CN1012595B - 电磁驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种电磁驱动电路，它包括：一用以检测和驱动一永久磁铁的线圈；一用以在该线圈的感生电压超过一基准电压时产生一输出的比较器；一用以根据该比较器的输出的生成产生一驱动脉冲串的脉冲发生器；一响应该驱动脉冲串以将驱动电流馈至该线圈的驱动器；以及一响应该比较器的输出的中断，以中断该脉冲发生器的驱动脉冲串的产生的控制器。永久磁铁由单个线圈来检测和驱动，因此，当线圈的感生电压超过基准值时比较器可产生输出，而在该输出产生期间产生驱动脉冲串，以馈送驱动电流至该线圈。该线圈始终能在感生电压的最高点有效地受激励，而且该永久磁铁能以稳定的振幅受驱动。于是，只要通过改变基准电压就能容易地调节幅度。

Description

本发明涉及一种用于驱动摆锤或诸如此类的物体的电磁电路。

例如，在图中示出了一带有一线圈的用以检测和驱动钟摆的驱动电路。此驱动电路的工作将在下面叙述。如图5A所示，当摆的永久磁铁M接近线圈L₂时，这线图L₂以推斥磁铁M的方向感生一电压V₁（如图6A所示）。当线圈L₂变得面对磁铁M时，如图5B所示，便没有感生电压。当线圈L₂离开磁铁M时，如图5C所示，它以吸引磁铁M的方向感生一电压V₂（如图6A所示）。

这样感生的电压是在图4的P端产生的。如果感生电压超过一基准电压v_r时，晶体管T₂被截断，而晶体管T₁接通，因此驱动电流流入线圈L₂。这晶体管T₁的导通时间t₄是由电容器C和电阻器R₁来确定的。

为了有效地驱动磁铁M，在吸引驱动的情况下最好是在图5A的定时，即在感生电压V的最高点（如图6A所示），驱动磁铁M。所以，为了满足这条件，要适当地设定基准电压v_r和驱动时间t₄。

假使摆锤受到驱动，其驱动定时和时间通常因摆杆的长度或其摆动角的大小而是不同的。

然而，在上述的电路中，驱动时间是唯一地由时间常数来确定的，该时间常又由电容器C和电阻器R₁确定。这使得需要每次根据摆杆的长度或摆动角来调整时间常数。

另一方面，为了改变驱动定时，必须适当地调节基准电压v_r。

例如，如果使用如图6A所示的情况的相同的摆而减小摆动角的话，则感生电压会有一减小的幅度和轻度的变化。在这种情况下，必须调整 基准电压v_r以调整驱动定时。而且，必须在一较上述在感生电压的最高点的时间为长的时间t₅中向线圈馈送驱动电流。为此需要，电容器C和电阻器R₁的时间常数必须改变。

在这情况下，如果驱动时间被设定为较最佳值t₄为大的值时（如图6A中虚线曲线所示），则例如，摆动角会大过需要，且驱动电流也将在相反极性的感生电压V₂产生的定时下流动，因此是浪费的。

另一方面，如果驱动时间在图6B情况下设定在较最佳值t₅为小的值（如虚线曲线所表示），将不会建立必要的驱动功率使摆停止。

假使摆杆具有不同的长度，也要求作类似的调整，继之也有类似的缺点。

因此，在现有技术的电路中，电路的时间常数和基准电压两者必须每次根据摆动角的大小和摆杆的长度来调整。而且，当这些调整错误时，所产生的缺点是浪费电流的流量和摆的停止。

上面给出现有技术电路结构的说明，而其最大的缺点是不能将电路结构集成化。

本发明的一主要目的是提供一电磁驱动电路，除了一线圈外其电路结构能够集成化。

因此，本发明的一个目的是提供这样一种带有一单线圈的用以检测和驱动一永久磁铁的电磁驱动电路，它能有效地完成驱动而不浪费电流流量以稳定所需的幅度，而且即使在不同摆动周期的情况下也能使驱动自动地最佳化。

根据本发明的主要特点，提供了一种电磁驱动电路，该电路包括：一个用以检测和驱动一个永久磁铁的线圈;一个用以在所述线圈的感生电压超过一基准电压时产生一输出的比较器;一个用以根据所述比较器的输出的生成产生一驱动脉冲串的脉冲发生器;一个响应所述驱动脉冲串以将驱动电流馈至所述线圈的驱动器;以及一个响应所述比较器的输 出的中断，以中断所述脉冲发生器的驱动脉冲串的产生的控制器。

