PSoC 在超声波电动机直线位移机构步进控制中的应用

介绍了PSoC技术在行波型旋转超声波电动机驱动的直线位移机构步进运动控制系统中的应用.由PSoC微处理器构成步进超声波电动机的智能控制器,PSoC内部的PWM(脉冲宽度调节器)模块发出连续方波信号,经由功率放大电路将方波信号转换成驱动超声波电动机运转所需的正弦信号,通过计数器控制中断实现信号脉冲发射,从而实现基于超声波电动机的直线位移机构的步进运动.用LabVIEW编写了相关程序和控制界面,由上位机PC端控制超声波电动机的运行状态,通过RS-232串口通信电路向PSoC发送控制命令.最后通过XL-80激光干涉仪对机构进行了位移精度测试,试验结果表明该机构运行平稳,步距固定,位移分辨率达到了6 nm,取得了理想的效果.     

10kV全固态重复频率方波脉冲源研制

基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和Marx发生器电路,研制了一种在重复频率1~100 Hz下,最高输出脉冲电压10 kV、脉冲宽度从550ns到1μs可调的全固态方波脉冲源。设计中利用直流高压电源作为能源系统,采用MOSFET半导体固态开关替代气体火花隙开关作为放电主开关,用快恢复二极管取代充电电阻。由外部多功能触发器产生脉宽和频率均可调节的触发信号,通过驱动电路控制由MOSFET半导体固态开关构成的放电主开关,经脉冲放电回路在不同负载上实现输出所需的高压方波脉冲。通过实验验证了设计原理及方法的可行性,并给出了单次和重频信号触发下该固态方波脉冲源输出的实验结果。     

一种多级重接式电磁发射系统的触发电路

重接式电磁发射是电磁发射的一种形式,利用电磁能量推动发射体前进.多级发射的关键在于各级能量的有序释放,因而要求开关正确而可靠地动作.所研究的触发电路中,高压触发脉冲发生电路采用三电极间隙产生陡化的高压触发脉冲,使触发真空开关导通延时的精度被控制在1μs以内.触发信号发生电路采用HFBR-0400系列光发射器和光接收器作执行元件,抗干扰能力强,在多级电磁发射实验中,消除了级间互扰造成的误触发.光发射器和光接收器之间采用光纤连接,有效地实现高压触发部分和低压控制部分的隔离.     

超声波车辆倒车防撞告警器

附图是采用日本三洋公司开发的专用倒车防撞集成电路LM1812组装的超声波车辆倒车防撞告警器电路。 该告警器电路由40kHz的超声波发生器和超声波接收、控制及报警电路等组成。40kHz超声波振荡器由IC_1、R_1、R_2和C_1等组成的无稳态多谐振荡器组成,其输出振荡方波经三极管9013放大,加至专用IC(LM1812)的第⑧脚。超声波信号经过处理后由⑥脚输出,加至功率放大级2SB504,高阻抗的超声波发射头MA40EIS与40kHz的输出谐振回路并接,为防止负载对谐振回路的影响,回路电感线圈采用中心抽头与晶体管集电极连接。     

非接触式超声波流量计收发电路的设计与性能分析

增大信噪比是提高非接触式超声波流量计测量精度的有效措施。 但通过提高发射电压来增大信噪比,会损坏超声波传 感器与接收电路,也会加剧收发电路的相互干扰。 设计了一种针对复合管道流量测量用的超声波收发电路:在发射电路中以中 轴变压器替代阻尼电阻,在接收电路中采用限幅桥电路来保护接收电路,并基于匹配电阻法来平衡收发电路。 实验结果表明, 设计的发射电路能够提高发射电压、减小放电时间,空载时对输出电压可放大 13. 85 倍,带载时对输出电压可放大 4. 5 倍,同 时,接收电路能够有效抑制收发电路的相互干扰,并提高接收支路功率,接收电路对 5 V 以下信号的传输效率超过了 90%。 把 该电路应该到非接触式超声波流量计中,对难于穿透的复合管道中的流体进行多次重复测量,测试结果表明,该流量计的线性 度和重复性都满足实际流量测量要求。     

