專利名稱：一種快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎖相伺服調(diào)諧裝置，特別是涉及一種快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置。
工業(yè)高頻加熱設(shè)備鎖相穩(wěn)頻是用鑒頻鑒相器檢測誤差信號Vd壓控伺服調(diào)諧加熱振落器VCO，申請?zhí)?2104322.8中國專利公開了這種設(shè)備的技術(shù)?，F(xiàn)有鑒頻鑒相器是數(shù)字邏輯電路，工況改變檢測頻差電壓Vd＝Vdm輸出，電壓是最大值，正反向階躍電壓高速控制VCO頻率向減小頻差方向調(diào)諧，具有很寬的失諧頻率捕捉牽引力。但是，頻差接近零態(tài)進入相位比較時，Vd→0，輸出電壓趨向至零，由于鑒相信號脈沖邊沿觸發(fā)工作，觸發(fā)噪聲大。這種噪聲圍繞著相位信號隨機起伏，近似正態(tài)分布，其脈寬和幅度是不確定的。環(huán)路跟蹤在φ＝0附近小相差時，因受噪聲污染，并因頻差高速調(diào)諧的慣量，相差零位競爭，檢測出的信號誤差較大，或伺服調(diào)諧低速傳動不平穩(wěn)，其結(jié)果影響VCO基波邊帶干擾頻率輻射的抑制。通常，工件加熱熔焊時間是相當(dāng)短的，工期僅幾秒內(nèi)完成，電源儲能等幅波加熱時間更短，要求鎖定時間快，高精度穩(wěn)態(tài)跟蹤熔焊速率，然而，鑒相器引入的噪聲疊加在相差電壓上，環(huán)路濾波器對它沒有濾除的能力。而且環(huán)路濾波器是模擬電路，積分電容對矩形波相差電壓充放電荷不能迅速響應(yīng)，對VCD的壓控頻率難以精確控制校正。用電荷泵簡單的數(shù)模轉(zhuǎn)換，附加噪聲更大。由于伺服機電調(diào)諧存在傳動摩擦和慣量、齒隙非線性誤差、機電時間常數(shù)的延時等不利因素都影響穩(wěn)態(tài)精度。減小環(huán)路增益，則影響鎖定速度等，單速調(diào)諧難以兼顧。這些問題在電子調(diào)諧是無關(guān)的，但壓控器件局限于低壓小功率VGO工作，而機電伺服調(diào)諧是不受振蕩源電壓、功率所限制。現(xiàn)有模擬鑒相器線性跟蹤是低噪聲的，但不具備鑒頻功能，工況改變就無法捕捉失諧頻率。
本發(fā)明目的是提高鎖相伺服調(diào)諧裝置穩(wěn)頻特性，使壓控振蕩器VCO的相位快速、高精度同步跟蹤基準晶振相位而提供一種快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置。
本發(fā)明技術(shù)解決方案是在鎖相伺服調(diào)諧裝置主鑒相器輸出至環(huán)路濾波器輸入端之間串接相差限制器、D/A轉(zhuǎn)換器，主鑒相器輸入端并接輔助的正交鑒相器實現(xiàn)相干AGC自動增益控制伺服放大器，并在伺服放大器引入速度反饋控制，伺服機構(gòu)采用VCO調(diào)諧電容器與伺服電機、測速機直線同步連接。
基于上述技術(shù)解決方案是采取對相差信號整形的限制，專用數(shù)模轉(zhuǎn)換器改善噪聲特性，并改善環(huán)路濾波器瞬態(tài)響應(yīng)，輔助的正交鑒相器提取超前主鑒相器π/2相差電壓相干AGC控制環(huán)路增益調(diào)諧，雙速變帶寬提高鎖定速度和精度，引入速度反饋非線性動態(tài)阻尼校正，伺服直線電機非剛性接觸平穩(wěn)傳動調(diào)諧，進一步提高相位同步速度和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度，達到較高標準的要求抑制基頻邊帶干擾頻率的輻射，集中基帶能量。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明詳述。


圖1是本發(fā)明原理方框圖。
圖2是本發(fā)明伺服調(diào)諧機構(gòu)示意圖。
參照圖1、圖2一種快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置，主鑒相器(3)的輸出串接相差限制器(4)、D/A轉(zhuǎn)換器(5)至環(huán)路濾波器(6)的輸入端，正交鑒相器(9)輸入端接于主鑒相器(3)的輸入端，其輸出端接平滑濾波器(10)的輸入端，測速機(2)輸出接入速度反饋控制器(11)的輸入端，環(huán)路濾波器(6)、速度反饋控制器(11)的輸出均接入伺服放大器(7)的輸入端，平滑濾波器(10)輸出接伺服放大器(7)的AGC控制端，伺服放大器(7)的輸出接伺服電機(8)，VCO調(diào)諧電容器(2)的動片極板置于伺服電機(8)、測速機(2)的軸桿上，并接地，定片極板接加熱振蕩器VCO的諧振槽路。
