专利名称：一种锁相高频热合机伺服调谐装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锁相高频热合机，特别是涉及一种锁相高频热合机伺服调谐装置。
用于生产塑革塑膜制品的锁相高频热合机，工件加热锁相稳频是用鉴频鉴相器检测误差信号Vd压控伺服调谐加热振荡器VCO，申请号92104322.8中国专利公开了这种设备的技术。现有鉴频鉴相器是数字逻辑电路，工况改变检测频差电压Vd＝Vdm输出，电压是最大值，正反向阶跃电压高速控制VCO频率向减小频差方向调谐，具有很宽的失谐频率捕捉牵引力。但是，频差接适零态进入相位比较时，Vd→0，输出电压趋向至零，由于鉴相信号脉冲边沿触发工作，触发噪声大。这种噪声围绕着相位信号随机起伏，近似正态分布，其脉宽和幅度是不确定的。环路跟踪在φ＝0附近小相差时，因受噪声污染，并因频差高速调谐的惯量，相差零位竞争，检测出的信号误差较大，或伺服调谐低速传动不平稳，其结果影响VCO基波边带干扰频率辐射的抑制。通常，工件加热熔焊时间是相当短的，工期仅几秒内完成，电源储能等幅波加热时间更短，要求锁定时间快，高精度稳态跟踪熔焊速率，然而，鉴相器引入的噪声叠加在相差电压上，环路滤波器对它没有滤除的能力。而且环路滤波器是模拟电路，积分电容对矩形波相差电压充放电荷不能迅速响应，对VCO的压控频率难以精确控制校正。用电荷泵简单的数模转换，附加噪声更大。由于伺服机电调谐存在传动摩擦和惯量、齿隙非线性误差、机电时间常数的延时等不利因素都影响稳态精度。减小环路增益，则影响锁定速度等，单速调谐难以兼顾。现有模拟鉴相器线性跟踪是低噪声的，但不具备鉴频功能，工况改变就无法捕捉失谐频率。
本发明的目的是提高锁相高频热合机的稳频特性，在工期内使加热振荡器VCO的相位快速、高精度同步跟踪基准晶振相位而提供一种锁相高频热合机伺服调谐装置。
本发明技术解决方案是在锁相高频热合机主鉴相器输出至环路滤波器输入端之间串接相差限制器、D/A转换器，主鉴相器输入端并接辅助的正交鉴相器实现相干AGC自动增益控制伺服放大器，并在伺服放大器引入速度反馈控制，伺服机构采用VCO调谐电容器与伺服电机、测速机直线同步连接。
基于上述技术解决方案是采取对相差信号整形的限制，专用数模转换器改善噪声特性，并改善环路滤波器瞬态响应，辅助的正交鉴相器提取超前主鉴相器π/2相差电压相干AGC控制环路增益调谐，双速变带宽提高锁定速度和精度，引入速度反馈非线性动态阻尼校正，伺服直线电机非刚性接触平稳传动调谐，进一步提高相位同步速度和稳态跟踪精度，热合工期内，达到较高标准的要求抑制基频边带干扰频率的辐射，集中基带能量增大热合功效。
下面结合附图和实施例对本发明详述。
图1是本发明原理方框图。
图2是本发明伺服调谐机构示意图。
参照图1、图2一种锁相高频热合机伺服调谐装置，主鉴相器(J)的输出串接相差限制器(4)、D/A转换器(5)至环路滤波器(6)的输入端，正交鉴相器(9)输入端接于主鉴相器(3)的输入端，其输出端接平滑滤波器(10)的输入端，测速机(2)输出接入速度反馈控制器(11)的输入端，环路滤波器(6)、速度反馈控制器(11)的输出均接入伺服放大器(7)的输入端，平滑滤波器(10)输出接伺服放大器(7)的AGC控制端，伺服放大器(7)的输出接伺服电机(8)，VCO调谐电容器(2)的动片极板置于伺服电机(8)、测速机(2)的轴杆上，并接地，定片极板接加热振荡器VCO的谐振槽路。
经相差限制器主鉴相器输出的相差信号脉宽和幅度被限制在某一恒定值，抑制瞬间随机不规则的噪声脉冲干扰进入D/A转换器。数模转换器是按二进制代码计数控制电阻网络的电子开关解出相对应的权重电压，由运放求和转换成模拟量。这时，环路滤波器对模拟信号有良好的瞬态响应，满足两个要求，一是滤波特性，二是校正瞬态误差。速度反馈控制器稳压管和运放对速度信号呈变阻非线性动态阻尼校正的特性，改善伺服调谐既快速又无超调量过度的振荡。
