但是我在网上找不到这样的项目。大多数自制扫描仪都是由
扬声器制成的,没有任何反馈。似乎还没有人尝试过建造闭环振镜。我被迫从零开始这个项目,并且在一些试验中我可以构建具有足够性能的闭环振镜。我相信这份对有类似项目的激光有所帮助。
什么是检流计?
检流计是用于检测小电流的电工仪器之一,其原理图符号为(G)。当检测很小的电流时,检流计一直采用附有镜子和
光源的方式代替针来放大偏转,而现有的检流计也继承了这一原理。振镜具有非常薄的转子,可限度地减少转子惯性以实现快速移动。将动圈换成高刚性实心转子,如动磁体、动铁等,并将电枢
线圈移至定子以增加散热。这种结构可以说是“伺服电机”而不是检流计。
闭环控制
图 3.振镜的阶跃响应但是我在网上找不到这样的项目。大多数自制扫描仪都是由扬声器制成的,没有任何反馈。似乎还没有人尝试过建造闭环振镜。我被迫从零开始这个项目,并且在一些试验中我可以构建具有足够性能的闭环振镜。我相信这份对有类似项目的激光有所帮助。
什么是检流计?
检流计是用于检测小电流的电工仪器之一,其原理图符号为(G)。当检测很小的电流时,检流计一直采用附有镜子和光源的方式代替针来放大偏转,而现有的检流计也继承了这一原理。振镜具有非常薄的转子,可限度地减少转子惯性以实现快速移动。将动圈换成高刚性实心转子,如动磁体、动铁等,并将电枢线圈移至定子以增加散热。这种结构可以说是“伺服电机”而不是检流计。 闭环控制
图 3.振镜的阶跃响应
阶跃响应
开环振镜的轴由扭杆弹簧固定,转子移动到转子产生的扭矩与扭杆弹簧的恢复扭矩之间达到平衡的位置。这与传统检流计的原理相同。它可以单向控制,转子移动到与线圈电流成正比的位置。然而,开环检流计的控制带宽受到限制,因为它的谐振频率由转子惯量和弹簧常数决定。
在闭环控制中,转子位置由位置检测器检测,将其与命令位置进行比较,并且控制转子位置以跟踪命令位置。这也称为反馈控制或伺服控制。与开环控制相比,它可以提高扫描速度和精度(图3)。由于扭杆弹簧不会造成功率损失,因此功率效率也得到了提高。然而闭环控制需要位置检测器、伺服放大器等相关成本。该项目构建了闭环控制振镜。
位置检测器
图 4.电容式位置检测器
位置检测器原理
位置检测器是闭环控制中重要的部分,有多种传感方式,如光学(位置敏感器件)、磁性(旋转变压器)和传导(电位计)。我选择了一种简单的电容方法,其原理是当向
电容器施加交流电压时,流过电容器的电流与电容值成正比。其结构类似于收音机中使用的调谐电容器。实际设计中,一个电极接地是因为考虑结构方便,但这种结构下测量电容电流时需要考虑电路设计。
如图4a所示原理图,产生箭头所示的直流分量,打开如图4b所示的直流电流路径,整流后的直流分量就能被检流计(G)检测到。事实上,电容变化非常小,并且由于寄生电容和任何干扰而无法稳定地检测。图4c显示了用于实际设计的原理图,两个差分电极和
二极管以彼此相反的极性连接。整流电流之和成为它们之间的差,可以消除任何影响精度的因素,并且可以稳定地检测。图中,当移动电极向左移动时,Vo处会出现正电压,反之亦然。本项目内置的位置检测器在满量程(90°机械偏转)下仅改变几个pF的差值电容,并且可以获得足够的输出电压变化。
阶跃响应
开环振镜的轴由扭杆弹簧固定,转子移动到转子产生的扭矩与扭杆弹簧的恢复扭矩之间达到平衡的位置。这与传统检流计的原理相同。它可以单向控制,转子移动到与线圈电流成正比的位置。然而,开环检流计的控制带宽受到限制,因为它的谐振频率由转子惯量和弹簧常数决定。
在闭环控制中,转子位置由位置检测器检测,将其与命令位置进行比较,并且控制转子位置以跟踪命令位置。这也称为反馈控制或伺服控制。与开环控制相比,它可以提高扫描速度和精度(图3)。由于扭杆弹簧不会造成功率损失,因此功率效率也得到了提高。然而闭环控制需要位置检测器、伺服放大器等相关成本。该项目构建了闭环控制振镜。 位置检测器
图 4.电容式位置检测器
位置检测器原理
位置检测器是闭环控制中重要的部分,有多种传感方式,如光学(位置敏感器件)、磁性(旋转变压器)和传导(电位计)。我选择了一种简单的电容方法,其原理是当向电容器施加交流电压时,流过电容器的电流与电容值成正比。其结构类似于收音机中使用的调谐电容器。实际设计中,一个电极接地是因为考虑结构方便,但这种结构下测量电容电流时需要考虑电路设计。
如图4a所示原理图,产生箭头所示的直流分量,打开如图4b所示的直流电流路径,整流后的直流分量就能被检流计(G)检测到。事实上,电容变化非常小,并且由于寄生电容和任何干扰而无法稳定地检测。图4c显示了用于实际设计的原理图,两个差分电极和二极管以彼此相反的极性连接。整流电流之和成为它们之间的差,可以消除任何影响精度的因素,并且可以稳定地检测。图中,当移动电极向左移动时,Vo处会出现正电压,反之亦然。本项目内置的位置检测器在满量程(90°机械偏转)下仅改变几个pF的差值电容,并且可以获得足够的输出电压变化。