經(jīng)相差限制器主鑒相器輸出的相差信號脈寬和幅度被限制在某一恒定值，抑制瞬間隨機不規(guī)則的噪聲脈沖干擾進入D/A轉(zhuǎn)換器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器是按二進制代碼計數(shù)控制電阻網(wǎng)絡(luò)的電子開關(guān)解出相對應(yīng)的權(quán)重電壓，由運放求和轉(zhuǎn)換成模擬量。這時，環(huán)路濾波器對模擬信號有良好的瞬態(tài)響應(yīng)，滿足兩個要求，一是濾波特性，二是校正瞬態(tài)誤差。速度反饋控制器穩(wěn)壓管和運放對速度信號呈變阻非線性動態(tài)阻尼校正的特性，改善伺服調(diào)諧既快速又無超調(diào)量過度的振蕩。
在相位鎖定之前，正交鑒相器輸出的差相電壓直流份量很小，場效應(yīng)管柵偏壓幾乎是零，管子輸出電阻大，伺服放大器高增益驅(qū)動伺服電機高速調(diào)諧VCO，使其環(huán)路有足夠?qū)挼膸挘焖俨东@相位同步。當(dāng)進入相位控制時，正交鑒相器輸出的相差信號是移相超前主鑒相器輸出相差信號的π/2，經(jīng)平滑濾波加到伺服放大器AGC控制端，場效應(yīng)管輸出電阻減小。反饋到伺服放大器輸入端的主鑒相器相差信號加強，伺服放大器增益變小，伺服電機低速調(diào)諧VCO。這時，環(huán)路帶寬窄，保證了跟蹤穩(wěn)態(tài)性能。正交鑒相器與主鑒相器相差90°相干AGC控制，時域精度高，經(jīng)平滑濾波避免調(diào)諧突變的失鎖。
相位捕獲和跟蹤的同時，速度反饋校正得到測速機輸出相反極性的電壓控制，伺服直線電機慣量非線性動態(tài)阻尼，進一步提高了VCO調(diào)諧的動態(tài)精度。VCO調(diào)諧電容器與伺服電機、測速機直線同步連接的伺服機構(gòu)，無齒隙誤差，傳動平穩(wěn)，反應(yīng)速度快。
本發(fā)明實施例1，輸出功率2.5KW級的鎖相高頻熱合機，加熱振蕩器VCO的基波中心頻率采用1EC/CISPR國際標準規(guī)定工業(yè)(ISM)射頻設(shè)備使用的頻率40.680MHz，容許頻差±0.05％。鎖相伺服調(diào)諧裝置采用伺服電機、測速機、VCO調(diào)諧電容器直線同步連接；主、輔鑒相器采用數(shù)字IC電路、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及相干AGC自動增益控制和速度反饋非線性控制。任意工件加熱捕獲相位同步時間＜10ms，穩(wěn)態(tài)跟蹤調(diào)諧平穩(wěn)并同步于工件熔焊速率，熱合功效得到提高。實測加熱振蕩器VCO工作基頻，容許頻差達到IEC國際標準。
本發(fā)明實施例2，標稱工作頻率40.680MHz，輸出功率500W鎖相超短波醫(yī)療機，伺服機構(gòu)采用直線電機、測速機、VCO調(diào)諧電容器三位一體直線同步連接，主鑒相器輸出串接相差限制器、D/A轉(zhuǎn)換器、環(huán)路濾波器至伺服放大器驅(qū)動電機，輔助正交鑒相器輸出經(jīng)平滑濾波相干AGC控制伺服放大器，同時，測速機信號速度反饋非電性控制伺服放大器。壓控振蕩器VCO輸出通過電極放在病人患部，VCO調(diào)諧電容、諧振電感與人體等效電容串聯(lián)諧振，鎖相控制調(diào)諧VCO等于標稱工作頻率時，病人患部等效電容電壓最高，熱量最大。改變VCO輸入電壓調(diào)節(jié)臨床治療所需合適的功率，實測VCO基波頻率，容許頻差符合IEC國際標準，有效抑制干擾頻率的輻射，并提高治療功效。
本發(fā)明實施例3，輸出功率100KW級的鎖相高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，工作頻率3.150MHz，采用本發(fā)明的技術(shù)方案快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置，淬火工件頻繁而間斷地工作，相位快速精密同步，壓控振蕩器VCO大功率電子管保持在不失諧的工作狀態(tài)，使輸出功率和效率穩(wěn)定性大為提高，陽極耗散功率不因工件等效負載阻抗改變而增加，始終固定在最佳狀態(tài)，因此不僅提高設(shè)備加熱功效，抑制干擾頻率的輻射，還延長使用壽命。
