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簡化電動機運動的光電定位控制電路圖

出處:djc001 發(fā)布于:2009-05-17 00:00:00 | 2683 次閱讀

  用來實現(xiàn)定位控制的光電技術(shù)可提供一種用固定標志點結(jié)合線性或旋轉(zhuǎn)運動部件來實現(xiàn)簡單可重復(fù)運動的方法,這種方法既花錢不多,又便于設(shè)計。圖 1 所示的簡單而又基本的設(shè)計能實現(xiàn)順序位置控制,它利用了與一對光電管并聯(lián)工作的一個功率運放的快速響應(yīng)時間。由此實現(xiàn)的一種元件數(shù)量很少的系統(tǒng),能在明確規(guī)定的工作環(huán)境下,具有很高的可靠性、準確性以及可重復(fù)性。圖 1 所示電路使用一個功率運放將一對光電管的差分輸出組合起來,驅(qū)動電動機向適當?shù)姆较蜣D(zhuǎn)動,直至兩個光電管電流相等,由此實現(xiàn)順序位置控制。當你一瞬間將一個固定輸入電流切換到放大器的輸入端時,使放大器驅(qū)動電動機按所需方向轉(zhuǎn)動時就會使電動機在兩個標志點之間運動。當未達到標志點而輸入電流被切斷時,CF上的電荷繼續(xù)為電動機提供動力。
  為確保電動機向所要求方向持續(xù)轉(zhuǎn)動,當個光電管被照亮?xí)r,電動機就接收到該光電管輸出產(chǎn)生的增力。當?shù)诙€光電管被照亮?xí)r,其電流使電動機反轉(zhuǎn),從而系統(tǒng)鎖定在標志點處。使用差分配置可消除由于光電器件的溫度不穩(wěn)性和時間不穩(wěn)定性所造成的誤差。整個系統(tǒng)使用一個簡單開關(guān)(如圖 1 所示)來產(chǎn)生正向和反向兩種轉(zhuǎn)動。由于電動機響應(yīng)時間和系統(tǒng)慣性在不同的應(yīng)用場合相差很大,你可以根據(jù)應(yīng)用場合選擇CF和RF來實現(xiàn)合適的阻尼。CF必須足夠小,以使電動機在標志點通過第二個光電管之前實現(xiàn)反轉(zhuǎn),否則,系統(tǒng)會繼續(xù)運動到下一個標志點。如果CF的值過小,則會發(fā)生嚴重的過沖或振蕩,導(dǎo)致傳動系統(tǒng)故障,甚至燒毀電動機。

功率運放來實現(xiàn)順序位置控制

圖1 光電電路采用一個功率運放來實現(xiàn)順序位置控制。


  為將過沖減到程度,圖1中的RF1和 RF2將控制環(huán)路穩(wěn)定在增益為1的點。你也可以施加一個制動力來縮短響應(yīng)時間,方法是用RL和CL建立一個超前網(wǎng)絡(luò),使放大器根據(jù)傳感器輸出的變化來修正電動機的驅(qū)動。圖1中的電動機具有14V的 EMF(電動勢),并能在反轉(zhuǎn)時在導(dǎo)通輸出晶體管上加上 46V 的電壓。這時的功耗是最壞情況下的功耗,你必須對照 SOA(安全工作區(qū))核查這一功耗。圖2示出了光束傳感器的校準情況。你只要將光束對準每個光電二極管的工作區(qū),就可實現(xiàn)的校準。光束必須照射到每個光電二極管光敏區(qū)的一半。當確定“孔”的大小時,要考慮光束位置與光電二極管之間的距離。如果光束過大,傳感器在定位范圍內(nèi)不產(chǎn)生任何變化。光束太小則會在光電敏感區(qū)之間沿中心線產(chǎn)生一個非線性傳送函數(shù)。這種非線性使人們難以選擇電路阻尼電容器值CF的電容值,而且要求使用亮度更高的光源。

光束照射到每個二極管光敏區(qū)的一半



圖2 在光束-傳感器對準的情況下,光束照射到每個二極管光敏區(qū)的一半。

  圖3顯示了在不使用數(shù)模變換的情況下,如何將一個非雙極信號用于集成有數(shù)字控制的系統(tǒng)。當邏輯線路為低電平時,信號二極管不導(dǎo)通。這一條件允許光電二極管對電路進行控制。Line2上的高電平使電流流入求和點,并使放大器擺動到負電平。Line1上的高電平使求和點電平高于地電平,并使放大器擺動到正電平。只要選擇一個能使邏輯電平高得足以由每個光電二極管提供至少2倍的電流的電阻值,該電路就可保持對系統(tǒng)的控制,而不管光電二極管的信號如何。

數(shù)字控制信號分配



圖3 本電路將數(shù)字控制信號分配給圖1所示電路。



  
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