基于無線遙控技術(shù)的微震電機(jī)震動轉(zhuǎn)速控制電路設(shè)計

　　本文介紹一種無線遙控的微震電機(jī)震動轉(zhuǎn)速控制電路，可以在無線遙控的方式下完成電機(jī)轉(zhuǎn)速的啟動、停止、加速、減速控制。

　　電路原理

　　微震電機(jī)(又稱空心杯電機(jī))具有體積小、震感明顯的特點(diǎn)，常見的形狀如圖1所示。市場上有許多型號的產(chǎn)品，均為直流電壓驅(qū)動工作。這里以 WZIS-6001A(B)型為例，其特性見表1。該電機(jī)在電壓由2.0～3.8V變化時，隨著電壓的升高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐步升高(由7000～11 000rpm)。經(jīng)實驗測試，當(dāng)電壓產(chǎn)生0.3V的變化時，可以通過電機(jī)的震動感覺到電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。

　　圖1 微震電機(jī)的外形

　　將2.0～3.8V的電壓范圍分成7個電壓擋位，分別是2.0V、2.3V、2.6V、2.9V、3.2V、3.5V、3.8V。電機(jī)的額 定電流為40mA，要產(chǎn)生0.3V的電壓差，可以通過7.5Ω的電阻來完成。見圖2中相應(yīng)的虛線部分，圖中74HC138組成3-8譯碼電 路，其將A、B、C端的3位二進(jìn)制輸入轉(zhuǎn)化為Y0～Y7的譯碼輸出。

　　圖2 電機(jī)轉(zhuǎn)速檔位控制電路

　　當(dāng)A、B、C為111時Y7=0，其他的Y0～Y6為1，Q8導(dǎo)通，Q2～Q7截止，電源VCC經(jīng)Q8加到電機(jī)M1上，這時電機(jī)獲得最高電壓，有最高轉(zhuǎn)速;

　　當(dāng)A、B、C為001時Y1=0，其他的Y0、Y2～Y7為1，Q2導(dǎo)通，Q3～Q8截止，電源VCC經(jīng)Q2、R14～R19加到電機(jī)M1上，這時電機(jī)獲得最低電壓，有最低轉(zhuǎn)速;

　　當(dāng)A、B、C為000時Y0=0，其他的Y1～Y7為1，Q2～Q8均截止，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　圖2中的R7～R13構(gòu)成Q2～Q8的基極限流電阻，Q2～Q8工作在開關(guān)工作狀態(tài)，C5為消除電機(jī)M1的自感應(yīng)吸收電容。

　　遙控操作轉(zhuǎn)化為74HC138輸入A、B、C電路

　　為了實現(xiàn)按鍵控制轉(zhuǎn)化為圖2中74HC138輸入A、B、C的電路，由CD40193構(gòu)成加減雙向計數(shù)器，CPU、CPD分別為加、減計數(shù)的時鐘輸入端，見圖3中相應(yīng)的虛線部分。

　　當(dāng)按鍵S1按下時，A+為高電平，在Q0、Q1、Q2均不為1時，U2C的輸出為高電平，此時CLK經(jīng)U2A到達(dá)U3 CD40193的CPU端，作為二進(jìn)制加計數(shù)時鐘，而S2未按下，A-為低電平，CLK不能經(jīng)U2B到達(dá)U3 CD40193的CPD端，這時Q0、Q1、Q2產(chǎn)生由000～111的二進(jìn)制加計數(shù)。在Q0=A、Q1=B、Q2=C時，為電機(jī)提供轉(zhuǎn)速逐漸遞增的驅(qū)動 信號。繼續(xù)按S1，當(dāng)加計數(shù)達(dá)Q0=1、Q1=1、Q2=1時，U2C的輸出為低電平，此時U2A禁止CLK通過，其輸出為高，U3 CD40193不再進(jìn)行加計數(shù)。電機(jī)工作在最高速度，繼續(xù)按S1時速度保持不變。此時只能由S2按鍵操作來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。

　　當(dāng)按鍵S2按下時，A-為高電平，在Q0、Q1、Q2均不為0時，U5A的輸出為高電平，CLK經(jīng)U2B到達(dá)U3 CD40193的CPD端，作為二進(jìn)制減計數(shù)時鐘，同理S1未按下，CLK不能經(jīng)U2C到達(dá)U3 CD40193的CPU端，對應(yīng)的Q0、Q1、Q2產(chǎn)生由111～000的二進(jìn)制減計數(shù)，為電機(jī)提供轉(zhuǎn)速逐漸遞減的驅(qū)動信號。當(dāng)按S2到Q0=0、Q1= 0、Q2=0時，同理U5A輸出低電平，U2B禁止CLK通過，U3 CD40193不進(jìn)行減計數(shù)，電機(jī)為停轉(zhuǎn)，繼續(xù)按S2時，電機(jī)保持為停止?fàn)顟B(tài)不變。此時只能由S1按鍵操作來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。電路中R8、C1的作用是：在 VCC開機(jī)接通瞬間，電容C1來不及充電，使U3 CD40193的預(yù)置端PL為低電平，將P0、P1、P2、P3的預(yù)置數(shù)0000異步預(yù)置到Q0、Q1、Q2、Q3。即保證在接通電源開機(jī)，且沒有S1、 S2的按健動作時，電機(jī)不會發(fā)生誤動作。

