压电陶瓷喷头的电源控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压电陶瓷喷头的电源控制装置，包括上位机PC、图像处理单元GPU、主控电路MCU、转换电路D/A、放大电路OPA和模拟开关DI，上位机PC的输出端与图像处理单元GPU的输入端电连接，逻辑控制器CPLD的一路输入端分两路，一路直接与图像处理单元GPU电连接，另一路通过主控电路MCU与图像处理单元GPU电连接，逻辑控制器CPLD的输出端分两路，一路直接与模拟开关DI电连接，另一路依次通过转换电路D/A、放大电路OPA与模拟开关DI电连接，模拟开关DI的输出端接喷墨头，能够得到稳定准确的输出电压，实现压电陶瓷喷头被准确控制，简化了电源结构，降低了生产成本。
【专利说明】压电陶瓷喷头的电源控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种数字喷墨印刷机，特别是一种数字喷墨印刷机的喷墨头。
【背景技术】
[0002]压电喷墨打印机利用压电致动元件在电场作用下的应变和位移，使密闭容器内的墨水产生液压脉冲，从喷嘴喷射，在纸上打印出文字或图形。喷头和供墨系统是保证工业高速喷墨印刷机连续可靠且高质量运行的关键因素，而喷墨喷头技术长期被国外垄断，目前国内所使用的压电式喷墨打印机电路比较复杂，成本相对较高。
实用新型内容
[0003]为了克服现有压电喷墨打印机驱动电源方面技术的不足，简化电源电路和减少企业的成本，本实用新型提供一种电路简单、成本低、输出稳定，控制准确的压电陶瓷喷头的电源控制装置。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种压电陶瓷喷头的电源控制装置，包括上位机PC、图像处理单元GPU、主控电路MCU、转换电路D/A、放大电路OPA和模拟开关DI，所述上位机PC的输出端与所述图像处理单元GPU的输入端电连接，所述逻辑控制器CPLD的一路输入端分两路，一路直接与所述图像处理单元GPU电连接，另一路通过所述主控电路MCU与所述图像处理单元GPU电连接，所述逻辑控制器CPLD的输出端分两路，一路直接与所述模拟开关DI电连接，另一路依次通过转换电路D/A、放大电路OPA与所述模拟开关DI电连接，所述模拟开关DI的输出端接喷墨头。
[0006]所述主控电路MCU主要为8位的STC89C52单片机；所述转换电路D/A的输入基准电压为±10V。
[0007]所述放大电路OPA为由电压放大电路和功率放大电路构成的复合式负反馈放大电路。所述电压放大电路主要由集成运放器0P07构成；所述功率放大电路主要由集成运放器PA84构成。
[0008]所述逻辑控制器CPLD为ATF1504AS芯片；所述模拟开关DI为MAX4800A芯片；所述放大电路0ΡΑ、主控电路MCU、逻辑控制器CPLD的工作电源由单独的电源模块提供。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型的电源控制装置能够生成稳定的高压脉冲，并且该高压脉冲频率和占空比完全数字可调，元器件采用集成电路，电路结构大大优化，原件数目减少，而且减少了噪声和自激，同时解决输出电压的非线性问题，能够得到稳定准确的输出电压，实现压电陶瓷喷头被准确控制，简化了电源结构，降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0011]图1是本实用新型的电路原理方框图；[0012]图2是实施例的信号放大电路图；
[0013]图3是实施例的转换电路D/A部分引脚框图；
[0014]图4是实施例的放大电路OPA电路图；
[0015]图5是实施例实现喷墨通道时序控制的电路框图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种压电陶瓷喷头的电源控制装置，包括上位机PC、图像处理单元GPU、主控电路MCU、转换电路D/A、放大电路OPA和模拟开关DI，其特征在于所述上位机PC的输出端与所述图像处理单元GI^U的输入端电连接，所述逻辑控制器CPLD的一路输入端分两路，一路直接与所述图像处理单元GPU电连接，另一路通过所述主控电路MCU与所述图像处理单元GPU电连接，所述逻辑控制器CPLD的输出端分两路，一路直接与所述模拟开关DI电连接，另一路依次通过转换电路D/A、放大电路OPA与所述模拟开关DI电连接，所述模拟开关DI的输出端接喷墨头。
[0017]上位机PC、图像处理单元GPU生成的数据传送到主控电路MCU和逻辑控制器CPLD，这两个模块对数据进行处理，其中主控电路MCU控制逻辑控制器CPLD生成波形信号传送到转换电路D/A，产生±10V的模拟电压传送到放大电路OPA进行电压信号的放大，由模拟开关DI控制放大的高压信号输出到喷头，其中，放大电路0ΡΑ、主控电路MCU、逻辑控制器CPLD的工作电源由单独的电源模块提供，转换电路D/A由稳压源TL431提供土 IOV基准电压。
[0018]参照图2，本实施例中，所述主控电路MCU主要为8位的STC89C52单片机，所述放大电路OPA为由电压放大电路和功率放大电路构成的复合式负反馈放大电路，所述电压放大电路主要由集成运放器0P07构成，所述功率放大电路主要由集成运放器PA84构成。
[0019]参照图2，电压信号从 稳压源TL431送到12位转换芯片MAX7541转换成模拟信号，模拟信号经过集成运放器0P07和集成运放器PA84组成的复合负反馈放大电路进行电压和功率的放大。转换芯片MAX7541使用稳压源TL431作为IOV的基准电源，保证转换电路D/A转换的精度，12位的数字信号由逻辑控制器CPLD传送到转换电路D/A。集成运放器PA84进行了相位补偿，防止相移过大，电路产生高端提升及振荡现象。集成运放器0P07作为前级放大来控制精度和漂移,集成运放器PA84作为功率放大，实现对信号的功率放大。