在相位锁定之前，正交鉴相器输出的差相电压直流份量很小，场效应管栅偏压几乎是零，管子输出电阻大，伺服放大器高增益驱动伺服电机高速调谐VCO，使其环路有足够宽的带宽，快速捕获相位同步。当进入相位控制时，正交鉴相器输出的相差信号是移相起前主鉴相器输出相差信号的π/2，经平滑滤波加到伺服放大器AGC控制端，场效应管输出电阻减小。反馈到伺服放大器输入端的主鉴相器相差信号加强，伺服放大器增益变小，伺服电机低速调谐VCO。这时，环路带宽窄，保证了跟踪稳态性能。正交鉴相器与主鉴相器相差90°相干AGC控制，时域精度高，经平滑滤波避免调谐突变的失锁。
相位捕获和跟踪的同时，速度反馈校正得到测速机输出相反极性的电压控制，伺服直线电机惯量非线性动态阻尼，进一步提高了VCO调谐的动态精度。VCO调谐电容器与伺服电机、测速机直线同步连接的伺服机构，无齿隙误差，传动平稳，反应速度快。
本发明实施例，输出功率2.5KW级的锁相高频热合机，加热振荡器VCO的基波中心频率采用IEC/CISPR国际标准规定工业(ISM)射频设备使用的频率40.680MHz，容许频差±0.05％。锁相伺服调谐装置采用伺服电机、测速机、VCO调谐电容器直线同步连接；主、辅鉴相器采用数字IC电路、8位D/A转换器以及相干AGC自动增益控制和速度反馈非线性控制。任意工件加热捕获相位同步时间＜10ms，稳态跟踪调谐平稳并同步于工件熔焊速率。实测加热振荡器VCO工作基频，容许频差达到IEC国际标准。
本发明实施例结构合理、工作可靠、精度高，成本低。
权利要求
1.一种锁相高频热合机伺服调谐装置，包括基准晶振(13)、加热振荡器VCO(1)、主鉴相器(3)、环路滤波器(6)、伺服放大器(7)、伺服电机(8)、VCO调谐电容器(2)、其特征在于还有相差限制器(4)、D/A转换器(5)、正交鉴相器(9)、平滑滤波器(10)、测速机(12)、速度反馈控制器(11)，其中主鉴相器(3)输出端至环路滤波器(6)的输入端串接相差限制器(4)、D/A转换器(5)，正交鉴相器(9)输入并接于主鉴相器(3)的输入端，而它的输出接平滑滤波器(10)的输入端，测速机(12)输出接在速度反馈控制器(11)的输入端，环路滤波器(6)、速度反馈控制器(11)的输出均接于伺服放大器(7)的输入端，平滑滤波器(10)输出接伺服放大器(7)的AGC控制端，伺服放大器(7)输出接伺服电机(8)，VCO调谐电容器(2)与伺服电机(8)、测速机(2)同一机轴。
2.根据权利要求书1所述的锁相高频热合机伺服调谐装置，其特征在于相差限制器(4)是由RC积分型整形门电路构成，D/A转换器(5)输入接有二进制计数器，其输出接运放。
3.根据权利要求书1所述的锁相高频热合机伺服调谐装置，其特征在于伺服放大器(7)的AGC控制端是在放大器负反馈电阻器并接场效应管，其栅极为控制的输入端。
4.根据权利要求书1所述的锁相高频热合机伺服调谐装置，其特征在于伺服机构VCO调谐电容器(2)、伺服电机(8)、测速机(12)直线同步连接，它是由两块端板(16)内侧串置管形铁芯(14)，并套置环形磁钢(19)、环形极靴(18)，管形铁芯(14)的外圆套置线圈骨架(17)，内圆设有活塞(15)，并有轴杆(20)伸出，线圈骨架(17)、VGO调谐电容器(2)的动片极板(21)置于轴杆(20)上，伺服电机(8)、测速机(12)的线圈分别绕在线圈骨架(17)上，VCO调谐电容器(2)的动片极板(21)接地，定片极板(22)接加热振荡器VGO(1)的谐振槽路。
5.根据权利要求书1所述的锁相高频热合机伺服调谐装置，其特征在于速度反馈控制器(11)是由运放输入端串接双向稳压的二极管。
全文摘要
本发明涉及一种锁相高频热合机，特别是涉及一种锁相高频热合机伺服调谐装置。设有主鉴相器输出串接相差限制器、D/A转换器、辅助正交鉴相器输出相干AGC控制及速度反馈非线性控制伺服放大器，并采用VCO调谐电容与伺服电机、测速机直线同步连接的伺服机构，工件加热相位快速锁定，较高精度同步跟踪抑制基波边带频率的辐射提高热合功效。振荡基频、容许频差达到IEC国际标准。适用于高要求防护电磁干扰的环境生产塑革塑膜制品。
文档编号B29C65/04GK1155466SQ9610096
公开日1997年7月30日 申请日期1996年1月18日 优先权日1996年1月18日
发明者阮树成 申请人:阮树成