基于无线遥控技术的微震电机震动转速控制电路设计

2011-04-19 13:39:21来源: 互联网
 本文介绍一种无线遥控的微震电机震动转速控制电路,可以在无线遥控的方式下完成电机转速的启动、停止、加速、减速控制。

  电路原理

  微震电机(又称空心杯电机)具有体积小、震感明显的特点,常见的形状如图1所示。市场上有许多型号的产品,均为直流电压驱动工作。这里以 WZIS-6001A(B)型为例,其特性见表1。该电机在电压由2.0~3.8V变化时,随着电压的升高,电机的转速逐步升高(由7000~11 000rpm)。经实验测试,当电压产生0.3V的变化时,可以通过电机的震动感觉到电机转速的变化。

  


 

  图1 微震电机的外形

  

 

  将2.0~3.8V的电压范围分成7个电压挡位,分别是2.0V、2.3V、2.6V、2.9V、3.2V、3.5V、3.8V。电机的额 定电流为40mA,要产生0.3V的电压差,可以通过7.5Ω的电阻来完成。见图2中相应的虚线部分,图中74HC138组成3-8译码电 路,其将A、B、C端的3位二进制输入转化为Y0~Y7的译码输出。

  

 

  图2 电机转速档位控制电路

  当A、B、C为111时Y7=0,其他的Y0~Y6为1,Q8导通,Q2~Q7截止,电源VCC经Q8加到电机M1上,这时电机获得最高电压,有最高转速;

  当A、B、C为001时Y1=0,其他的Y0、Y2~Y7为1,Q2导通,Q3~Q8截止,电源VCC经Q2、R14~R19加到电机M1上,这时电机获得最低电压,有最低转速;

  当A、B、C为000时Y0=0,其他的Y1~Y7为1,Q2~Q8均截止,电机停止运转。

  图2中的R7~R13构成Q2~Q8的基极限流电阻,Q2~Q8工作在开关工作状态,C5为消除电机M1的自感应吸收电容。

  遥控操作转化为74HC138输入A、B、C电路

  为了实现按键控制转化为图2中74HC138输入A、B、C的电路,由CD40193构成加减双向计数器,CPU、CPD分别为加、减计数的时钟输入端,见图3中相应的虚线部分。

  当按键S1按下时,A+为高电平,在Q0、Q1、Q2均不为1时,U2C的输出为高电平,此时CLK经U2A到达U3 CD40193的CPU端,作为二进制加计数时钟,而S2未按下,A-为低电平,CLK不能经U2B到达U3 CD40193的CPD端,这时Q0、Q1、Q2产生由000~111的二进制加计数。在Q0=A、Q1=B、Q2=C时,为电机提供转速逐渐递增的驱动 信号。继续按S1,当加计数达Q0=1、Q1=1、Q2=1时,U2C的输出为低电平,此时U2A禁止CLK通过,其输出为高,U3 CD40193不再进行加计数。电机工作在最高速度,继续按S1时速度保持不变。此时只能由S2按键操作来改变电机转速。

  当按键S2按下时,A-为高电平,在Q0、Q1、Q2均不为0时,U5A的输出为高电平,CLK经U2B到达U3 CD40193的CPD端,作为二进制减计数时钟,同理S1未按下,CLK不能经U2C到达U3 CD40193的CPU端,对应的Q0、Q1、Q2产生由111~000的二进制减计数,为电机提供转速逐渐递减的驱动信号。当按S2到Q0=0、Q1= 0、Q2=0时,同理U5A输出低电平,U2B禁止CLK通过,U3 CD40193不进行减计数,电机为停转,继续按S2时,电机保持为停止状态不变。此时只能由S1按键操作来改变电机转速。电路中R8、C1的作用是:在 VCC开机接通瞬间,电容C1来不及充电,使U3 CD40193的预置端PL为低电平,将P0、P1、P2、P3的预置数0000异步预置到Q0、Q1、Q2、Q3。即保证在接通电源开机,且没有S1、 S2的按健动作时,电机不会发生误动作。

  CLK产生电路

  CLK产生电路如图3中相应的虚线部分所示。当S1、S2均无按键操作时,A+、A-均为低电平,U4B的输入5脚为低电平,使其输出为高 电平,这时CLK没有时钟脉冲输出,前述1.2的U3 CD40193将保持Q0、Q1、Q2的输出不变,即电机转速不变。当S1、S2之中有任一按键操作时,U4B的5脚为高电平,电路产生频率为1/ (1.4R5C2),即约2Hz的振荡时钟输出,为图3电路提供加/减计数时钟CLK。其中LED1为使用者提示速度变化。其每闪动一次,表示速度增加或 减少一级。

  

 

  图3 操作转换、CLK产生的编解码电路

  无线收发与遥控编解码电路

  为实现图2电路与图3电路之间的无线遥控操作,在Q0、Q1、Q2到A、B、C之间引入无线发射与遥控编码电路,见图3中相应的虚线部分,无线接收与遥控解码电路见图4中相应的虚线部分。

图3中,U1 SC2262为与PT2262有相同功能(减少无用引脚)的CMOS通用遥控编码器,F05E为3~12V供电的、含声表谐振器进行稳频的、可工作在 433MHz或315MHz的射频发射模块,其3脚IN端触发极在无输入信号时不发射。当其触发极有信号输入时,产生触发发射。每次触发便输出一串每秒3 次频率约1kHz的脉冲信号。其发射距离可以由改变R2与F05E上增加天线来改善,在不增加天线,且R2=47kΩ时,发射距离可达 12~15m左右。R2=10kΩ时,在工作频率为433MHz时,F05E上增加18cm的漆包线作为天线时,发射距离可达50m左右。

  其中,D1、D2、C4、C5、R3、R4、R11、Q1构成SC2262的编码输出有效控制,当S1、S2无按键操作时A+、A-为低电 平,Q1不导通,SC2262没有编码输出;有按键操作时,按键信号经C4、C5、R4、R11延时处理后使Q1导通,SC2262对Q0、Q1、Q2的 输入进行编码并输出到F05E发射。C4、C5、R4、R11延时的目的为消除按键的抖动

  图4中,J04V为超再生射频接收模块,SC2272SML3为与前SC2262配合的通用遥控解码IC,其与PT2272ML有相同功 能;均含有DIN端无新信号输入时D0、D1、D2保持前一次内容不变。J04V将接收到的射频信号恢复为数据信号送SC2272SML3解码,得到图2 中U3 74HC138所需的A、B、C信号。R2、D7为接收电路工作指示灯。

  

 

  图4 无线接收与遥控解码电路、档位控制电路和电源管理电路

  接收/电机驱动电路电源管理电路

  接收/电机驱动电路的电源管理电路见图4中相应的虚线部分。当SW1按下时,R3、C3与R4、C4组成两个积分电路,由CD4000系列 的特性知,当CLK(CD4013 PIN3)、R(CD4013 PIN4)电位上升到1/2VCC时,CD4013输出端发生改变。而CLK端到达的时间为SW1按下后的t1,R端到达的时间为SW1按下后的t2,由 图1有t1=R3C3ln2=1(s),t2=R4C4ln2=2.29(s)。即当SW1按下时间t:t1

  结束语

  本电路可以应用在医疗针灸的振动仪电路之中,也可以应用在各种保健电疗设备之中。

关键字:震动

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0419/article_5606.html
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