超聲波電動機(jī)是近二十年來新發(fā)展起來的新型電機(jī)，它不同于傳統(tǒng)的繞線式電機(jī)，由壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動,通過定轉(zhuǎn)子之間的摩擦力傳遞能量，驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動而對外做功。

 
優(yōu)點(diǎn)

它具有結(jié)構(gòu)簡單低速大轉(zhuǎn)矩?zé)o電磁干擾功率密度大斷電自鎖控制響應(yīng)快等傳統(tǒng)電機(jī)所無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器精密僅器僅表辦公自動化設(shè)備智能機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

由于超聲波電動機(jī)控制響應(yīng)快斷電自鎖關(guān)斷后的轉(zhuǎn)角很小，因此可通過外部傳感器直接關(guān)斷，適合作為控制型步進(jìn)電機(jī)使用。

 
霍爾元件在系統(tǒng)中的應(yīng)用
 
我們使用霍爾元件作為超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置檢測器，它在電機(jī)控制中通常用于檢測磁體的有無，以此反映被測物體的位置關(guān)系。但是因?yàn)檫@里的電機(jī)尺寸較小， 對磁鋼的設(shè)計(jì)和加工精度要求高，很難滿足要求。如圖1所示的裝置，裝置材料為鐵，其中突起部分我們定義為“齒”，共8

個(gè)，在空間位置上相差45^o；均勻分布于電機(jī)轉(zhuǎn)子上。利用霍爾元件檢測齒的邊緣，作為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的反饋信號。


我們選擇使用的是華芯霍爾元件HX6689，只有電源輸入及地輸出三個(gè)管腳。本設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含有：霍爾傳感器、電壓調(diào)節(jié)器溫度補(bǔ)償電路放大器施密特觸發(fā)器和集電極開路輸出單元等。它的功能為對鐵質(zhì)物體的靠近和離開而引起的磁場變化作出反應(yīng)而輸出數(shù)字信號。該霍爾元件

主要用于齒輪檢測位置檢測及電機(jī)調(diào)速等場合。


當(dāng)鐵質(zhì)的齒邊緣靠近或離開重爾元件時(shí)，由于鐵質(zhì)材料對磁場的影響使兩個(gè)霍爾傳感器感應(yīng)到的磁場強(qiáng)度不同，它們的輸出信號也不同，經(jīng)片內(nèi)信號處理電路處理后輸出高電平。同理，當(dāng)鐵質(zhì)的齒邊緣離開霍爾元件時(shí)，它輸出低電平。因此，實(shí)時(shí)檢測輸出信號，以檢測到信號

的上升沿，作為電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過了45^o 角的標(biāo)志。

 
由于霍爾元件片內(nèi)集成有溫度補(bǔ)償電路和施密特觸發(fā)器，使檢測結(jié)果受有效工作氣隙的變化和溫度變化而引起的霍爾傳感器動作點(diǎn)的變化的影響減到最小，保證檢測結(jié)果有較高的精度。

系統(tǒng)中的核心元件為DSP芯片，主要完成:：生成驅(qū)動行波型超聲波電動機(jī)旋轉(zhuǎn)所需的兩組頻率可調(diào)、相位差可調(diào)的PWM信號；實(shí)時(shí)檢測霍爾元件的輸出信號，判斷電機(jī)是否轉(zhuǎn)過45^o 角，完成定位控制。