一种超声电机驱动器及其控制方法与流程

本发明涉及超声电机，更具体的说是涉及一种超声电机驱动器及其控制方法。

背景技术：

1、目前，现有的超声电机驱动器与超声电机是一一配对的，不可交叉使用，灵活性较差；且现有超声电机驱动器的控制方法在出现异常情况时无法及时感知并停止驱动，从而导致意外的发生。

2、因此，如何提供一种超声电机驱动器及其控制方法，其可以与不同超声电机匹配使用，且在出现异常情况时能及时感知并停止驱动，从而避免意外的发生是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种超声电机驱动器及其控制方法，其可以与不同超声电机匹配使用，且在出现异常情况时能及时感知并停止驱动，从而避免意外的发生。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种超声电机驱动器，包括mcu模块、第一预放大电路、第一电控衰减电路、第一滤波电路、第一功放电路、第二预放大电路、第二电控衰减电路、第二滤波电路和第二功放电路；

4、所述mcu模块、所述第一预放大电路、所述第一电控衰减电路、所述第一滤波电路和所述第一功放电路依次连接；

5、所述mcu模块、所述第二预放大电路、所述第二电控衰减电路、所述第二滤波电路和所述第二功放电路依次连接；

6、所述第一电控衰减电路和所述第二电控衰减电路均与所述mcu模块连接。

7、优选的，上述超声电机驱动器还包括第一检测电路、第二检测电路和隔离光耦组；

8、所述第一检测电路的输入端与所述第一功放电路相连；

9、所述第二检测电路的输入端与所述第二功放电路相连；

10、所述第一检测电路的电压检测输出端通过所述隔离光耦组与所述mcu模块相连；

11、所述第二检测电路的电压检测输出端通过所述隔离光耦组与所述mcu模块相连；

12、所述第一检测电路的电流检测输出端与所述mcu模块相连；

13、所述第二检测电路的电流检测输出端与所述mcu模块相连；

14、所述第一检测电路用于检测所述第一功放电路的电压和电流；

15、所述第二检测电路用于检测所述第二功放电路的电压和电流。

16、优选的，上述超声电机驱动器还包括模式开关以及依次连接的dc24v模块、dc24v转dc5v模块、dc5v隔离电源模块、编码器及压力传感器连接端；

17、所述dc24v模块分别与所述第一预放大电路、所述第二预放大电路、所述第一功放电路和所述第二功放电路相连，用于为所述第一预放大电路、所述第二预放大电路、所述第一功放电路和所述第二功放电路提供24v的直流电压；

18、所述dc24v转dc5v模块与所述mcu模块相连，用于为所述mcu模块提供5v直流电压；

19、所述dc5v隔离电源模块分别与所述隔离光耦组、所述编码器及压力传感器连接端相连，用于为所述隔离光耦组、所述编码器及压力传感器连接端提供隔离后的5v直流电压；

