专利名称：等速扫描伺服控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于控制技术领域，涉及对直流力矩电机的扫描伺服控制，具体地说是直流力矩电机驱动的等速扫描伺服控制器。
背景技术：
在控制恒速扫描系统中，一般对速度稳定度要求较高，普遍采用直流力矩电机驱动，测速机作速度反馈，由微处理器控制的闭环方式。测速机反馈的速度电压经A/D转换后送微处理器，由微处理器完成速度调节后，通过数字输出或经D/A转换模拟输出去控制功率驱动部分。这种装置结构复杂，成本高，调试性和维护性差。
发明内容
针对上述问题，本发明采用全桥功率驱动器、电流调节器和精密全波整流器相结合，配以简单外围电路，实现指定角度范围内的双向恒速扫描功能，目的是提供一种等速扫描伺服控制器。
本发明结构框图如图1所示。
本发明包括功率驱动器1，电流调节器2，精密全波整流器3，速度设定器4，频率设定模块5，功率电源6，方向起动控制器7。
本发明的速度给定信号由速度设定器4给出，速度设定器4是一可调电位计，此速度可根据需要调整电位计来达到。速度设定器4的输出连接到电流调节器2的给定输入端；功率电源6给功率驱动器1供电；测速机给出的速度信号输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输出接电流调节器2的反馈输入端，频率设定模块5的输出接电流调节器2的频率输入端。本发明的方向和起动器7的信号由外部输入，连接到电流调节器2方向输入端和起动端。电流调节器2的两路控制输出端连到功率驱动器1两路输入端，控制功率驱动器1的输出。功率电源6给功率驱动器1供电，连到功率驱动器1的电源输入端。
本发明控制逻辑原理和电流调节器2与其它器件的连接关系如图2所示。
电流调节器2内部集成有三与门、RS触发器、比较器和555定时器。速度给定器4是一可调电位计，其输出电压代表给定速度大小。速度给定器4输出电压连到电流调节器2的比较器的一端，比较器的另一端接精密全波整流器3的输出，比较器的输出在电流调节器2内部连接RS触发器的R复位端。频率设定模块5由RC振荡产生，连到电流调节器2的555定时器的振荡频率输入端，555定时器产生的频率通过电流调节器2的外部频率输入引脚，连到RS触发器的S置位端。方向和起动控制器7的两路方向及起动信号分别连接到电流调节器2方向输入端和起动端，并与电流调节器2内的RS触发器的Q端输出在电流调节器2内部一同连接到三与门的输入，两路三与门的输出分别连到功率驱动器1的两路驱动信号输入端，作为功率驱动器1的控制信号。
恒速扫描系统的测速机信号电压有正有负，进入电流调节器2的比较器输入端时必须经过整流，使测速机电压变为正值，这是实现恒速双向扫描的核心。测速机信号的整流由精密全波整流器3来完成。
本发明的精密全波整流器3的结构和与其它器件的连接关系如图3所示。
精密全波整流器3由两路运放、两个电阻和两个二极管组成。两路运放的一路为运算放大器A，另一路为运算放大器B。运算放大器A的正输入端直接和测速机相连，由测速机输入信电压号；负输入端连到整流输出端。运算放大器A的输出经正接二极管D6连到整流输出端。运算放大器B的负输入端通过电阻R1和测速机相连，由测速机输入电压信号，并通过电阻R2和整流输出端相连。正输入端接5V地。运算放大器B的输出经正接二极管D5和整流输出端相连。当测速机电压大于0V时，运算放大器B的输出是负的，二极管D5反偏阻断其输出；运算放大器A的输出是正的，这个同向放大器把测速机电压按单位增益输出。当测速机电压小于0V时，运算放大器B的输出是正的，二极管D5正接，运算放大器B工作在反向放大状态，增益为R2比R1，取R2、R1阻值相同，则是单位增益；运算放大器A的输出是负的，二极管D6反偏阻断其输出。
