CN110739889B - 一种电磁驱动微型电机的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁驱动微型电机的驱动装置，包括主控模块、信号调变模块、全桥驱动电路、振镜模块和感应模块；所述主控模块用于发送PWM信号，并可接收所述感应模块的反馈信号；所述信号调变模块将主控模块发送的PWM信号进行转换和放大，使得驱动信号变成可以驱动所述全桥驱动电路的驱动信号；本发明通过设置感应模块实时反馈驱动电机的状态，能够提供准确的电机工作状态信息；振镜模块可以实现正转和反转角度分别调整；通过主控模块和信号调变模块可以实现自动扫频；第二光电感应器可以替换为扫描镜，结构更简单，成本更低。

Description

一种电磁驱动微型电机的驱动装置

技术领域

本发明涉及微型电机驱动领域，尤其涉及一种电磁驱动微型电机的驱动装置。

背景技术

微型马达是体积、容量较小，输出功率一般在数百瓦以下的电机和用途、性能及环境条件要求特殊的电机，现有的数码扫描系统，打印、复印、雷达领域中微型电机的应用较多。

如现有的激光扫描仪由两个微型电机，反射镜片，聚焦镜片组成。两个反射镜片分别通过安装架与电机的转动轴平行安装，每个电机的垂直轴面上固定一个弹簧固定架；弹簧固定在弹簧固定架和安装架之间。使用时，操作人员根据需要，选定驱动电机的电压幅值、递增值和周期，以得到多种不同的扫描图形。现有的激光扫描仪依靠电机转动反射镜控制光束转向角度，且激光光路需要通过两个反射镜片，难以得到很高的控制精度和扫描速度。激光扫描仪通过改变反射镜片来控制激光束方向，尤其对于中红外波段激光，反射时损耗较大。

所以传统的微型马达的驱动方法是给定一个电压信号，马达由于自身的构造和特性决定，在给定电压下以某一特定的转速运转，如公开号为US20160254736A1公开的一种微型电机。

现有的微型马达的驱动方法为在控制伺服电机精度上具有深远的发展，如公开号为US20100156336A1公开的一种伺服电机的低速控制方法，能够从伺服电机获取速度信号并对速度信号进行编码以输出低分辨率编码信号；通过设置插入计算单元，能够通过插值操作从要编码的编码器接收低分辨率编码信号，以将低分辨率编码信号转换成高分辨率编码信号从其输出；通过设置插伺服控制芯片，能够设定内部参数，并从插入计算单元接收高分辨率编码信号，并通过计算处理进行处理，以输出开关控制指令；电源模块能够从伺服控制芯片接收开关控制指令，然后将其发送到伺服电机，以调节伺服电机的运行速度，但是马达的工作状态，如转速、位置无法确切的获知。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明提出一种可以及时提供电机运转工作状态的反馈信息的微型马达驱动方法，可以及时修正马达的工作状态，提高产品的一致性；同时，可以实现马达的正转和反转独立调整，提高马达安装工艺窗口的电磁驱动微型电机的驱动装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电磁驱动微型电机的驱动装置；

包括主控模块、信号调变模块、全桥驱动电路、振镜模块和感应模块，

所述主控模块用于发送PWM信号，并可接收所述感应模块的反馈信号；

所述信号调变模块将主控模块发送的PWM信号进行转换和放大，使得驱动信号变成可以驱动所述全桥驱动电路的驱动信号；

所述全桥驱动电路接受来自信号调变模块的驱动信号，把驱动信号转换为所述振镜模块的开关控制信号；

所述振镜模块根据从全桥驱动电路接收到的开关控制信号进行正反向转动，并把照射过来的光反射到感应模块；

所述感应模块感应到所述振镜模块照射过来的光后，把光信号转换为电信号，所述电信号为反馈信号，所述感应模块将反馈信号发送给主控模块。

优选的，所述主控模块为主控芯片；

所述信号调变模块包括第一全桥驱动器和第二全桥驱动器；

所述全桥驱动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述振镜模块为电磁驱动微型电机；所述主控芯片的PWM输出端与第一全桥驱动器和第二全桥驱动器的输入端连接，主控芯片向两个全桥驱动器发送PWM信号，所述第一全桥驱动器的输出端与第一晶体管和第三晶体管的栅极连接，所述第二全桥驱动器的输出端与第二晶体管和第四晶体管的栅极连接，所述第一晶体管的源极和第四晶体管的源极接正电源，所述第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极与电磁驱动微型电机的一极连接，所述第四晶体管的漏极和第三晶体管的漏极与电磁驱动微型电机的另一极连接，所述第二晶体管漏极和第三晶体管的漏极与负电源连接，所述感应模块与主控芯片的输入端连接。

