[發(fā)明專利]用于步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810513331.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN108448927A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 叢君狀;邢健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 多場(chǎng)低溫科技（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H02N2/02
• 分類號(hào): H02N2/02;H02N2/06;H02N2/04
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務(wù)所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

本發(fā)明涉及用于步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)。根據(jù)一實(shí)施例，提供一種用于步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)，所述步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置包括用于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的壓電陶瓷模組，所述控制系統(tǒng)包括：充電電路，通過第一開關(guān)連接到所述壓電陶瓷模組以對(duì)其進(jìn)行充電；放電電路，通過第二開關(guān)連接到所述壓電陶瓷模組以對(duì)其進(jìn)行放電；以及開關(guān)控制單元，連接到第一和第二開關(guān)，配置為控制第一和第二開關(guān)的導(dǎo)通和截止，以在充電和放電之間進(jìn)行切換。本發(fā)明的控制系統(tǒng)能夠改善壓電陶瓷模塊的驅(qū)動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)控制，因此能應(yīng)用于各類包括壓電陶瓷模組的步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及驅(qū)動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，更特別地，涉及一種用于步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)，其能夠通過兩個(gè)單獨(dú)的通道對(duì)步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置中的壓電陶瓷模塊進(jìn)行充電和放電，從而大大提高驅(qū)動(dòng)效率。

背景技術(shù)

常見的步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置等，其中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置利用壓電陶瓷的形變來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，具有步長(zhǎng)小、精度高等特點(diǎn)，因此常用于需要精密步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，并且能夠應(yīng)用于低溫、磁場(chǎng)或真空等特殊環(huán)境中。

同屬于本申請(qǐng)人的2017年12月28日提交的題為“步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置和包括該驅(qū)動(dòng)裝置的應(yīng)變施加裝置”的中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)201721879297.9中公開了一種包括壓電陶瓷模塊的步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)在正反方向上的特定步長(zhǎng)連續(xù)驅(qū)動(dòng)，具有精度高、驅(qū)動(dòng)距離大等優(yōu)點(diǎn)。在這樣的系統(tǒng)中，需要對(duì)壓電陶瓷模塊進(jìn)行連續(xù)的充放電，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)移動(dòng)。充電過程可以緩慢進(jìn)行，以使得壓電陶瓷模塊緩慢形變，帶動(dòng)動(dòng)子一起移動(dòng)；放電過程則需要快速進(jìn)行，以使得壓電陶瓷模塊快速恢復(fù)至原形或者甚至反向形變，而動(dòng)子基本不會(huì)回撤。這樣，即可實(shí)現(xiàn)沿一方向的連續(xù)移動(dòng)。

在常規(guī)的控制電路中，用同一電源和電路路徑對(duì)壓電陶瓷模塊進(jìn)行充放電操作。當(dāng)進(jìn)行快速放電操作時(shí)，需要電路承受較大的放電電流，而受到電路的最大承載電流的影響，難以以期望的速度進(jìn)行放電操作，導(dǎo)致放電效率低下。當(dāng)壓電陶瓷模塊的電容較大時(shí)，這個(gè)問題變得更為嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)效率大大降低。

因此，仍需要一種控制系統(tǒng)，其能夠改善包括壓電陶瓷模塊的步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種用于包括壓電陶瓷模塊的步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)，其能夠改善壓電陶瓷模塊的驅(qū)動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)控制。

根據(jù)一示例性實(shí)施例，提供一種用于步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)，所述步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置包括用于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的壓電陶瓷模組，所述控制系統(tǒng)包括：充電電路，通過第一開關(guān)連接到所述壓電陶瓷模組以對(duì)其進(jìn)行充電；放電電路，通過第二開關(guān)連接到所述壓電陶瓷模組以對(duì)其進(jìn)行放電；以及開關(guān)控制單元，連接到所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)，所述開關(guān)控制單元配置為控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的導(dǎo)通和截止，以在充電和放電之間進(jìn)行切換。

在一些示例中，所述開關(guān)控制單元配置為：使所述第一開關(guān)導(dǎo)通并且使所述第二開關(guān)截止，以使所述充電電路對(duì)所述壓電陶瓷模組進(jìn)行充電；以及使所述第一開關(guān)截止并且使所述第二開關(guān)導(dǎo)通，以使所述放電電路對(duì)所述壓電陶瓷模組進(jìn)行放電。

在一些示例中，所述充電電路包括充電電源，其通過所述第一開關(guān)連接到所述壓電陶瓷模組，所述放電電路包括放電電源，其通過所述第二開關(guān)連接到所述壓電陶瓷模組。

在一些示例中，所述充電電源包括模擬信號(hào)發(fā)生器，其生成模擬充電信號(hào)以對(duì)所述壓電陶瓷模組進(jìn)行充電。

在一些示例中，所述放電電源包括地或者恒壓源。

在一些示例中，所述模擬充電信號(hào)是鋸齒波信號(hào)。

在一些示例中，所述鋸齒波信號(hào)包括低電平保持區(qū)間、上升沿、高電平保持區(qū)間、以及下降沿，所述上升沿的斜率小于所述下降沿的斜率。