根据本发明的另一个特点，提供了一种电磁驱动电路，该电路包括：一个用以检测和驱动一个永久磁铁的线圈;一个用以在所述线圈的感生电压超过一基准电压时产生一输出的比较器;一个用以根据所述比较器的输出的生成产生一驱动脉冲串的脉冲发生器;一个响应所述驱动脉冲串以将驱动电流馈至所述线圈的驱动器;一个用以在所述驱动脉冲串的产生已经开始以后将所述比较器的基准电压改变的转换开关;以及一个响应所述比较器的输出的中断以中断所述脉冲发生器的驱动脉冲串的产生的控制器。

总之，根据本发明的电磁驱动电路，设有一个用以当线圈的感生电压超过一基准电压时产生一输出的比较器，该线圈用以检测和驱动一永久磁铁。也设有一个用以根据比较器的输出的生成产生一驱动脉冲串的脉冲发生器。一驱动电流根据该驱动脉冲串被馈至该线圈，该脉冲串又根据比较器的输出的中断而被中断。使得在驱动中断时的基准电压不同于驱动开始的基准电压，以实现一个更适当的驱动。

从下面参阅附图所作的说明，将会明白本发明的其他的目的、特点和优点，其中：

图1是表示根据本发明的一个实施例的一个逻辑电路图;

图2和图3是用以说明图1的逻辑电路工作的电压波形示意图;

图4是表示现有技术电磁驱动电路的一个实例的一电路图;

图5是用以说明永久磁铁和线圈之间位置关系的一简图;以及

图6是用以说明图4的电磁驱动电路的工作的电压波形示意图。

本发明将参阅附图结合其实施例在下面说明。

在图1中，字母V_r表示一基准电压源，该基准电压源被设定在图2a的基准电压v_r。字母CM表示一个用以在线圈L₁的感生电压超过基准电压v_r时产生一输出的比较器。字母G₁和G₂表示门电路，而字母F表示一个 与门电路G₁和G₂一起构成一个控制器的触发器。字W₁和W₂表示一起构成一个脉冲发生器的冲息（one-shot）脉冲发生器。这些冲息脉冲发生器W₁和W被分别设定有输出脉冲宽度t₁和t₂。字母IN表示倒相器，而字母S表示构成一驱动器的一晶体管。

下面将参阅图2叙述这样构成的电磁驱动电路的工作。当比较器CM不产生输出时，冲息脉冲发生器W₁和W₂由门电路G₁的输出分别置位和复位。

在这状态下，当线圈L的感生电压超过基准电压v_r时（如图2a所示），比较器CM产生其输出（如图2b所示），通过门电路G₁将冲息脉冲发生器W₁和W₂从它们的置位和复位状态释放。结果，冲息脉冲发生器W的输出在经过时间t₁后被倒转至“0”（如图2d所示），以致冲息脉冲发生器W₂被触发，由其输出端产生一具有宽度为时间t₂的脉冲串。于是，冲息脉冲发生器W₁和W₂由冲息脉冲发生器W₁的输出端产生一图2d所示的驱动脉冲串。触发器F由这驱动脉冲串的第一脉冲的上升沿触发，该触发器的输出端Q被保持在“1”（如图2e所示）。结果，门电路G₁的输出在比较器CM的输出产生时和以后被保持在“1”，如图2c所示。并且通过门电路G₂产生该驱动脉冲串，如图2f所示。晶体管S由这驱动脉冲串导通，因此驱动电流流经线图L₁。

该驱动脉冲串被馈至触发器F的时钟输入端，因此比较器CM的输出状态按照该驱动脉冲串的上升沿来判断。结果，当比较器CM产生其输出时，这驱动脉冲串一直被产生，以激励线圈L₁。

相反地，当上述感生电压下降至基准电压v_r以下，以至比较器CM中断其输出的产生时，触发器F的输出端被该驱动脉冲的第一上升沿倒转至“0”，这在该中断以后发生。然后，该驱动脉冲串以及相应地线圈L₁的激励被中断。

正如上面所叙述过的那样，当感生电压超过基准电压v_r时，驱动电 流会流经线圈。结果，驱动始终能在感生电压的最高点有效地完成，且能稳定在一个恒定的摆动角。更准确地说，感生电压的曲线对于小的摆动角来说较平缓，以致驱动时间t_a被延长（如图3中A所示），但对于较大的摆动角来说曲线变陡（如图3中B所示），以致驱动时间t_p被缩短。这样，达到自动控制以将摆动角稳定在恒定值。