本发明的工作过程是，测速机电压经精密全波整流器3整流后和速度设定器4的电压进入比较器比较，如果测速机电压小于速度设定器4的电压，比较器输出为0，RS触发器复位端不置位；RS触发器Q端输出被置位端信号置位，并一直保持到RS触发器复位端置位，比较器输出为1。RS触发器Q端输出、方向信号和起动信号相与后控制全桥驱动器的控制端。
本发明的等速扫描起动和方向控制由外部输入控制，通过对电流调节器频率的控制，来满足恒速扫描的速度稳定度的要求。通过调节电位计控制扫描速度，调试方便，成本低廉。
图1为本发明的结构示意图。图中1为功率驱动器，2电流调节器，3精密全波整流器，4速度设定器，5频率设定模块，6功率电源，7方向和起动控制器。
图2为控制逻辑原理和电流调节器2与其它器件的连接关系示意图。
图3为精密全波整流器3的结构和与其它器件的连接关系图。图中A、B为运算放大器。
具体实施例方式
结合附图，说明具体实施方式
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如图1、2所示，功率驱动器1选用全桥驱动器，本发明选用的是SGS公司L6203全桥驱动器，电流调节器2选用SGS公司L6506。
如图3所示，精密全波整流器3中的运算放大器A和B选用TL062。精密全波整流器3内部集成两路运放，即运算放大器A和B，运算放大器A和B的8脚接正电源，4脚接电源地。取电阻R2和R1阻值相同，本发明取10KΩ。精密全波整流器3中二极管D5和D6选用In4007。运算放大器A的正输入端3脚直接和测速机电压信号相连，负输入端2脚连到整流输出端；运算放大器A的输出1脚经正接二极管D6连到整流输出端。运算放大器B的负输入端6脚通过电阻R1和测速机电压信号相连，通过电阻R2和整流输出端相连，正输入端5脚接5V地；运算放大器B的输出7脚经正接二极管D5和整流输出端相连。
频率设定模块5的频率为f＝1/0.69RC，其中R为电阻，C为电容，调整R和C得到合适频率。本发明电阻R取22kΩ，电容C取3.3nf，频率f为20k赫兹。把频率设定模块5的频率输出信号连接到电流调节器2的触发频率输入端。
方向和起动控制器7的两路方向及起动信号分别连接到电流调节器2方向输入端和起动端；起动端输入为1，系统工作，起动端输入为0，系统不工作；两路方向信号为1、0控制一个方向，0、1控制反方向。
电流调节器2的两路控制输出端连到功率驱动器1两路输入端。把速度给定电压信号连到电流调节器2的速度给定端，本发明工作时，通过改变电位计调整速度给定电压来达到调速的功能。
本发明已成功应用于某CCD扫描转台上。速度稳定度高，可实现双向恒速扫描功能。
权利要求
1.一种等速扫描伺服控制器，其特征是包括功率驱动器(1)，电流调节器(2)，精密全波整流器(3)，速度设定器(4)，频率设定模块(5)，功率电源(6)，方向起动控制器(7)；速度设定器(4)的输出连接到电流调节器(2)的给定输入端；测速机给出的速度信号输入到精密全波整流器(3)进行整流，精密全波整流器(3)输出接电流调节器(2)的反馈输入端；频率设定模块(5)的输出接电流调节器(2)的频率输入端；方向和起动器(7)的信号由外部输入，连接到电流调节器(2)方向输入端和起动端；电流调节器(2)的两路控制功率驱动器(1)的输出端连到功率驱动器(1)两路输入端；功率电源(6)连到功率驱动器(1)的电源输入端。
2.根据权利要求1所述的等速扫描伺服控制器，其特征是速度设定器(4)是一根据速度可调的电位计；电流调节器(2)内部集成有三与门、RS触发器、比较器和555定时器；精密全波整流器(3)由两路运放、两个电阻和两个二极管组成，两路运放的一路为运算放大器A，另一路为运算放大器B。
