微型步進(jìn)電機及普通恒頻脈寬調制細分電路

微電機

微電機是微機電系統中的關(guān)鍵執行部件。隨著(zhù)電子技術(shù)和精密加工技術(shù)研究的深入,微電機正朝著(zhù)微型化、多功能化和模塊化方向發(fā)展。同時(shí),微電機材料也不局限于微電子技術(shù)中常用的硅,也包括陶瓷、金屬、復合材料等。如何將這些微小的、材料和性能各異的零件可靠地裝配成完整的微電機產(chǎn)品,是微電機制造中重要的工藝過(guò)程。除了必要的裝配機器人和操作手外,連接技術(shù)是整個(gè)裝配過(guò)程中的核心部分。

膠接是使用膠粘劑把零件連接起來(lái),并且零件表面不熔化的工藝 。相對于微焊接、固相鍵合等微連接方法,微膠接具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn): ①應用范圍廣,能夠膠接同種或不同種材料的零件; ②低的固化溫度,可以避免高溫環(huán)境對微零件造成的尺寸變化、應力不均甚至性能破壞等影響; ③高的固化強度和均勻的應力分布; ④易于實(shí)現密封、傳導或絕緣等附加功能。

微型步進(jìn)電機

微型步進(jìn)電機的基本結構如圖1 所示。電機主要由基體、動(dòng)子和直線(xiàn)導軌組成?；w同時(shí)也充當定子的作用,在其表面有磁極、定子齒、線(xiàn)圈和控制電路;動(dòng)子位于定子的上方,在其下表面有動(dòng)子齒;導軌的作用相當于直線(xiàn)軸承,使動(dòng)子保持在適當的位置。在導軌和動(dòng)子上方有密封用的殼體,動(dòng)子通過(guò)氣隙與周?chē)喔??；w設計尺寸為10mm ×4mm ×1mm ,導軌尺寸為8mm ×1mm ×1mm?；w和導軌采用單晶硅材料,通過(guò)膠接裝配在一起。

對膠接裝配質(zhì)量的要求如下: ①兩根導軌在動(dòng)子運動(dòng)方向上保持平行; ②由于膠粘劑的存在,導軌高度增加不超過(guò)10μm; ③導軌與基體表面保持平行; ④功能區表面不被膠粘劑污染。為此,在基體表面劃分出膠接區用以點(diǎn)膠,膠接區尺寸為900μm ×900μm。

恒頻脈寬調制細分電路

斬波恒流電路用于細分驅動(dòng)時(shí), 需要進(jìn)行改進(jìn), 用一個(gè)階梯電壓來(lái)代替給定電壓uc, 這樣就可以得到階梯電流。在斬波恒流細分電路中, 一種常用的電路為恒頻脈寬調制細分電路, 如圖5 所示, 其工作原理如下:

當D/A 轉換器輸出ua 不變時(shí), 恒頻信號CLK 的上升沿使D 觸發(fā)器輸出高電平ub, 開(kāi)關(guān)T 導通, 繞組中電流上升, 傳感器輸出電壓增加到大于ua 時(shí), 比較器輸出低電平, 使D 觸發(fā)器輸出高電平, T 導通, 繞組中電流重新上升。這樣的過(guò)程反復進(jìn)行, 繞組電流波頂呈鋸齒形。因為CLK 頻率較高( 20KHz) , 鋸齒波波紋很小。當ua 上升突變時(shí), 取樣電阻上壓降小于ua, 電流有較長(cháng)的上升時(shí)間, 電流幅值大幅增長(cháng), 上升了一個(gè)階級, 如圖6 所示。

同樣, 當ua 下降突變時(shí), 取樣電阻的壓降有較長(cháng)時(shí)間大于ua, 比較器輸出低電平, CLK 的上升沿立即使D 觸發(fā)器的輸出高電平清零。電源始終被切斷, 使電流大幅下降, 到新的階級為止。以上過(guò)程重復進(jìn)行, ua 的每一次突變, 就會(huì )使轉子轉過(guò)一個(gè)細分部。而電壓參考值由數字信號設定, 十分適合于微機控制。