直线加速器治疗床电机驱动及控制*

张俊 袁清珂** 杜湛博

（1.广东工业大学机电学院 2.广东中能加速器科技有限公司）

直线加速器治疗床整体运行性能，首先取决于它的电源系统和驱动系统。治疗床的驱动系统一般由控制器、驱动电路及电动机三个主要部分组成。由于治疗床承载的是患者，而且床体做垂直运动时负载较大，因此要求驱动系统具有较大连续转矩、高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性。本文中的治疗床使用的电机为Aerotech公司生产的1000DC系列有刷直流电机，该电机输出功率能完全满足治疗床正常运行，并且控制简单，容易提供直流电源。本文主要介绍这种直流电机的驱动及控制。

1 硬件设计

1.1 功能分析

本控制系统的控制对象为医用加速器治疗床，系统使用的控制芯片是Atmega128单片机，驱动床运动的电机是1000DC型直流电机。该运动控制系统的基本要求是：① 使用PC机上的控制程序与Atmega128单片机进行通信，从而控制直流电机转动，使治疗床实现启动/停止、加速/减速、上升/下降；② 显示治疗床位置。根据功能分析，系统的整体结构如图1所示。

图1 系统整体结构设计

1.2 硬件系统设计

(1)基于Atmega128单片机的控制模块

本设计采用Atmega128单片机作为控制核心，该单片机基于AVR内核，采用RISC结构，增强型低功耗8位控制器。其内部资源丰富，可大量减少外部电子元件数量[1]。

本设计的单片机控制模块参考了个人电脑 CPU的可插拔方式。将与单片机相关的晶振电路、供电电路、复位电路和USBISP下载接口等与单片机焊接在一块PCB板上，将单片机上的所有I/O口通过插针引出，需要使用该模块时只需安插在运动控制板的相应接口上即可，这样可以减少运动控制板上的电路，方便下载程序，并可以快速更换不同型号的单片机。……