簡化電動機運動的光電定位控制電路

用來實現(xiàn)定位控制的光電技術可提供一種用固定標志點結合線性或旋轉運動部件來實現(xiàn)簡單可重復運動的方法，這種方法既花錢不多，又便于設計。圖 1 所示的簡單而又基本的設計能實現(xiàn)順序位置控制，它利用了與一對光電管并聯(lián)工作的一個功率運放的快速響應時間。由此實現(xiàn)的一種元件數(shù)量很少的系統(tǒng)，能在明確規(guī)定的工作環(huán)境下，具有很高的可靠性、準確性以及可重復性。圖 1 所示電路使用一個功率運放將一對光電管的差分輸出組合起來，驅動電動機向適當?shù)姆较蜣D動，直至兩個光電管電流相等，由此實現(xiàn)順序位置控制。當你一瞬間將一個固定輸入電流切換到放大器的輸入端時，使放大器驅動電動機按所需方向轉動時就會使電動機在兩個標志點之間運動。當未達到標志點而輸入電流被切斷時，CF上的電荷繼續(xù)為電動機提供動力。
　　為確保電動機向所要求方向持續(xù)轉動，當?shù)谝粋�光電管被照亮時，電動機就接收到該光電管輸出產生的增力。當?shù)诙�個光電管被照亮時，其電流使電動機反轉，從而系統(tǒng)鎖定在標志點處。使用差分配置可消除由于光電器件的溫度不穩(wěn)性和時間不穩(wěn)定性所造成的誤差。整個系統(tǒng)使用一個簡單開關（如圖 1 所示）來產生正向和反向兩種轉動。由于電動機響應時間和系統(tǒng)慣性在不同的應用場合相差很大，你可以根據(jù)應用場合選擇CF和RF來實現(xiàn)合適的阻尼。CF必須足夠小，以使電動機在標志點通過第二個光電管之前實現(xiàn)反轉，否則，系統(tǒng)會繼續(xù)運動到下一個標志點。如果CF的值過小，則會發(fā)生嚴重的過沖或振蕩，導致傳動系統(tǒng)故障，甚至燒毀電動機。

圖1，光電電路采用一個功率運放來實現(xiàn)順序位置控制。

　　為將過沖減到最低程度，圖1中的RF1和 RF2將控制環(huán)路穩(wěn)定在增益為1的點。你也可以施加一個制動力來縮短響應時間，方法是用RL和CL建立一個超前網(wǎng)絡，使放大器根據(jù)傳感器輸出的變化來修正電動機的驅動。圖1中的電動機具有14V的 EMF（電動勢），并能在反轉時在導通輸出晶體管上加上 46V 的電壓。這時的功耗是最壞情況下的功耗，你必須對照 SOA（安全工作區(qū)）核查這一功耗。圖2示出了光束傳感器的最佳校準情況。你只要將光束對準每個光電二極管的工作區(qū)，就可實現(xiàn)最佳的校準。光束必須照射到每個光電二極管光敏區(qū)的一半。當確定“孔”的大小時，要考慮光束位置與光電二極管之間的距離。如果光束過大，傳感器在定位范圍內不產生任何變化。光束太小則會在光電敏感區(qū)之間沿中心線產生一個非線性傳送函數(shù)。這種非線性使人們難以選擇電路阻尼電容器值CF的電容值，而且要求使用亮度更高的光源。

圖2，在光束-傳感器最佳對準的情況下，光束照射到每個二極管光敏區(qū)的一半。
　　圖3顯示了在不使用數(shù)模變換的情況下，如何將一個非雙極信號用于集成有數(shù)字控制的系統(tǒng)。當邏輯線路為低電平時，信號二極管不導通。這一條件允許光電二極管對電路進行控制。Line2上的高電平使電流流入求和點，并使放大器擺動到負電平。Line1上的高電平使求和點電平高于地電平，并使放大器擺動到正電平。只要選擇一個能使邏輯電平高得足以由每個光電二極管提供至少2倍的最大電流的電阻值，該電路就可保持對系統(tǒng)的控制，而不管光電二極管的信號如何。

圖3，本電路將數(shù)字控制信號分配給圖1所示電路。

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