20、所述模式开关用于选择超声电机驱动器的模式为调试模式还是工作模式。

21、优选的，所述第一预放大电路和所述第二预放大电路结构相同；

22、所述第一预放大电路包括第一电阻、第二电阻和第一三极管；

23、所述第一电阻的一端与所述dc24v模块相连，另一端与所述第一三极管的集电极相连；

24、所述第二电阻的一端与所述mcu模块相连，另一端与所述第一三极管的基极相连；

25、所述第一三极管的发射极接地。

26、优选的，所述第一电控衰减电路和所述第二电控衰减电路结构相同；

27、所述第一电控衰减电路包括mos管、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容；

28、所述第三电阻的一端与所述mcu模块相连，另一端分别与所述第一电容的一端、所述第四电阻的一端相连；

29、所述第一电容的另一端接地；

30、所述第四电阻的另一端分别与所述mos管的栅极、所述第二电容的一端相连；

31、所述第二电容的另一端接地；

32、所述mos管的源极接地；

33、所述mos管的漏极与所述第一三极管的集电极相连。

34、优选的，所述第一滤波电路和所述第二滤波电路结构相同；

35、所述第一滤波电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容；

36、所述第三电容的一端与所述mos管的漏极相连，另一端与所述第五电阻的一端相连；

37、所述第五电阻的另一端通过所述第四电容接地；

38、所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端相连；

39、所述第六电阻的另一端通过所述第五电容接地；

40、所述第六电阻的另一端与所述第七电阻的一端相连；

41、所述第七电阻的另一端通过所述第六电容接地；

42、所述第七电阻的另一端与所述第七电容的一端相连。

43、优选的，所述第一功放电路和所述第二功放电路结构相同；

44、所述第一功放电路包括第一变压器、第二变压器、第二三极管、第三三极管、第八电阻和第九电阻；

45、所述第一变压器的一个输入端与所述第七电容的另一端相连；

46、所述第一变压器的另一个输入端接地；

47、所述第一变压器的第一输出端与所述第三三极管的基极相连；

48、所述第一变压器的第四输出端与所述第二三极管的基极相连；

49、所述第二三极管的发射极与所述第三三极管的发射极相连；

50、所述第三三极管的发射极与所述第八电阻的一端相连；

51、所述第八电阻的另一端分别与所述第一变压器的第二输出端、所述第一变压器的第三输出端、所述第九电阻的一端相连；

52、所述第九电阻的另一端分别与所述第二变压器的第三输入端、所述dc24v模块相连；

53、所述第二三极管的集电极与所述第二变压器的第一输入端相连；

54、所述第三三极管的集电极与所述第二变压器的第五输入端相连；

55、所述第三三极管的发射极与所述第一检测电路相连；

56、所述第二变压器的输出端与所述第一检测电路相连。

57、一种超声电机驱动器的控制方法，应用上述的超声电机驱动器，实现对超声电机驱动器的控制。

58、优选的，当超声电机驱动器采用调试模式时，执行以下步骤：

59、s1:获取超声电机的目标调试速度、目标调试方向和目标调试位移量；

60、s2:启动编码器计数；

61、s3:根据所述目标调试方向，确定第一方波信号和第二方波信号的相位关系；其中，所述第一方波信号和所述第二方波信号由所述mcu模块输出；所述相位关系为：所述第一方波信号的相位超前所述第二方波信号90度，或所述第一方波信号的相位落后所述第二方波信号90度；

62、初始化第一幅度衰减值；其中，所述第一幅度衰减值为所述mcu模块输入到第一电控衰减电路的pwm波的占空比；

63、初始化第二幅度衰减值；其中，所述第二幅度衰减值为所述mcu模块输入到第二电控衰减电路的pwm波的占空比；

64、初始化信号频率为频率上限值；其中，所述信号频率为所述第一方波信号和所述第二方波信号的频率；

65、s4:输出所述第一方波信号至第一预放大电路；

66、输出所述第二方波信号至第二预放大电路；

67、输出第一幅度控制信号至第一电控衰减电路；其中，所述第一幅度控制信号为所述mcu模块输入到第一电控衰减电路的pwm波；

68、输出第二幅度控制信号至第二电控衰减电路；其中，所述第二幅度控制信号为所述mcu模块输入到第二电控衰减电路的pwm波；

69、s5：读取编码器的计数，记作e1；

70、s6；获取第一相对幅值和第二相对幅值；

71、所述第一相对幅值为所述第一检测电路当前检测到的电压的幅值；

72、所述第二相对幅值为所述第二检测电路当前检测到的电压的幅值；

73、s7：再次读取编码器的计数，记作e2；

74、s8：计算e1和e2的差值，记作fb=|e2-e1|；

75、s9：比较fb与所述目标调试速度的大小：

76、若fb小于所述目标调试速度，则将所述信号频率减小df，然后执行s10；其中，df表示频率减小的步长；

77、当fb大于等于所述目标调试速度，执行s12；

78、s10:比较减小后的信号频率与频率下限值的大小；若减小后的信号频率小于所述频率下限值，则将信号频率重新设置为所述频率上限值；

79、同时比较第一相对幅值和第二相对幅值的大小，将相对幅值较低的幅度衰减值减小dl；其中，dl为幅度衰减值减小的步长；

80、s11:重复s5-s10，同时获取两个检测电路检测到的电压、电流以及检测到的压力传感器值，若出现异常则停止输出第一方波信号和第二方波信号，并发送异常信号给所述mcu模块；