[0020]图3，STC89C52单片机和逻辑控制器CPLD串行方式传输数据，传送到逻辑控制器CPLD上，由逻辑控制器CPLD产生数字信号，并行方式和转换芯片MAX7541的BIT接口连接，转换芯片MAX7541是一种12位并行高速D/A转换器，可以方便的与逻辑控制器CPLD连接。由于功耗特别低，线性失真可低达0.012%，因此该器件特别适用于精密仪器的输出控制系统中。转换芯片MAX7541的所有输入均与CMOS和TTL电平兼容。在本实施例中，转换芯片MAX7541采用稳压源TL431提供±10V的基准电源，稳压源TL431是精密电压基准集成电路，它的RFE电压范围从2.5V到36V，基准电压比较精准。转换芯片MAX7541进行数模转化，生成±10V的模拟信号，传送到运算放大器进行放大。
[0021]参照图4，电压放大采用集成运放器0P07，因为集成运放器0P07的输入失调电压比集成运放器PA84小很多，采用它们两个组成的复合式负反馈放大电路，输入失调电压由输入失调电压较小的前置放大器集成运放器0P07决定，集成运放器0P07能控制精度和漂移，集成运放器PA86作为功率运算放大器,实现对输入信号的功率放大。集成运放器0P07的输入端的有二极管提供差模和共模保护，防止瞬态过压。集成运放器PA86优化了复杂的阻抗匹配增益设置，高输入阻抗和低输出阻抗的性能，其宽电源范围能达到±150V，低偏置电流低噪声。集成运放器PA84是一种快速建立放大器，有共模瞬态保护，外部有二极管，保护放大器免受反激式脉冲超过供电电压时对元件的损伤，而且具有超快速回复的二极管，反向恢复时间不超过200纳秒。信号进过集成运放器0P07和集成运放器PA84进行放大后，低压模拟信号被放大成高压信号，并具有带动负载的能力，高压信号传送到模拟开关DI，通过模拟开关DI控制电压输出到喷墨头的喷墨通道。
[0022]参照图5，上位机PC把图文信息传送到打印机的图像处理单元GPU，该图像处理单元GPU把信息进行处理，传送到逻辑控制器CPLD，本实施例中，所述逻辑控制器CPLD为ATF1504AS芯片，模拟开关DI为MAX4800A芯片。
[0023]所述ATF1504AS芯片有多个输入输出引脚，是强大的逻辑控制芯片，然后ATF1504AS芯片发出指令，通过串行数据输入DIN、串行时钟输入CLK引脚和MAX4800A芯片连接实现串行通信，同时使能端LE、清除端CLR也和ATF1504AS芯片连接，一起控制串行通讯的执行。ATF1504AS芯片使用Verilog语言进行编程,将从上位机获取的信息通过Verilog语言编程，然后程序写入ATF1504AS芯片内部，执行与MAX4800A芯片的串口通信，MAX4800A芯片能输出8路信号电压分别到8个压电晶体上，以此来控制喷头各个通道压电晶体的电压。
[0024]MAX4800A芯片是可以提供8通道的高压开关，该器件使用BCDMOS工艺提供8个高压低电荷注入SPST开关，由20MHz串行口控制。数据被移入到8位移位寄存器，并通过带使能和清除输入的可编程锁存器保持数据。上电复位功能确保所有开关在上电时为开启状态。它可采用高电压±100V的电压供电，数字接口电压独立，同时他为每个开关中断提35kΩ的泄露电阻，能够保证喷墨头上压电晶体进行放电时不损坏元件。
[0025]本实用新型的电源控制装置能够生成稳定的高压脉冲，并且该高压脉冲频率和占空比完全数字可调，元器件采用集成电路，电路结构大大优化，原件数目减少，而且减少了噪声和自激，同时解决输出电压的非线性问题，能够得到稳定准确的输出电压，实现压电陶瓷喷头被准确控制，简化了电源结构，降低了生产成本。
【权利要求】
1.一种压电陶瓷喷头的电源控制装置，包括上位机PC、图像处理单元GPU、主控电路MCU、转换电路D/A、放大电路OPA、逻辑控制器CPLD和模拟开关DI，其特征在于所述上位机PC的输出端与所述图像处理单元GPU的输入端电连接，所述逻辑控制器CPLD的一路输入端分两路，一路直接与所述图像处理单元GPU电连接，另一路通过所述主控电路MCU与所述图像处理单元GPU电连接，所述逻辑控制器CPLD的输出端分两路，一路直接与所述模拟开关DI电连接，另一路依次通过转换电路D/A、放大电路OPA与所述模拟开关DI电连接，所述模拟开关DI的输出端接喷墨头。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述主控电路MCU主要为8位的STC89C52单片机。
3.根据权利要求1所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述转换电路D/A的输入基准电压为±10V。
4.根据权利要求1所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述放大电路OPA为由电压放大电路和功率放大电路构成的复合式负反馈放大电路。
5.根据权利要求4所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述电压放大电路主要由集成运放器0P07构成。
6.根据权利要求4所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述功率放大电路主要由集成运放器PA84构成。
7.根据权利要求1所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述逻辑控制器CPLD 为 ATF1504AS 芯片。
8.根据权利要求1所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述模拟开关DI为MAX4800A芯片。
9.根据权利要求1所述的压电陶瓷喷头的电源控制装置，其特征在于所述放大电路0ΡΑ、主控电路MCU、逻辑控制器CPLD的工作电源由单独的电源模块提供。
【文档编号】G05B19/05GK203552001SQ201320594053
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】郑新, 冯灿东 申请人:中山火炬职业技术学院