微型步進(jìn)電機(jī)及普通恒頻脈寬調(diào)制細(xì)分電路

微電機(jī)

微電機(jī)是微機(jī)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵執(zhí)行部件。隨著電子技術(shù)和精密加工技術(shù)研究的深入,微電機(jī)正朝著微型化、多功能化和模塊化方向發(fā)展。同時,微電機(jī)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(fù)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(jī)產(chǎn)品,是微電機(jī)制造中重要的工藝過程。除了必要的裝配機(jī)器人和操作手外,連接技術(shù)是整個裝配過程中的核心部分。

膠接是使用膠粘劑把零件連接起來,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優(yōu)點: ①應(yīng)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(yīng)力不均甚至性能破壞等影響; ③高的固化強(qiáng)度和均勻的應(yīng)力分布; ④易于實現(xiàn)密封、傳導(dǎo)或絕緣等附加功能。

微型步進(jìn)電機(jī)

微型步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。電機(jī)主要由基體、動子和直線導(dǎo)軌組成?；w同時也充當(dāng)定子的作用,在其表面有磁極、定子齒、線圈和控制電路;動子位于定子的上方,在其下表面有動子齒;導(dǎo)軌的作用相當(dāng)于直線軸承,使動子保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在?dǎo)軌和動子上方有密封用的殼體,動子通過氣隙與周圍元件相隔?；w設(shè)計尺寸為10mm ×4mm ×1mm ,導(dǎo)軌尺寸為8mm ×1mm ×1mm?；w和導(dǎo)軌采用單晶硅材料,通過膠接裝配在一起。

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

恒頻脈寬調(diào)制細(xì)分電路

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

當(dāng)D/A 轉(zhuǎn)換器輸出ua 不變時, 恒頻信號CLK 的上升沿使D 觸發(fā)器輸出高電平ub, 開關(guān)T 導(dǎo)通, 繞組中電流上升, 傳感器輸出電壓增加到大于ua 時, 比較器輸出低電平, 使D 觸發(fā)器輸出高電平, T 導(dǎo)通, 繞組中電流重新上升。這樣的過程反復(fù)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(dāng)ua 上升突變時, 取樣電阻上壓降小于ua, 電流有較長的上升時間, 電流幅值大幅增長, 上升了一個階級, 如圖6 所示。

同樣, 當(dāng)ua 下降突變時, 取樣電阻的壓降有較長時間大于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。以上過程重復(fù)進(jìn)行, ua 的每一次突變, 就會使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個細(xì)分部。而電壓參考值由數(shù)字信號設(shè)定, 十分適合于微機(jī)控制。