基于FPGA的数字PI超声波电动机速度控制系统

针对超声波电动机速度蠕动,提出一种基于FPGA的数字PI的速度控制方案.该方案对超声波电动机输出的光电编码器方波信号进行高频插值细分,作为速度的反馈信号,通过PI运算,将其结果进行D/A转换,控制直流电压的输出,并把此直流电压作为超声波电动机驱动器的调速控制电压,构成超声波电动机速度闭环系统,从而有效解决了超声波电动机转速蠕动的问题.     

用于变频电机绝缘测试的PWM电压发生器

在变频电机绝缘测试中,重复脉冲方波电压不能完全模拟变频器输出的PWM电压反映变频电机绝缘失效机理,并且同一实验中使用不同电源影响实验数据的一致性。该文章设计了一台直接输出式PWM电压发生器,既可以输出模拟变频器实际的SPWM电压和SVPWM电压用于绝缘测试,又可以输出重复脉冲方波电压开展对比实验。首先,设计了基于FPGA的脉冲信号发生器,产生基波频率、开关频率可调的SPWM、SVPWM触发脉冲以及频率、占空比可调的重复方波脉冲;然后,设计了基于固态推挽开关的斩波器,在脉冲信号的触发下输出对应的双极性高压脉冲;最后,使用该脉冲电压发生器开展了SPWM电压下变频电机绝缘局部放电实验,验证了系统的可靠性和实用性。     

基于双DSP和FPGA的行波超声波电动机测控系统

根据对行波超声波电动机(TUSM)测试和高精度控制的要求,设计了基于双DSP和FPGA的超声波电动机高性能测试控制平台.其中控制核心采用了双DSP结构,可以在对行波超声波电动机进行控制的同时,将必要的参数读取出来进行分析和研究;采用现场可编程门阵列(FPGA)的直接数字频率合成(DDS)电路来产生控制开关管导通关断的两相四路高精度PWM波,减轻了DSP的负担.驱动部分采用全桥电路对信号进行功率放大.该系统的优点在于实时性好、精度高、功能完备.最后以直径为60 mm的行波超声波电动机为例,测试分析了驱动频率、电压以及相位差等调节量对电机输出的影响,验证了该系统的性能.     

基于门极放电补偿的串联IGBT有源驱动电路

针对串联IGBT关断期间存在的分压不均问题,该文提出一种旨在补偿关断瞬态各IGBT输入电容放电偏差的有源驱动电路以实现电压平衡控制.该驱动电路由产生补偿电量的电流吸收电路、基于实时承压实现闭环控制的控制采样电路及将高速高带宽模拟器件与相对低速控制算法相结合的触发电路三部分构成.与其他应用于IGBT串联的有源驱动电路相比,该电路仅使用原驱动IC输出信号的下降沿作为触发信号,且不引入额外的电源与信号隔离单元,易于与现有驱动电路相结合.控制采样周期与IGBT开关周期一致,避免了昂贵的高频控制芯片及模数/数模转换器的使用.该文在分析串联IGBT关断过程中门极放电偏差产生原因的同时对该驱动电路各部分原理予以说明,并给出其参数选取与设计原则.最后,通过实验验证了该驱动方案在串联IGBT均压控制上的有效性与适用性.     

基于指纹的遥控系统设计与实现

把用户指纹识别确认后输出的脉冲信号作为三态控制信号,用系统管理员的编码信号作为驱动红外发射电路的输入信号,通过三态缓冲输出电路去遥控执行电路的工作。基于指纹比对和管理员编码相结合的方法,替代红外线发射电路中手动遥控按键。系统管理员和身份鉴定确认的人员共同遥控执行电路的工作,切实提高了系统安全性,使系统可靠和使用方便。