專利名稱：無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速方法及裝置，特別涉及用于手機的無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速方法及裝置。
背景技術：
目前已普遍將直流振動電機應用于手機來電提示，且直流振動電機的尺寸也越來越小。為了獲得有效的振感，要求電機的額定轉速達10000轉/秒，但傳統電機的電刷結構在高速換向過程中因機械摩擦產生的火花及其電磁輻射，除了影響其使用壽命外，在某些場合(如飛機，礦井和加油站等)還會帶來極嚴重的安全隱患。直流無刷電機雖可避免這些隱患，卻受到微型電機內部安裝空間及成本方面的制約。對固定轉速和固定負載的振動電機而言，采用直流無刷無傳感器電機的開環控制能有效克服此類弊端，但必需解決上電后電機需快速到達10000/秒的額定轉速要求，并還需解決電機從靜止狀態啟動開始直到達到額定轉速穩定工作的各個階段中，電機定子各相繞組的相電流都能隨轉子位置變化而按一定次序準確換向，將電源的功率源源不斷地分配給電機定子上各相繞組，從而使電機產生持續不斷的轉矩。
發明內容
本發明的目的在于提供一種無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置，確保換相信號能準確跟隨轉子位置變化，堵絕電機在開環控制條件下的失步現象，以滿足所述電機在上電后不到一秒的時間內加速到近萬轉/每分鐘的額定轉速的需要。
本發明所提供的一種無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置，其特征是，包括可預置1/N分頻器、臺階維持分頻器、速度臺階計數器、數據比較器、禁止門以及定時器，其中，所述的可預置1/N分頻器分別與定時器、速度臺階計數器，數據比較器和禁止門相連，臺階維持分頻器分別與禁止門和速度臺階計數器相連，數據比較器與禁止門相連。可預置1/N分頻器，用于產生頻率獲階梯式加速遞增的全“0”輸出脈沖；禁止門，用于向臺階維持分頻器傳輸信號；臺階維持分頻器，用于確保電機每次加速所需的維持時間；速度臺階計數器，用于累計及指示電機最新的加速進程；數據比較器，用于鑒別電機是否到達預定轉速；定時器，用于產生時鐘信號。
上述的無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置，其中對電機驅動采用開環控制，其驅動信號為一階梯式遞進加速的變頻信號。
本發明是根據所述電機具有永磁式同步電機的特點，按照預先的設定使其加速特性受控于驅動脈沖頻率的變化，即通過對可預置1/N分頻器產生的全“0”輸出脈沖的循環操作，使其頻率在上電后的短時間內獲得階梯式的加速遞增，以滿足所述電機在上電后不到一秒的時間內加速到近萬轉/每分鐘的額定轉速的需要。同時，本發明對電機驅動采用開環控制，其驅動信號為一階梯式遞進加速的變頻信號，確保換相信號能準確跟隨轉子位置變化，堵絕電機在開環控制條件下的失步現象。
圖1是本發明的電路框圖；圖2是本發明的電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1～2所示，本發明，即無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置，包括可預置1/N分頻器1、臺階維持分頻器2、速度臺階計數器3、數據比較器4、禁止門5以及定時器6，各單元電路均采用Motorola的邏輯芯片。
可予置1/N分頻器1，用于產生頻率獲階梯式加速遞增的全“0”輸出脈沖，它由二塊的四位可預置減法計數器芯片MC14526(U2，U3)組成的循環可變周期的8位可予置1/N分頻器，其分頻系數為1≤N≤255。其時鐘輸入端與定時器6的輸出端相連接，因此上電后所述電機的啟動轉速可由定時器輸出頻率fin與可預置1/N/分頻器預置值的商來控制。其全“0”輸出脈沖輸出端與其置數使能端PE以及禁止門5的信號輸入端相連接，此全“0”輸出脈沖同時也被作為本加速裝置的輸出。此外，由于可預置1/N分頻器1的預置輸入端D0～Dn與速度臺階計數器3的輸出端Q0～Qn輸出端相連接，所以每當本加速裝置輸出全“0”輸出脈沖時又將所述速度臺階計數器3新的累計結果作為新一輪循環計數的初始值置入可預置1/N分頻器1。
禁止門5，用于向臺階維持分頻器傳輸信號，其輸出端和臺階維持分頻器2的時鐘輸入端相連接，該禁止門5為與非電路(U8A)。
臺階維持分頻器2，用于確保電機每次加速所需的維持時間，其輸出端與速度臺階計數器3端輸入端相連接，電機加速進程中每一臺階的速度維持時間由其分頻級數來控制，其采用七位兩分頻芯片MC14024(U4)。
速度臺階計數器3，用于累計及指示電機最新的加速進程，其輸出端Q0～Qn輸出端又與數據比較器4的Q組輸入端Q0～Qn相連接，其采用8位計數器芯片MC14040(U5)。