优选的，所述感应模块包括第一光电感应器和第二光电感应器，所述第一光电感应器和第二光电感应器与所述主控芯片的输入端连接，所述第一光电感应器设置在振镜模块的一侧，用于接收振镜模块反射到一侧的光信号，所述第二光电感应器设置在振镜模块的另一侧，用于接收振镜模块反射到另一侧的光信号。

优选的，所述感应模块包括第一光电感应器和反射镜，所述第一光电感应器与所述主控芯片的输入端连接，所述第一光电感应器设置在振镜模块的一侧，用于接收振镜模块反射到这一侧的光信号，所述反射镜设置在振镜模块的另一侧，所述反射镜可以将振镜模块照射过来的光信号反射到第一光电感应器。

本发明所取得的有益效果是：

1、设置感应模块实时反馈驱动电机的状态，能够提供准确的电机工作状态信息；

2、振镜模块可以实现正转和反转角度分别调整；

3、通过主控模块和信号调变模块可以实现自动扫频；

4、第二光电感应器可以替换为扫描镜，结构更简单，成本更低。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明各模块的关系框图；

图2为本发明一种实施方式电路图；

图3为本发明的振镜模块与感应模块的扫描范围示意图；

图4a为本发明的振镜主频信号图；

图4b为本发明的振镜主频PWM调制前同步信号图；

图4c为本发明的振镜主频PWM调制后同步信号图；

图4d为发明的PWM调制后正反转电信号图；

图4e为本发明的PWM调制后电流象限图；

图5为发明的电磁驱动微型电机的驱动流程图。

图中：主控模块1、主控芯片101、信号调变模块2、第一全桥驱动器201、第二全桥驱动器202、全桥驱动电路3、第一晶体管301、第二晶体管302、第三晶体管303、第四晶体管304、振镜模块4、电磁驱动微型电机401、感应模块5、括第一光电感应器501、第二光电感应器502。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明的微型电机主要应用于扫描、激光等领域，如在激光领域中是通过微型电机驱动扫描镜对不同角度的激光发射器或者其他光源照射过来的激光进行反射，所以以下实施例中所描述的照射过来的光均表示以上光源的光信号，所以就此不再对光信号或者光源部分作出更多的叙述。

实施例一：

如图1至图5所示，一种电磁驱动微型电机的驱动装置，包括主控模块1、信号调变模块2、全桥驱动电路3、振镜模块4和感应模块5；所述主控模块1用于发送PWM信号，并可接收所述感应模块5的反馈信号；

所述信号调变模块2将主控模块1发送的PWM信号进行转换和放大，使得驱动信号变成可以驱动所述全桥驱动电路3的驱动信号；所述全桥驱动电路3接受来自信号调变模块2的驱动信号，把驱动信号转换为所述振镜模块4的开关控制信号；所述振镜模块4根据从全桥驱动电路3接收到的开关控制信号进行正反向转动，并把照射过来的光反射到感应模块5；所述感应模块5感应到所述振镜模块4照射过来的光后，把光信号转换为电信号，所述电信号为反馈信号，所述感应模块5将反馈信号发送给主控模块1。

所述主控模块1为主控芯片101；所述信号调变模块包括第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202；所述全桥驱动电路3包括第一晶体管301、第二晶体管302、第三晶体管303和第四晶体管304；所述振镜模块4为电磁驱动微型电机401；所述主控芯片101的PWM输出端与第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202的输入端连接，主控芯片101向两个全桥驱动器发送PWM信号，所述第一全桥驱动器201的输出端与第一晶体管301和第三晶体管303的栅极连接，所述第二全桥驱动器202的输出端与第二晶体管302和第四晶体管304的栅极连接，所述第一晶体管301的源极和第四晶体管304的源极接正电源，所述第一晶体管301的漏极和第二晶体管302的源极与电磁驱动微型电机401的一极连接，所述第四晶体管304的漏极和第三晶体管303的漏极与电磁驱动微型电机401的另一极连接，所述第二晶体管302漏极和第三晶体管303的漏极与负电源连接，所述感应模块5与主控芯片101的输入端连接。