　　CLK產(chǎn)生電路

　　CLK產(chǎn)生電路如圖3中相應(yīng)的虛線部分所示。當(dāng)S1、S2均無按鍵操作時，A+、A-均為低電平，U4B的輸入5腳為低電平，使其輸出為高 電平，這時CLK沒有時鐘脈沖輸出，前述1.2的U3 CD40193將保持Q0、Q1、Q2的輸出不變，即電機(jī)轉(zhuǎn)速不變。當(dāng)S1、S2之中有任一按鍵操作時，U4B的5腳為高電平，電路產(chǎn)生頻率為1/ (1.4R5C2)，即約2Hz的振蕩時鐘輸出，為圖3電路提供加/減計數(shù)時鐘CLK。其中LED1為使用者提示速度變化。其每閃動一次，表示速度增加或 減少一級。

　　圖3 操作轉(zhuǎn)換、CLK產(chǎn)生的編解碼電路

　　無線收發(fā)與遙控編解碼電路

　　為實現(xiàn)圖2電路與圖3電路之間的無線遙控操作，在Q0、Q1、Q2到A、B、C之間引入無線發(fā)射與遙控編碼電路，見圖3中相應(yīng)的虛線部分，無線接收與遙控解碼電路見圖4中相應(yīng)的虛線部分。

　　圖3中，U1 SC2262為與PT2262有相同功能(減少無用引腳)的CMOS通用遙控編碼器，F(xiàn)05E為3～12V供電的、含聲表諧振器進(jìn)行穩(wěn)頻的、可工作在 433MHz或315MHz的射頻發(fā)射模塊，其3腳IN端觸發(fā)極在無輸入信號時不發(fā)射。當(dāng)其觸發(fā)極有信號輸入時，產(chǎn)生觸發(fā)發(fā)射。每次觸發(fā)便輸出一串每秒3 次頻率約1kHz的脈沖信號。其發(fā)射距離可以由改變R2與F05E上增加天線來改善，在不增加天線，且R2=47kΩ時，發(fā)射距離可達(dá) 12～15m左右。R2=10kΩ時，在工作頻率為433MHz時，F(xiàn)05E上增加18cm的漆包線作為天線時，發(fā)射距離可達(dá)50m左右。

　　其中，D1、D2、C4、C5、R3、R4、R11、Q1構(gòu)成SC2262的編碼輸出有效控制，當(dāng)S1、S2無按鍵操作時A+、A-為低電 平，Q1不導(dǎo)通，SC2262沒有編碼輸出;有按鍵操作時，按鍵信號經(jīng)C4、C5、R4、R11延時處理后使Q1導(dǎo)通，SC2262對Q0、Q1、Q2的 輸入進(jìn)行編碼并輸出到F05E發(fā)射。C4、C5、R4、R11延時的目的為消除按鍵的抖動。

　　圖4中，J04V為超再生射頻接收模塊，SC2272SML3為與前SC2262配合的通用遙控解碼IC，其與PT2272ML有相同功 能;均含有DIN端無新信號輸入時D0、D1、D2保持前一次內(nèi)容不變。J04V將接收到的射頻信號恢復(fù)為數(shù)據(jù)信號送SC2272SML3解碼，得到圖2 中U3 74HC138所需的A、B、C信號。R2、D7為接收電路工作指示燈。

　　圖4 無線接收與遙控解碼電路、檔位控制電路和電源管理電路

　　接收/電機(jī)驅(qū)動電路電源管理電路

　　接收/電機(jī)驅(qū)動電路的電源管理電路見圖4中相應(yīng)的虛線部分。當(dāng)SW1按下時，R3、C3與R4、C4組成兩個積分電路，由CD4000系列 的特性知，當(dāng)CLK(CD4013 PIN3)、R(CD4013 PIN4)電位上升到1/2VCC時，CD4013輸出端發(fā)生改變。而CLK端到達(dá)的時間為SW1按下后的t1，R端到達(dá)的時間為SW1按下后的t2，由 圖1有t1=R3C3ln2=1(s)，t2=R4C4ln2=2.29(s)。即當(dāng)SW1按下時間t：t1

　　結(jié)束語

　　本電路可以應(yīng)用在醫(yī)療針灸的振動儀電路之中，也可以應(yīng)用在各種保健電療設(shè)備之中。