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1、2002年增刊山西机械·121·集成电路在振动电动机控制中的应用李豫(山西省机电设计研究院,山西太原030009)摘要:介绍了LM555集成电路在直线直流振动电动机控制中的应用,大量实验证明,以LM555为核心组成的控制电路可为直线直流振动电动机提供准确可靠的电源,且价格低廉,性能稳定。关键词:控制电路;分频器;反相器引言心右侧部分、气隙以及中央轭铁右侧部闭合,磁力线见图1。由在工业生产中,直线直流振动电动机应有十分广泛,如小于两绕组间有非磁性材料隔开,所以经过电动机左侧的磁通量型电锯、冲击钻的驱动以及纺织工业中推梭等均可采用。但直很小,可以忽略
2、不计。这时,电动机右侧端盖磁极对动铁心产线直流振动电动机的工作电源具有时通时断的开关特性,与恒生磁吸力,使动子向右侧直线移动,同样道理,若绕组1断电,定的直流电源差别较大。因此,能否提供准确的具有开关特性绕组2通以相同直流电,动子就会向左侧直线移动。当绕组1的电源,对于直线直流振动电动机的应用推广显得十分重要。和绕组2以一定频率交替接通直流电时,动子便以一定频率作1直线直流振动电动机的工作特点往复直线运动,绕组通断电的频率改变,动子左、右移动的距直线直流振动电动机的基本结构分为定子和动子两部分,离就相应改变。见图1,定子由定子机壳和定子绕组构成,
3、定子绕组为两个环2直线直流振动电动机的电源控制电路形绕组,绕组中通以直流电,用来建立磁场,两绕组间以复合根据直线直流振动电动机的两绕组以一定频率交替通断极板隔开,使两磁路独立;定子机壳及两端盖构成磁路的一部电的工作特点,设计了相应的电源控制电路,控制电路组成见分。动子由铁磁材料及非磁性不锈钢材料构成,动子与定子间图2。的气隙为1mm,动子在壳体内可自由滑动。图2电源控制电路组成示意图2.1多谐振荡器控制电路的核心部分是LM555构成的多谐振荡器,见图3(a),接通电源后,电容C被充电,电容电压Uc上升,当Uc2图1电动机基本结构图上升到3Ucc时
4、,LM555芯片内的触发器被置位,同时放电三在两环形绕组中,如果给绕组1通以直流电,就会在电动极管导通,此时输出U0为低电平,电容C通过R1和放电三极机右侧产生磁场,磁路经由定子壳壁、右端盖板、气隙、动铁图3多谐振荡器电路及工作波形作者简介:李豫(1960-),男,山西临猗人,工程师,本科。·122·山西机械2002年增刊10.7220.722管放电,使Uc下降,当Uc下降到Ucc时,触发器2被置位,≈=11～48(Hz),再经分频器,得到宽3(R11+R12max)CR11CU0变为高电平,其工作波形见图3(b),电容C的充放电时间范围频率的振
5、荡波形,经计算,频率变化范围为f=0.7～4.8t充、t放,周期T及重复频率f分别为:(Hz)。t充=t放=0.693R1CT=t充+t放=1.386R1Cf=1/T=0.722/R1C由于电容C的充电值等于放电值,故占空比为50%。2.2分频器和反相器由振荡频率公式f=0.722/R1C,可知,要使频率的变化范围宽,电阻R1和电容C的变化范围必须大,但是这在实际使用中是不方便的,因此加入一个分频器。该控制电路中的分频器是由CD4060二进制串行计数器(见图4)完成的。如果输入一定频率的方波信号,输出便可得到不同频率的方波信号。图6相关点波形图频
6、率变化时,从示波器显示的振荡波形可以看出,输出波形的占空比不是严格的50%,这可能由两种原因引起,一是输出驱动的负载较重,会使占空比受影响;二是电解电容C的漏电流较大,而容量大的C不得不用电解电容,这也会破坏50%的占空比。图4串行计数器示意图3.2电动机绕组中的电流和动铁心的行程随频率的变化关系分频器再经反相器,加在放大器输入端的信号是两个频率当频率变化时,电动机绕组中的电流会发生变化,动铁心相同,电平相反的方波信号。的行程也会发生变化。图7示出了不同工作电压Ee下,电流随2.3放大电路和驱动电路频率的变化关系,由图7可以看出,直线直流振动电动
7、机随着利用MOS逻辑门输出的方波信号不能直接驱动大功率晶体振动频率的增加,绕组电流减小,动子行程也减小,这是由于管,必须经过放大电路(见图5),来提高输出的放大能力,将放电机绕组中存在电感,当绕组通电时,电流由零升高到稳态值大电路输出的方波信号经限流电阻加到大功率三极管BU的基要经过一个过渡过程,当绕组断电时,电流由稳态值降为零也极,在BU的集电极便可得到一个功率较大的方波信号,用它来要经过一个过渡过程。随着振动频率的升高,电流处于稳态值控制电动机绕组的通电和断电,相关点波形见图6。的持续时间相应缩短,因此绕组平均电流减小,随着绕组电流的减小,推
8、力相应减小,所以动子行程也相应减小。图5放大电路图3电动机的控制试验3.1改变频率的两种方法3.1.1改变电容C的数值。电容C越大,振荡