本發(fā)明設(shè)計合理、技術(shù)先進、精度高，成本低，可廣泛用于熱塑料成型、電木粉預(yù)熱、木材干燥、家具膠合、種子處理、糧食烘干、射頻醫(yī)療、藥品殺菌、絲綢染印中間干燥、等離子體焙制石英、金屬熱處理和焊接等各種ISM射頻設(shè)備鎖相穩(wěn)頻提高性能。
權(quán)利要求
1.一種快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置，包括基準晶振(13)、壓控振蕩器VCO(1)、主鑒相器(3)、環(huán)路濾波器(6)、伺服放大器(7)、伺服電機(8)、VCO調(diào)諧電容器(2)、其特征在于還有相差限制器(4)、D/A轉(zhuǎn)換器(5)、正交鑒相器(9)、平滑濾波器(10)、測速機(12)、速度反饋控制器(11)，其中主鑒相器(3)輸出端至環(huán)路濾波器(6)的輸入端串接相差限制器(4)、D/A轉(zhuǎn)換器(5)，正交鑒相器(9)輸入并接于主鑒相器(3)的輸入端，而它的輸出接平滑濾波器(10)的輸入端，測速機(12)輸出接在速度反饋控制器(11)的輸入端，環(huán)路濾波器(6)、速度反饋控制器(11)的輸出均接于伺服放大器(7)的輸入端，平滑濾波器(10)輸出接伺服放大器(7)的AGC控制端，伺服放大器(7)輸出接伺服電機(8)，VCO調(diào)諧電容器(2)與伺服電機(8)、測速機(2)同一機軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置，其特征在于相差限制器(4)是由RC積分型整形門電路構(gòu)成，D/A轉(zhuǎn)換器(5)輸入接有二進制計數(shù)器，其輸出接運放。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置，其特征在于伺服放大器(7)的AGC控制端是在放大器負反饋電阻器并接場效應(yīng)管，其柵極為控制的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置，其特征在于伺服機構(gòu)VCO調(diào)諧電容器(2)、伺服電機(8)、測速機(12)直線同步連接，它是由兩塊端板(16)內(nèi)側(cè)串置管形鐵芯(14)，并套置環(huán)形磁鋼(19)、環(huán)形極靴(18)，管形鐵芯(14)的外圓套置線圈骨架(17)，內(nèi)圓設(shè)有活塞(15)，并有軸桿(20)伸出，線圈骨架(17)、VCO調(diào)諧電容器(2)的動片極板(21)置于軸桿(20)上，伺服電機(8)、測速機(12)的線圈分別繞在線圈骨架(17)上，VCO調(diào)諧電容器(2)的動片極板(21)接地，定片極板(22)接加熱振蕩器VCO(1)的諧振槽路。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置，其特征在于速度反饋控制器(11)是由運放輸入端串接雙向穩(wěn)壓的二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎖相伺服調(diào)諧裝置，特別是涉及一種快速精密鎖相伺服調(diào)諧裝置。設(shè)有主鑒相器輸出串接相差限制器、D/A轉(zhuǎn)換器、輔助正交鑒相器輸出相干AGC控制及速度反饋非線性控制伺服放大器，并采用VCO調(diào)諧電容與伺服電機、測速機直線同步連接的伺服機構(gòu)。工作時，鎖相環(huán)路壓控振蕩器VCO相位快速鎖定，精密同步跟蹤基準晶振相位，適用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高頻加熱、醫(yī)療等ISM射頻設(shè)備鎖相穩(wěn)頻提高功效抑制干擾頻率的輻射。
文檔編號H03L7/06GK1155188SQ9610096
公開日1997年7月23日 申請日期1996年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月18日
發(fā)明者阮樹成 申請人:阮樹成