而且，对于具有不同摆动周期（或不同长度的摆杆）的摆来说，也能自动地完成最佳驱动。

顺便说，虽然在上述说明中省略了，冲息脉冲发生器W₂的输出宽度t₂是如下那样被设定的。因为线圈L₁由驱动脉冲串激励，当脉冲串被中断时，通常将发生1毫秒的跳动r。由于在该跳动期间线圈L₁的感生电压是不稳定的，如果在该跳动期间产生后来的驱动脉冲，则可能产生误动作，因此比较器CM的输出由触发器F来判断。所以，为了在感生电压稳定之前不会产生后来的驱动脉冲，冲息脉冲发生器W₂的输出宽度t₂被设定在几个毫秒。

顺便说，在线圈被激励的情况下，即使在有几毫秒驱动停止时间的情况下永久磁铁的激磁也不会被反向地影响而是能被忽略掉。

在上述的实施例中，用以确定驱动起始定时和驱动中断定时的基准电压被设定为公共值v_r。然而，可以使该两定时不同以调节驱动结束定时。例如通过使用可变电压型的基准电压源和通过用触发器F的输出将电压值改变至v_r1（如图2a所示），不会产生尾随的驱动脉冲。可以完成驱动时间的较细调节。

一般地说，感生电压的幅度受供给电压的波动的影响。感生电压幅度的任何波动将导致定时（在此定时超过了基准电压）的漂移，以引起驱动定时和时间周期的波动。所以，为了减小电源波动的影响，基准电压可以设定在这种相当低的值，以便承受来自电源波动的小的影响，因此比较器的输出可通过一延迟电路延迟一个恒定时间，使得从该延迟的 时刻开始驱动。例如，如图2a所示，基准电压设定在一较低的值v_r2，以致当感生电压超过电压v_r2时由比较器产生的输出可以通过延迟电路（虽然未示出）来延迟，且以延迟时间t₃馈送至触发器F和门电路G₁。这样，就可以减小来自电源电压波动的影响，而且在最佳的定时和以最佳驱动时间来激励线圈。

根据本发明，永久磁铁可由单个线圈来检测和驱动，因此当线圈的感生电压超过基准值时比较器可产生输出，而在该输出产生期间产生驱动脉冲串，以馈送驱动电流至该线圈。结果，除了线圈以外该结构可以集成化。而线圈始终能在感生电压的最高点有效地受激励，以及永为磁铁能以稳定的振幅受驱动。换言之，对于较小的摆动角来说驱动力被增加，而对于较大的摆动角则缩短了驱动时间，这样具有自动控制作用，以将摆动角稳定于恒定值。而且，只要通过改变基准电压就能容易地调节幅度。

况且，能在最佳定时和以最佳的驱动时间来自动地驱动具有不同固有周期的摆。

而且，在比较器产生输出以后，通过改变基准电压，能调节驱动中断的定时，以改善驱动时间的控制。

Claims (2)

1、一种电磁驱动电路，包括：

一个用以检测和驱动一个永久磁铁的线圈；

一个用以产生基准电压的可调基准电压源；

一个响应在所述线圈中通过所述永久磁铁所感应的电压以及响应所述基准电压，在所述线圈的感应电压超过所述基准电压时产生输出信号的比较器；以及

一个用以响应来自所述比较器的所述输出信号而产生驱动脉冲串，以及响应所述输出信号的的消失而中止所述驱动脉冲串的脉冲发生器；

其特征在于：

一个用以使所述可调基准电压源的基准电压在所述驱动脉冲串开始发生后升高，以及用以使所述基准电压在来自所述比较器的所述输出信号消失后降低的转换开关。

2、一种电磁驱动电路，包括：

一个用以检测和驱动一个永久磁铁的线圈;

一个用以产生基准电压的可调基准电压源;

一个响应在所述线圈中由所述永久磁铁所感应的电压以及响应所述基准电压，在所述线圈的感应电压超过所述基准电压时产生输出信号的比较器;以及

一个用以产生驱动脉冲串的脉冲发生器;

其特征在于，所述基准电压以足够的驱动起始定时被设定为低于所述线圈的感应电压;

一个用以使所述比较器的所述输出信号延迟的延迟电路;

所述脉冲发生器响应所述延迟电路的输出信号、以足够的驱动起始定时产生所述驱动脉冲串，以及响应所述输出信号的消失而中止所述脉冲串;以及

一个用以使所述可调基准电压源的基准电压在所述驱动脉冲串开始发生后升高，以及用以使所述基准电压在来自所述比较器的所述输出信号消失后降低的转换开关。

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