所述感应模块5包括第一光电感应器501和第二光电感应器502，所述第一光电感应器501和第二光电感应器502与所述主控芯片101的输入端连接，所述第一光电感应器501设置在振镜模块4的一侧，用于接收振镜模块4反射到一侧的光信号，所述第二光电感应器502设置在振镜模块4的另一侧，用于接收振镜模块4反射到另一侧的光信号。

所述感应模块5包括第一光电感应器501和反射镜，所述第一光电感应器501与所述主控芯片101的输入端连接，所述第一光电感应器501设置在振镜模块4的一侧，用于接收振镜模块4反射到这一侧的光信号，所述反射镜设置在振镜模块4的另一侧，所述反射镜可以将振镜模块4照射过来的光信号反射到第一光电感应器501。

实施例二：

本实施例结合实施例一进行进一步的描述。

具体实施为，如图2所示，一种电磁驱动微型电机的驱动装置，包括主控模块1、信号调变模块2、全桥驱动电路3、振镜模块4和感应模块5，所述主控模块1用于发送PWM信号，并可接收所述感应模块5的反馈信号；所述信号调变模块2将主控模块1发送的PWM信号进行转换和放大，使得驱动信号变成可以驱动所述全桥驱动电路3的驱动信号；所述全桥驱动电路3接受来自信号调变模块2的驱动信号，把驱动信号转换为所述振镜模块4的开关控制信号；所述振镜模块4根据从全桥驱动电路3接收到的开关控制信号进行正反向转动，并把照射过来的光反射到感应模块5；所述感应模块5感应到所述振镜模块4照射过来的光后，把光信号转换为电信号，所述电信号为反馈信号，所述感应模块5将反馈信号发送给主控模块1。

所述主控模块1为主控芯片101；所述信号调变模块包括第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202；所述全桥驱动电路3包括第一晶体管301、第二晶体管302、第三晶体管303和第四晶体管304；所述振镜模块4为电磁驱动微型电机401；所述主控芯片101的PWM输出端与第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202的输入端连接，主控芯片101向两个全桥驱动器发送PWM信号，所述第一全桥驱动器201的输出端与第一晶体管301和第三晶体管303的栅极连接，所述第二全桥驱动器202的输出端与第二晶体管302和第四晶体管304的栅极连接，所述第一晶体管301的源极和第四晶体管304的源极接正电源，所述第一晶体管301的漏极和第二晶体管302的源极与电磁驱动微型电机401的一极连接，所述第四晶体管304的漏极和第三晶体管303的漏极与电磁驱动微型电机401的另一极连接，所述第二晶体管302漏极和第三晶体管303的漏极与负电源连接，所述感应模块5与主控芯片101的输入端连接。

所述感应模块5包括第一光电感应器501和第二光电感应器502，所述第一光电感应器501和第二光电感应器502与所述主控芯片101的输入端连接，所述第一光电感应器501设置在振镜模块4的一侧，用于接收振镜模块4反射到一侧的光信号，所述第二光电感应器502设置在振镜模块4的另一侧，用于接收振镜模块4反射到另一侧的光信号。

具体实施时，主控芯片101作为电磁驱动微型电机401的驱动信号主要发射源，能够输出PWM信号，同时接收PIN传感器的反馈信号，因为主控芯片101的PWM的信号无法直接驱动后级的全桥驱动电路3，所以需要晶体管全桥驱动器可以将主控芯片101的PWM信号进一步转换成可驱动后级的全桥驱动电路3的驱动信号，全桥驱动电路3通过控制4个晶体管的导通/关闭，可以实现电磁驱动微型电机401的正反转，通过电磁驱动微型电机401的正反转后把光线反射到一侧的第一光电感应器501或者反射到另一侧的第二光电传感器，第一光电感应器501和第二光电感应器502接收光信号后转换为电信号作为反馈信号发送给主控芯片101，主控芯片101可以以此来判断电机的转动角度和转速。

