一种超声电机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声电机控制系统，属于超声电机驱动控制领域。
【背景技术】
[0002]超声电机是一种压电陶瓷作动令弹性体产生亚微米级变形的周期性行波，再通过摩擦力做功的电机。与传统电机相比，超声电机具有低转速、力矩/质量比大、响应速度快、停电自锁、纳米级分辨率、无电磁干扰等特点。
[0003]超声电机需要由超声电机驱动器提供两路正交相位的超声频率来驱动工作。目前，已有的全分立元器件的超声电机驱动器，可以实现电机的启动/停止和调速，但是不能实现与上位机的通信，采用分立元件使得驱动器的体积比较大。超声电机在工作中，接近共振点时功耗增加、电流增大，如果没有保护会损坏电机或驱动器。
[0004]国家知识产权局，专利号为200710134453.3，专利名称为“基于嵌入式系统级芯片超声电机驱动控制器”的专利文件，公开了一种超声电机驱动器，包括依次连接的手动编码器调节电路、PSoC芯片、推挽逆变电路、升压电路、电感匹配电路，还包括分别与PSoC芯片、超声电机连接的孤极整流滤波电路，该专利解决了上述驱动器体积大的问题，采用孤极反馈法实现对驱动电机频率的跟踪，以达到稳定电机转速的目的。
[0005]该专利公开的驱动器是单纯以嵌入式微处理器作为核心的驱动控制器，属于数字式驱动器，虽然有效解决了模拟式驱动器无法实现与上位机通信、数字控制等缺点，但是由于数字式驱动器工作频率不能无限制增加，所以在接近电机工作的共振点时，存在频率分辨率不足、分散等缺点，因此控制频率无法做到很精细，导致此类控制器控制精度低，同时分频比微小的变动会使得电机的转速波动很大，影响了电机转速的稳定性。
[0006]申请号为201310294004.0，申请日为2013年07月15日的发明公开了一种超声电机驱动器，包括处理模块、两相功率放大及匹配模块、可控时钟模块、反馈信号采集模块、电流检测模块；其中所述可控时钟模块输出的时钟信号经所述处理模块处理后输出至两相功率放大及匹配模块进行匹配处理，匹配后的时钟信号驱动超声电机工作，所述反馈信号采集模块将采集到的超声电机速度信号反馈至处理模块，所述处理模块将反馈的速度信号处理后，输出控制信号至所述可控时钟模块，调节可控时钟模块的输出时钟，实现了电机转速尚性能、尚稳定性的控制目标。
[0007]上述专利仅仅对超声电机外围控制进行了改进，并未涉及到远程控制模式，因此，在超声电机控制方面仍存在局限性。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:提供一种超声电机控制系统，解决了超声电机远程控制的问题。
[0009]本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案:
一种超声电机控制系统，包括上位机、超声电机、超声电机控制器，所述上位机包括显示模块、通信模块、键盘输入模块，其中，显示模块用于显示超声电机的工作状态以及设定的控制数据，键盘输入模块用于设置控制数据，通信模块用于与超声电机控制器之间交互数据；
所述超声电机控制器包括MCU、通信模块、时钟模块、PffM发生模块、运放比较模块、功率控制模块、信号采集模块，其中，所述时钟模块为PWM发生模块提供标准时钟，所述功率控制模块用于对PWM发生模块输出的信号进行匹配处理，匹配处理后的信号输出至运放比较模块，所述运放比较模块将信号放大后驱动超声电机工作，所述信号采集模块将采集到的超声电机速度信号反馈至MCU，所述MCU将反馈的速度信号处理后，输出至PffM发生模块的控制端，调节PWM发生模块的输出时钟，所述通信模块用于与上位机进行数据交互。
[0010]还包括电流检测模块，所述电流检测模块实时检测功率控制模块的输出电流，并将检测到的电流信号输出至所述MCU进行处理。
[0011]还包括正反转补偿模块和参考电压调节模块，所述正反转补偿模块将反馈的速度信号转化为正、反转控制信号输出至所述MCU，所述电压调节模块包括两个输入端，其中一个输入端与所述反馈信号采集模块的输出端连接，另一个输入端与参考电压调节模块的输出端连接。
[0012]所述上位机和超声电机控制器之间通过无线方式进行数据通信。
[0013]所述MCU为FARM芯片或51单片机芯片中的一种。
[0014]所述MCU为51单片机中的AT89S52。
[0015]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
1、本发明能够通过上位机控制超声电机工作，通过显示模块能够直观的观察到电机的工作状态，且通过无线通信方式进行交互数据，减少了布线，方便了操作。
[0016]2、增加了反馈信号采集模块，对PffM发生模块的输出频率进行处理后控制超声电机工作，同时反馈信号采集模块采集超声电机速度信号反馈控制输出频率，形成闭环控制，实时调节超声电机的驱动时钟?目号，达到了电机转速尚性能、尚稳定性的控制目标。
[0017]3、增加了正反转补偿电路，解决了超声电机转速波动大、正反转转速不一致的问题。
[0018]4、增加了电压调节电路，可根据用户需要实时调节参考电压，方便外部手动调节。
【具体实施方式】
[0019]下面对发明的技术方案进行详细说明:
一种超声电机控制系统，包括上位机、超声电机、超声电机控制器，所述上位机包括显示模块、通信模块、键盘输入模块，其中，显示模块用于显示超声电机的工作状态以及设定的控制数据，键盘输入模块用于设置控制数据，通信模块用于与超声电机控制器之间交互数据；
所述超声电机控制器包括MCU、通信模块、时钟模块、PffM发生模块、运放比较模块、功率控制模块、信号采集模块，其中，所述时钟模块为PWM发生模块提供标准时钟，所述功率控制模块用于对