數據比較器4，用于鑒別電機是否到達預定轉速。采用八位數據比較器芯片MC74ACT521(U6)。它的輸出端與禁止門5的控制端相連。上電復位后比較器4的輸出置禁止門5無效，允許可預置1/N分頻器1的全“0”輸出脈沖到達速度維持計數器2的時鐘輸入端。當其Q組輸入Q0～Qn和對應于電機額定轉速的P組輸入P0～Pn一致時，其輸出置禁止門5為有效，使速度維持分頻器2的時鐘信號(即上述可預置1/N分頻器1產生的全“0”輸出脈沖)被禁止輸入，此時所述電機亦已從中速起動后快速到達較高的額定轉速。
定時器6，用于產生時鐘信號，采用Motorola的時基電路芯片1555(U1)以產生時鐘信號。
靜態8D寄存器采用MC74HC533(U7)芯片。
P0～P7為時鐘信號階梯式加速電路的加速系數P的輸入端口，該系數需根據不同電機的啟動特性進行設置。上電后電阻R1、電容C1產生的復位信號將U2，U3，U4，U5清零，由于加速系數P的存在使U6的19腳輸出高電平，禁止門U8A被打開。(U2，U3)的置數允許端PE端和低位的全“0”輸出端連在一起，因此在第一個循環當第一個時鐘脈沖來到后就使其全“0”輸出信號脈沖經U7暫存及反相后將U2和U3(第5腳，第11腳，第14腳，第2腳)的預置端都置為全1，U2，U3首次從255開始作減法計數。U2，U3經過255個時鐘周期被減到全0時，U2第12腳的全“0”端輸出一個脈沖，并通過U8A輸入到U4。U4分頻后在其第6腳QD端的輸出電平維持了16個上述全“0”脈沖的周期，再由低變高，使U5的計數值從復位時的0遞增到1。顯然在啟動時通過上述的第一個循環中，頻率受控于定時器輸出頻率fin與可預置1/N/分頻器全“0”值的補數的商的驅動脈沖已經由U2第12腳的全“0”端輸出了16個脈沖，換言之所述電機的啟動轉速在第一循環被U4維持了16個fin的脈沖周期。從而保證所述振動電機在階梯式遞進加速進程中獲得必要的平穩過渡的時間，并使下一循環時U2，U3的置數端狀態發生一次變化從255變為254(n＝254)。這樣周而復始，n從255逐級遞減直到數據比較器U6的Q0～Q7與P0～P7相對應的預置值相等，U6第19腳產生的低電平才將門U8A封鎖，導致U4，U5停止分頻和計數，這樣就使得U2，U3按照業已穩定的預置數循環減法計數，輸出脈沖信號也將始終維持fo＝fin/n關系，同時電機也從起動、逐級遞進加速直到進入預置穩定轉速。fo從啟動時為fo/255到恒定輸出fo＝fin/n。其起始頻率和穩定頻率比可達5倍以上，電機的起始頻率可通過改變fin來調節。
本發明公開一種無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速方法及裝置，通過將可預置1/N分頻器的全“0”輸出脈沖進行分頻維持再作累積計數，所述溢出脈沖在作為本加速裝置輸出的同時也不斷將臺階累計結果作為新一輪的預置值反饋至所述1/N分頻器，而其頻率也從中得到了進一步的提升，如此循環直到速度臺階計數器輸出結果和預設的額定轉速等效值相同為止。1/N分頻器輸出信號fo也維持固定頻率工作，而電機亦從中速起動后快速遞進到達較高的額定轉速。本發明對電機驅動采用開環控制，其驅動信號為一階梯式遞進加速的變頻信號，以確保換相信號能準確跟隨轉子位置變化，堵絕電機在開環控制條件下的失步現象。
權利要求
1.一種無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置，其特征是，包括可預置1/N分頻器、臺階維持分頻器、速度臺階計數器、數據比較器、禁止門以及定時器，其中，所述的可預置1/N分頻器分別與定時器、速度臺階計數器，數據比較器和禁止門相連，臺階維持分頻器分別與禁止門和速度臺階計數器相連，數據比較器與禁止門相連，可預置1/N分頻器，用于產生頻率獲階梯式加速遞增的全“0”輸出脈沖；禁止門，用于向臺階維持分頻器傳輸信號；臺階維持分頻器，用于確保電機每次加速所需的維持時間；速度臺階計數器，用于累計及指示電機最新的加速進程；數據比較器，用于鑒別電機是否到達預定轉速；定時器，用于產生時鐘信號。
2.如權利要求1所述無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置，其特征在于對電機驅動采用開環控制，其驅動信號為一階梯式遞進加速的變頻信號。
全文摘要
一種無刷無傳感器振動電機階梯式遞進加速裝置，包括可預置1/N分頻器，用于產生頻率獲階梯式加速遞增的全“0”輸出脈沖；禁止門，用于向臺階維持分頻器傳輸信號；臺階維持分頻器，用于確保電機每次加速所需的維持時間；速度臺階計數器，用于統計及指示電機最新的加速進程；數據比較器，用于鑒別電機是否到達預定轉速；定時器，用于產生時鐘信號。本發明是根據所述電機具有永磁式同步電機的特點，按照預先的設定使其加速特性受控于驅動脈沖頻率的變化，確保換相信號準確跟隨轉子位置變化，杜絕電機在開環控制條件下的失步現象，以滿足所述電機在上電后不到一秒的時間內加速到近萬轉/每分鐘的額定轉速的需要。
文檔編號H02P6/08GK1797930SQ20041009930
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月30日 優先權日2004年12月30日
發明者鄭賢芳, 顧鵬程, 傅文波 申請人:上海貝嶺股份有限公司