必須經(jīng)過整流，使測速機電壓變?yōu)檎?，這是實現(xiàn)恒速雙向掃描的核心。測速機信號的整流由精密全波整流器3來完成。
本發(fā)明的精密全波整流器3的結構和與其它器件的連接關系如圖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管組成。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(jīng)正接二極管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，并通過電阻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(jīng)正接二極管D5和整流輸出端相連。當測速機電壓大于0V時，運算放大器B的輸出是負的，二極管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。當測速機電壓小于0V時，運算放大器B的輸出是正的，二極管D5正接，運算放大器B工作在反向放大狀態(tài)，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，二極管D6反偏阻斷其輸出。
本發(fā)明的工作過程是，測速機電壓經(jīng)精密全波整流器3整流后和速度設定器4的電壓進入比較器比較，如果測速機電壓小于速度設定器4的電壓，比較器輸出為0，RS觸發(fā)器復位端不置位；RS觸發(fā)器Q端輸出被置位端信號置位，并一直保持到RS觸發(fā)器復位端置位，比較器輸出為1。RS觸發(fā)器Q端輸出、方向信號和起動信號相與后控制全橋驅(qū)動器的控制端。
本發(fā)明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(diào)節(jié)器頻率的控制，來滿足恒速掃描的速度穩(wěn)定度的要求。通過調(diào)節(jié)電位計控制掃描速度，調(diào)試方便，成本低廉。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖中1為功率驅(qū)動器，2電流調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器2與其它器件的連接關系示意圖。
圖3為精密全波整流器3的結構和與其它器件的連接關系圖。圖中A、B為運算放大器。
具體實施例方式
結合附圖，說明具體實施方式
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如圖1、2所示，功率驅(qū)動器1選用全橋驅(qū)動器，本發(fā)明選用的是SGS公司L6203全橋驅(qū)動器，電流調(diào)節(jié)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(nèi)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，本發(fā)明取10KΩ。精密全波整流器3中二極管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(jīng)正接二極管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(jīng)正接二極管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(diào)整R和C得到合適頻率。本發(fā)明電阻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(diào)節(jié)器2的觸發(fā)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(diào)節(jié)器2方向輸入端和起動端；起動端輸入為1，系統(tǒng)工作，起動端輸入為0，系統(tǒng)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(diào)節(jié)器2的兩路控制輸出端連到功率驅(qū)動器1兩路輸入端。把速度給定電壓信號連到電流調(diào)節(jié)器2的速度給定端，本發(fā)明工作時，通過改變電位計調(diào)整速度給定電壓來達到調(diào)速的功能。
本發(fā)明已成功應用于某CCD掃描轉(zhuǎn)臺上。速度穩(wěn)定度高，可實現(xiàn)雙向恒速掃描功能。
權利要求
1.一種等速掃描伺服控制器，其特征是包括功率驅(qū)動器(1)，電流調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器(2)的反饋輸入端；頻率設定模塊(5)的輸出接電流調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器(2)方向輸入端和起動端；電流調(diào)節(jié)器(2)的兩路控制功率驅(qū)動器(1)的輸出端連到功率驅(qū)動器(1)兩路輸入端；功率電源(6)連到功率驅(qū)動器(1)的電源輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的等速掃描伺服控制器，其特征是速度設定器(4)是一根據(jù)速度可調(diào)的電位計；電流調(diào)節(jié)器(2)內(nèi)部集成有三與門、RS觸發(fā)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管組成，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(jù)權利要求2所述的等速掃描伺服控制器，其特征是速度給定器(4)輸出電壓連到電流調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器(2)內(nèi)部連接RS觸發(fā)器的R復位端，RS觸發(fā)器的Q端輸出、起動信號和方向信號在電流調(diào)節(jié)器2內(nèi)部一同連接到三與門的輸入；由RC產(chǎn)生振蕩頻率的頻率設定模塊(5)連到電流調(diào)節(jié)器(2)的555定時器的振蕩頻率輸入端，555定時器產(chǎn)生的頻率通過電流調(diào)節(jié)器(2)的外部頻率輸入引腳，連到RS觸發(fā)器的S置位端；RS觸發(fā)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(diào)節(jié)器(2)方向輸入端和起動端，并與電流調(diào)節(jié)器(2)內(nèi)的RS觸發(fā)器的Q端輸出在電流調(diào)節(jié)器(2)內(nèi)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(qū)動器1的兩路驅(qū)動信號輸入端，作為功率驅(qū)動器1的控制信號。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的等速掃描伺服控制器，其特征是精密全波整流器(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(jīng)正接二極管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，并通過電阻R2和整流輸出端相連，正輸入端接5V地，輸出經(jīng)正接二極管D5和整流輸出端相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的等速掃描伺服控制器，其特征是功率驅(qū)動器(1)為L6203全橋驅(qū)動器，電流調(diào)節(jié)器(2)為L6506；精密全波整流器(3)中的運算放大器A和B為TL062，二極管D5和D6選用In4007，電阻R2和R1阻值相同。
6.根據(jù)權利要求5所述的等速掃描伺服控制器，其特征是精密全波整流器(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(jīng)正接二極管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(jīng)正接二極管D5和整流輸出端相連。
7.根據(jù)權利要求4所述的等速掃描伺服控制器，其特征是精密全波整流器(3)的電路輸入到輸出延遲時間最小且對正、負輸入有相同延遲時間；當測速機電壓大于0V時，運算放大器B的輸出是負的，二極管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；當測速機電壓小于0V時，運算放大器B的輸出是正的，二極管D5正接，運算放大器B工作在反向放大狀態(tài)，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，二極管D6反偏阻斷其輸出。
全文摘要
本發(fā)明屬于控制技術領域，是直流力矩電機驅(qū)動的等速掃描伺服控制器。包括功率驅(qū)動器，電流調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器的反饋輸入端；頻率設定模塊5的輸出接電流調(diào)節(jié)器的頻率輸入端；方向和起動器7連接到電流調(diào)節(jié)器方向輸入端和起動端；電流調(diào)節(jié)器的兩路控制輸出端連到功率驅(qū)動器兩路輸入端；功率電源連到功率驅(qū)動器的電源輸入端。本發(fā)明通過對電流調(diào)節(jié)器頻率的控制，來滿足恒速掃描的速度穩(wěn)定度的要求。通過調(diào)節(jié)電位計控制掃描速度，調(diào)試方便，成本低廉。
文檔編號H02P7/285GK1728540SQ20051001652
公開日2006年2月1日 申請日期2005年1月13日 優(yōu)先權日2005年1月13日
發(fā)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