81、s12：存储当前的信号频率、当前的第一幅度衰减值和当前的第二幅度衰减值。

82、优选的，当超声电机驱动器采用工作模式时，执行以下步骤：

83、s1’:获取超声电机的目标工作方向和目标工作位移量；

84、s2’:启动编码器计数；

85、s3’:初始化第一幅度衰减值为调试模式存储的第一幅度衰减值；

86、初始化第二幅度衰减值为调试模式存储的第二幅度衰减值；

87、初始化信号频率为调试模式存储的信号频率；

88、s4’:根据所述目标工作方向，确定第一方波信号和第二方波信号的相位关系；其中，所述第一方波信号和所述第二方波信号由所述mcu模块输出；所述相位关系为：所述第一方波信号的相位超前所述第二方波信号90度，或所述第一方波信号的相位落后所述第二方波信号90度；

89、s5’:输出第一方波信号至第一预放大电路；

90、输出第二方波信号至第二预放大电路；

91、输出第一幅度控制信号至第一电控衰减电路；

92、输出第二幅度控制信号至第二电控衰减电路；

93、s6’：读取编码器的计数，记作e1’；

94、s7’:间隔时间dt，再次读取编码器的计数，记作e2’；

95、s8’：计算e1’和e2’的差值，记作fb’=|e2’-e1’|；

96、比较fb’与所述目标工作位移量的大小；

97、若fb’小于所述目标工作位移量,重复s7’-s8’；同时获取两个检测电路检测到的电压、电流以及检测到的压力传感器值，若出现异常则停止输出第一方波信号和第二方波信号，并发送异常信号给所述mcu模块；

98、若fb’大于等于所述目标工作位移量，则停止输出第一方波信号和第二方波信号，间隔时间dt后，再次获取编码器的计数，并发送当前实际位移量给所述mcu模块；

99、s9’:重复执行s7’-s8’,同时将当前获取的编码器计数与上一次获取的编码器计数进行大小比较，如果连续若干次获取的编码器计数不变，则执行s10’；

100、s10’:初始化第一幅度衰减值为调试模式存储的第一幅度衰减值；

101、初始化第二幅度衰减值为调试模式存储的第二幅度衰减值；

102、初始化信号频率为调试模式存储的信号频率；

103、s11’:输出第一方波信号至第一预放大电路；

104、输出第二方波信号至第二预放大电路；

105、输出第一幅度控制信号至第一电控衰减电路；

106、输出第二幅度控制信号至第二电控衰减电路；

107、s12’:读取编码器的计数，记作e1”；

108、s13’:获取第一相对幅值和第二相对幅值；

109、所述第一相对幅值为所述第一检测电路当前检测到的电压的幅值；

110、所述第二相对幅值为所述第二检测电路当前检测到的电压的幅值；

111、s14’：再次读取编码器的计数，记作e2”；

112、s15’:比较e1”和e2”的大小：

113、若e1”和e2”相等，则将信号频率减小df，然后执行s16’；

114、若e1”和e2”不相等，则比较当前编码器计数和目标工作位移量的大小：

115、若当前编码器计数和目标工作位移量一致，则停止输出第一方波信号和第二方波信号，不一致则执行s18’；

116、s16’:重复执行s14’-s15’，同时比较减小后的信号频率与频率下限值的大小；若减小后的信号频率小于频率下限值，则将信号频率重新设置为频率上限值；同时比较第一相对幅值和第二相对幅值的大小，将相对幅值较低的幅度衰减值减小dl，其中，dl为幅度衰减值减小的步长；

117、s17’:重复s12’-s16’,同时获取两个检测电路检测到的电压、电流以及检测到的压力传感器值，若出现异常则停止输出第一方波信号和第二方波信号，并发送异常信号给所述mcu模块；

118、s18’:间隔时间dt后，再次读取编码器的计数，将实际位移量发送给mcu模块。

119、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种超声电机驱动器及其控制方法，其可以与不同超声电机匹配使用，且在出现异常情况时能及时感知并停止驱动，从而避免意外的发生。