单片机步进电机控制系统外文文献翻译.docx

科学仪器评论80，085104(2009)简单紧凑的大步长线性压电步进电机Qi Wang1 and Qingyou Lu1,2,a)1 合肥微物质科学国家实验室，中国科学技术大学，安徽合肥230026，中华人民共和国2强磁场实验室，中国科学院，安徽合肥230031，中华人民共和国的中国(2009.6.11接收；2009.7.16通过；2009.8.14网络出版)我们提出一篇关于新型压电步进电机的文章，它具有高密度，刚性，简单，和任意方向可操作性的特点。虽然测试在室温下进行，但是由于宽松的操作条件和大步长，该电机也能在低温下工作。电机由一个压电扫描器管来运行，它的轴向几乎被切成两半，通过轴的弹簧部分夹持一个空心轴内部两端。双驱动电压仅使压力管的两部分在一个方向上变形，且能反向移动轴承以恢复原状，反之亦然。?美国物理研究所[工业部: 10.1063/1.3197381]简介扫描探针显微镜（SPM）在一些有重要类型的原子甚至是亚原子研究的纳米技术领域是一个功能强大的工具。显微镜的一个关键组成部分，就是它那个能在纳米范围内粗略接近被测物的末端或者样品的定位器，这多半需要一个压电步进电机。1-11压电电动机在其他领域也有重要应用，例如显微镜在现代光学12，细胞或者DNA控制中的定位13。到现在为止，在尺蠖3,14-19、甲虫类生物5-7,10,20-22、剪切压电步进电机2,8,9,11,23,24，惯性滑块4,25-28等文献中找到了各种各样的压电电动机。然而，他们都有着严重的缺点。对于前三种而言，每一种都需要三个或者更多的电压驱动才能被操作，这使得电机的结构和控制都变得太过复杂。在小领域（极端环境条件）或者微信号测量等方面，他们的可靠性和应用程度成为了一个很大的问题。惯性滑块虽然简单，但是特性不够硬（容易产生振动，从而降低了原子图像的品质），并且无法产生足够的推动力。在这片文章中，我们阐述了一个不具有以上限制的压电电动机。电机由一个压电扫描器管（PST）来运行，它的轴向几乎被切成两半，通过轴上的弹簧部分夹持一个空心管（HS）内部两端。双驱动电压仅使压力管的两部分在一个方向上变形，且能反向移动轴承以恢复原状，反之亦然。其紧凑，简单，刚度，和大步长的特性使其在小空间（极端条件下）和低温应用中非常有用。a)作者的联系方式如下。电话：86-551-360-0247。mailto:电子邮箱：qxl@电子邮箱：qxl@。设计原理图1为我们设计的原理图。图2为实物图。两个1.5mm厚的蓝色环粘（采用了来自环氧树脂技术的环氧树脂）在了7.9mm内径、10.2mm外径的压电扫描管（压电扫描管物理模型130.24，长30mm，外径10mm，壁厚0.5mm，有±200V的最大工作电压）的整个外环边缘处。在压电扫描管的外径蓝色环上切两个相对的切口，长度从一段的蓝色环到另一端的蓝色环，总长大概占到整个压电扫描管的92%的长度。为被切到的蓝色环是粘在基环上的，另外一个蓝色环被切成了两半，它被称作半夹持环（夹持一个可转动的空心管）。没对没有被切割的相邻电极用导线连在了一起，形成两个半圆柱形电极，任意一个称为电极1（E1），为了方便，把另一个称为电极2（E2）。由E1和E2控制的压电扫描管的两部分分别简称为P1，P2。电机可移动部分是一个钛合金空心管，它被插入到压电扫描管的内部，如图1（a）所示。我们还研究过圆形和方形的空心管，如图1（b）所示。对于圆形空心管而言（长45mm，内径5.8mm，外径7.8mm，穿过蓝色环到达压电扫描管的边缘并形成一个0.05mm的间隙），导线从与他垂直的平面的一段管过轴到另一端。两个切割线不会穿过整个空心管，会在每端留下0.8mm的未切割部分。空心管切除部分的那对空隙朝同一方向打开，并且和压电扫描管上分布的缝隙是同一方向。一个弹性很强的弹簧被牢固的固定在空心管的一端，推动空心管的打开，分别对夹持的半环施加N1和N2的推力，同时空心管另一端一个较弱的压缩弹簧让空心管给基换施加一个总的压力Nbr。N1，N2和Nbr在上述较强和较弱的压缩弹簧上能大致平衡。因此，只要两者的摩擦系数相等，那么施加在空心管的最大静摩擦力会因为这三个压力的大致相等而抵消（方向可能与下面讨论的相反）。图1（a）我们的压电电机的结构（b）两种空心管的研究这种在压电扫描管和空心管两段互相夹持的结构有一个很大的好处，就是这种结构很稳定（耐振动噪声），能在任意方向上安装。同时也应注意到，这种夹持结构是灵活的（大范围的力），这表明较大的温度变化不会引起夹持力显著的变化，且这三个最大静摩擦力任然可以保持平衡。为了能控制电机，图3（a）所示的两个驱动电压D1和D2分别适用于压电扫描管的电极E1和E2（内部电极电压定为-200V），这能试相对的半圆形螺线管P1和P2变形，如下图所