实施例三：

本实施例再结合实施例一的另一种实施方式进行进一步的描述。

具体实施为，一种电磁驱动微型电机的驱动装置，包括主控模块1、信号调变模块2、全桥驱动电路3、振镜模块4和感应模块5，所述主控模块1用于发送PWM信号，并可接收所述感应模块5的反馈信号；所述信号调变模块2将主控模块1发送的PWM信号进行转换和放大，使得驱动信号变成可以驱动所述全桥驱动电路3的驱动信号；所述全桥驱动电路3接受来自信号调变模块2的驱动信号，把驱动信号转换为所述振镜模块4的开关控制信号；所述振镜模块4根据从全桥驱动电路3接收到的开关控制信号进行正反向转动，并把照射过来的光反射到感应模块5；所述感应模块5感应到所述振镜模块4照射过来的光后，把光信号转换为电信号，所述电信号为反馈信号，所述感应模块5将反馈信号发送给主控模块1。

所述主控模块1为主控芯片101；所述信号调变模块包括第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202；所述全桥驱动电路3包括第一晶体管301、第二晶体管302、第三晶体管303和第四晶体管304；所述振镜模块4为电磁驱动微型电机401；所述主控芯片101的PWM输出端与第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202的输入端连接，主控芯片101向两个全桥驱动器发送PWM信号，所述第一全桥驱动器201的输出端与第一晶体管301和第三晶体管303的栅极连接，所述第二全桥驱动器202的输出端与第二晶体管302和第四晶体管304的栅极连接，所述第一晶体管301的源极和第四晶体管304的源极接正电源，所述第一晶体管301的漏极和第二晶体管302的源极与电磁驱动微型电机401的一极连接，所述第四晶体管304的漏极和第三晶体管303的漏极与电磁驱动微型电机401的另一极连接，所述第二晶体管302漏极和第三晶体管303的漏极与负电源连接，所述感应模块5与主控芯片101的输入端连接。

所述感应模块5包括第一光电感应器501和反射镜，所述第一光电感应器501与所述主控芯片101的输入端连接，所述第一光电感应器501设置在振镜模块4的一侧，用于接收振镜模块4反射到这一侧的光信号，所述反射镜设置在振镜模块4的另一侧，所述反射镜可以将振镜模块4照射过来的光信号反射到第一光电感应器501。

本实施例将第二光电感应器更换为反射镜。

具体实施时，主控芯片101作为电磁驱动微型电机401的驱动信号主要发射源，能够输出PWM信号，同时接收PIN传感器的反馈信号，因为主控芯片101的PWM的信号无法直接驱动后级的全桥驱动电路3，所以需要晶体管全桥驱动器可以将主控芯片101的PWM信号进一步转换成可驱动后级的全桥驱动电路3的驱动信号，全桥驱动电路3通过控制4个晶体管的导通/关闭，可以实现电磁驱动微型电机401的正反转，通过电磁驱动微型电机401的正反转后把光线反射到一侧的第一光电感应器501或者反射到另一侧的反射镜，反射镜会把光线再反射到第一光电感应器501，第一光电感应器501接收光信号后转换成电信号作为反馈信号发送给主控芯片101，主控芯片101可以以此来判断电机的转动角度和转速。

实施例四：

本实施例为另一实施例子，具体实施方式为，一种电磁驱动微型电机的驱动装置，包括主控模块1、信号调变模块2、全桥驱动电路3、振镜模块4和感应模块5，所述主控模块1用于发送PWM信号，并可接收所述感应模块5的反馈信号；所述信号调变模块2将主控模块1发送的PWM信号进行转换和放大，使得驱动信号变成可以驱动所述全桥驱动电路3的驱动信号；所述全桥驱动电路3接受来自信号调变模块2的驱动信号，把驱动信号转换为所述振镜模块4的开关控制信号；所述振镜模块4根据从全桥驱动电路3接收到的开关控制信号进行正反向转动，并把照射过来的光反射到感应模块5；所述感应模块5感应到所述振镜模块4照射过来的光后，把光信号转换为电信号，所述电信号为反馈信号，所述感应模块5将反馈信号发送给主控模块1。

所述主控模块1为主控芯片101；所述信号调变模块包括第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202；所述全桥驱动电路3包括第一晶体管301、第二晶体管302、第三晶体管303和第四晶体管304；所述振镜模块4为电磁驱动微型电机401；所述主控芯片101的PWM输出端与第一全桥驱动器201和第二全桥驱动器202的输入端连接，主控芯片101向两个全桥驱动器发送PWM信号，所述第一全桥驱动器201的输出端与第一晶体管301和第三晶体管303的栅极连接，所述第二全桥驱动器202的输出端与第二晶体管302和第四晶体管304的栅极连接，所述第一晶体管301的源极和第四晶体管304的源极接正电源，所述第一晶体管301的漏极和第二晶体管302的源极与电磁驱动微型电机401的一极连接，所述第四晶体管304的漏极和第三晶体管303的漏极与电磁驱动微型电机401的另一极连接，所述第二晶体管302漏极和第三晶体管303的漏极与负电源连接，所述感应模块5与主控芯片101的输入端连接。