3.根据权利要求2所述的等速扫描伺服控制器，其特征是速度给定器(4)输出电压连到电流调节器(2)的比较器的一端，比较器的另一端接精密全波整流器(3)的输出；比较器的输出在电流调节器(2)内部连接RS触发器的R复位端，RS触发器的Q端输出、起动信号和方向信号在电流调节器2内部一同连接到三与门的输入；由RC产生振荡频率的频率设定模块(5)连到电流调节器(2)的555定时器的振荡频率输入端，555定时器产生的频率通过电流调节器(2)的外部频率输入引脚，连到RS触发器的S置位端；RS触发器的S置为端；方向和起动控制器(7)的两路方向及起动信号分别连接到电流调节器(2)方向输入端和起动端，并与电流调节器(2)内的RS触发器的Q端输出在电流调节器(2)内部一同连接到三与门的输入，两路三与门的输出分别连到功率驱动器1的两路驱动信号输入端，作为功率驱动器1的控制信号。
4.根据权利要求2或3所述的等速扫描伺服控制器，其特征是精密全波整流器(3)中的运算放大器A的正输入端直接和由输入信电压号的测速机相连，负输入端连到整流输出端，运算放大器A的输出经正接二极管D6连到整流输出端；精密全波整流器(3)中的运算放大器B的负输入端通过电阻R1和由输入电压信号的测速机相连，并通过电阻R2和整流输出端相连，正输入端接5V地，输出经正接二极管D5和整流输出端相连。
5.根据权利要求4所述的等速扫描伺服控制器，其特征是功率驱动器(1)为L6203全桥驱动器，电流调节器(2)为L6506；精密全波整流器(3)中的运算放大器A和B为TL062，二极管D5和D6选用In4007，电阻R2和R1阻值相同。
6.根据权利要求5所述的等速扫描伺服控制器，其特征是精密全波整流器(3)中的运算放大器A和B的8脚接正电源，4脚接电源地，正输入端3脚直接和测速机电压信号相连，负输入端2脚连到整流输出端，输出1脚经正接二极管D6连到整流输出端；精密全波整流器(3)中的运算放大器B的负输入端6脚通过电阻R1和测速机电压信号相连，通过电阻R2和整流输出端相连，正输入端5脚接5V地，输出7脚经正接二极管D5和整流输出端相连。
7.根据权利要求4所述的等速扫描伺服控制器，其特征是精密全波整流器(3)的电路输入到输出延迟时间最小且对正、负输入有相同延迟时间；当测速机电压大于0V时，运算放大器B的输出是负的，二极管D5反偏阻断其输出，运算放大器A的输出是正的，这个同向放大器把测速机电压按单位增益输出；当测速机电压小于0V时，运算放大器B的输出是正的，二极管D5正接，运算放大器B工作在反向放大状态，增益为R2比R1，取R2、R1阻值相同，则是单位增益，运算放大器A的输出是负的，二极管D6反偏阻断其输出。
全文摘要
本发明属于控制技术领域，是直流力矩电机驱动的等速扫描伺服控制器。包括功率驱动器，电流调节器，精密全波整流器，速度设定器，频率设定模块，功率电源，方向起动控制器。速度设定器的输出连接到电流调节器的给定输入端；测速机给出的速度信号输入到精密全波整流器，精密全波整流器输出接电流调节器的反馈输入端；频率设定模块5的输出接电流调节器的频率输入端；方向和起动器7连接到电流调节器方向输入端和起动端；电流调节器的两路控制输出端连到功率驱动器两路输入端；功率电源连到功率驱动器的电源输入端。本发明通过对电流调节器频率的控制，来满足恒速扫描的速度稳定度的要求。通过调节电位计控制扫描速度，调试方便，成本低廉。
文档编号H02P7/285GK1728540SQ20051001652
公开日2006年2月1日 申请日期2005年1月13日 优先权日2005年1月13日
发明者王伟国, 姜润强, 孟浩然 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所