所述感应模块5包括第一光电感应器501和反射镜，所述第一光电感应器501与所述主控芯片101的输入端连接，所述第一光电感应器501设置在振镜模块4的一侧，用于接收振镜模块4反射到这一侧的光信号，所述反射镜设置在振镜模块4的另一侧，所述反射镜可以将振镜模块4照射过来的光信号反射到第一光电感应器501。

所述电磁驱动微型电机401为MEMS扫描镜。

具体实施时，主控芯片101作为MEMS扫描镜的驱动信号主要发射源，能够输出PWM信号，同时接收PIN传感器的反馈信号，因为主控芯片101的PWM的信号无法直接驱动后级的全桥驱动电路3，所以需要晶体管全桥驱动器可以将主控芯片101的PWM信号进一步转换成可驱动后级的全桥驱动电路3的驱动信号，全桥驱动电路3通过控制4个晶体管的导通/关闭，可以实现MEMS扫描镜正反转，通过MEMS扫描镜的正反转后把光线反射到一侧的第一光电感应器501或者反射到另一侧的反射镜，反射镜会把光线再反射到第一光电感应器501，第一光电感应器501接收光信号后转换成电信号作为反馈信号发送给主控芯片101，主控芯片101可以以此来判断电机的转动角度和转速。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (2)

1.一种电磁驱动微型电机的驱动装置，其特征在于，包括主控模块、信号调变模块、全桥驱动电路、振镜模块和感应模块；

所述主控模块用于发送PWM信号，并接收所述感应模块的反馈信号；

所述信号调变模块将主控模块发送的PWM信号进行转换和放大，使得驱动信号变成驱动所述全桥驱动电路的驱动信号；

所述全桥驱动电路接受来自信号调变模块的驱动信号，把驱动信号转换为所述振镜模块的开关控制信号；

所述振镜模块根据从全桥驱动电路接收到的开关控制信号进行正反向转动，并把照射过来的光反射到感应模块，其中，所述振镜模块为电磁驱动微型电机，所述电磁驱动微型电机为MEMS扫描镜；

所述感应模块感应到所述振镜模块照射过来的光后，把光信号转换为电信号，所述电信号为反馈信号，所述感应模块将反馈信号发送给主控模块；

所述主控模块为主控芯片；

所述感应模块包括第一光电感应器和第二光电感应器，所述第一光电感应器和第二光电感应器与所述主控芯片的输入端连接，所述第一光电感应器设置在振镜模块的一侧，用于接收振镜模块反射到一侧的光信号，所述第二光电感应器设置在振镜模块的另一侧，用于接收振镜模块反射到另一侧的光信号；

或者，所述感应模块包括第一光电感应器和反射镜，所述第一光电感应器与所述主控芯片的输入端连接，所述第一光电感应器设置在振镜模块的一侧，用于接收振镜模块反射到这一侧的光信号，所述反射镜设置在振镜模块的另一侧，所述反射镜将振镜模块照射过来的光信号反射到第一光电感应器。

2.如权利要求1所述的一种电磁驱动微型电机的驱动装置，其特征在于，

所述信号调变模块包括第一全桥驱动器和第二全桥驱动器；

所述全桥驱动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述主控芯片的PWM输出端与第一全桥驱动器和第二全桥驱动器的输入端连接，主控芯片向两个全桥驱动器发送PWM信号，所述第一全桥驱动器的输出端与第一晶体管和第三晶体管的栅极连接，所述第二全桥驱动器的输出端与第二晶体管和第四晶体管的栅极连接，所述第一晶体管的源极和第四晶体管的源极接正电源，所述第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极与电磁驱动微型电机的一极连接，所述第四晶体管的漏极和第三晶体管的漏极与电磁驱动微型电机的另一极连接，所述第二晶体管漏极和第三晶体管的漏极与负电源连接，所述感应模块与主控芯片的输入端连接。

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