压电喷射点胶设备的驱动控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及属于电气控制领域的一种驱动控制设备，更确切地说，本发明涉及一种压电喷射点胶设备的驱动控制装置。
【背景技术】
[0002]压电驱动喷射技术是一种新型快速成型微滴喷射工艺，具有响应快、精度高、灵活性好等特点，在生物制造、微结构制造、功能梯度材料制备等多个领域具有广泛的应用前景。而压电喷射点胶作为压电驱动喷射技术的一项具体应用，具有高效、精确、非接触式的特点，在微电子封装等领域得到广泛应用。
[0003]对于压电喷射点胶设备而言，驱动信号若采用矩形波，喷出胶点容易发散，并且梯形波是压摆率(每单位时间的电压变化量)较大的波形，存在对压电元件实际动作不作贡献的高次谐波，增加了能耗且在一定程度上影响元件的性能和使用寿命。而驱动信号为压摆率较小的梯形波时，胶点液滴易汇聚、更集中，降低点胶设备能耗，并在一定程度上缓解了压电元件的迟滞效应。
[0004]对于压电元件来说，其本身具有以下性质:对其施加正电压压电元件会伸长，解除该电压会恢复，但仍会产生残留应变。若在解除电压的状态下暂时放置压电元件(放置时间约为I秒)，则该残留应变会消失，但是如果在保留残留应变的状态下再次施加正电压时，压电元件的伸长量会减少残留应变的量，因此不能充分发挥压电元件的能力。该性质在对压电元件施加负电压使其收缩的情况下也是相同的。
[0005]对此，公布号为JP2006231928A，公布日为2006.09.07，专利名称为“液体吐出?V卜''方法及r/液体吐出装置(液体喷射驱动方法和驱动装置)”的日本专利提出了如下方案:不只解除施加到压电元件的正电压，而且还接着施加负电压来迅速消除残留应变。该方案取得了较好的效果。
[0006]目前人们己经发明了一些驱动压电元件的方法，大致可概括为以下几类:
[0007]1.场效应管组成的H半桥驱动电路。这类方法的优点是电路简单，其缺点在于使用了开关元件，驱动信号为梯形波，含有较多对元件动作无贡献的频率分量，能源利用效率低，并且在点胶性能等方面存在不足。
[0008]2.场效应管组成的H全桥的驱动电路。这类方法的优点是可获得供电电压两倍的驱动能力，缺点同H半桥驱动电路。
[0009]3.改进的H桥驱动电路。冈口健二朗以此驱动电路申请了中国专利，专利公布号为CN 103988327A，公开日为2014.08.13，专利名称为“压电元件用驱动电源”。该驱动电路通过利用LPF(低通滤波器)降低了信号的压摆率，进而使输出驱动信号成为台阶状的波形，一定程度上弥补了单纯使用H桥驱动电路的缺点。但是高次谐波分量抑制效果并不十分理想，且电路参数调整复杂，缺乏灵活性。
[0010]4.使用补偿器的驱动电路。大岛敦以此驱动电路申请了中国专利，专利公布号为CN 102862388A，公开日为2013.01.09，专利名称为“压电元件驱动电路以及流体喷射装置”。该驱动电路主要针对残留应变问题，通过线圈和压电元件形成谐振电路和对驱动信号施加相位超前补偿并使其负反馈来抑制谐振波峰，并通过调整波峰的抑制程度来稍许产生反向电压。该方法在避免电路大型化的情况下一定程度上解决了残留应变问题。缺点是反向电压的控制和调整较复杂，并且需要额外的三角波发生电路，增加了电路复杂程度。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的因为高次谐波分量大而产生的能源利用效率低、参数调整复杂和残留应变问题，提供了一种压电喷射点胶设备的驱动控制装置。
[0012]为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的:所述的压电喷射点胶设备的驱动控制装置包括电源部分、控制部分、继电器部分及驱动部分；
[0013]所述的电源部分包括降压稳压电源与直流稳压电源；
[0014]所述的降压稳压电源包括市电220V转直流24V的转换电路、24V转5V的转换电路与5V转3.3V的转换电路；
[0015]市电220V转直流24V的转换电路中的24V输出端和继电器部分的型号为730-2TR的继电器P80的O号引脚、驱动部分的前端放大电路中的型号为LTC6090的前端运算放大器OPl的7号引脚即正电源端电线连接；
[0016]24V转5V的转换电路中的5V输出端和控制部分中的型号为ILI9320的液晶显示屏的接口电路中的28号引脚、继电器部分的型号为ULN2003的达林顿管阵列P8的9号引脚电线连接；
[0017]5V转3.3V的转换电路中的3.3V输出端和控制部分中的单片机芯片U4的19号引脚即VDD、指示灯电路中的电阻R60、液晶显示屏的接口电路中的24号引脚电线连接；
[0018]直流稳压电源的正电压VS输出端与继电器部分的插针P81的2号引脚电线连接，直流稳压电源的负电压VE输出端与继电器部分的插针P81的I号引脚电线连接；继电器部分的插针P82的2号引脚与驱动部分的正电压VSS的输入端电线相连，继电器部分的插针P82的I号引脚与驱动部分的负电压VEE的输入端电线相连；控制部分中的单片机芯片U4的53号引脚即PC12与继电器部分的输入控制端Delay电线连接，单片机芯片U4的20号引脚即PA4与驱动部分的前端放大电路的信号输入端DAC_OUT电线连接。
[0019]技术方案中所述的控制部分包括型号为STM32的单片机最小系统、按键SI至按键S6和液晶显示屏；型号为STM32F103RET6的单片机芯片U4的8号引脚即PC0、9号引脚即PClUO号引脚即PC2U1号引脚即PC3U4号引脚即PAO与15号引脚即PAl和按键SI至按键S6的KeyO端至Key5端依次电线连接；型号为STM32F103RET6的单片机芯片U4的40号引脚即PC9、39号引脚即PC8、38号引脚即PC7、37号引脚即PC6、7号引脚即NRST，26号到28号引脚、55号到59号引脚、61号到62号引脚、29号到30号引脚、33号到36号引脚即PBO到PB15，51号引脚即PClO与液晶显示屏接口 J5的I号到21号、23号引脚依次电线连接;型号为STM32F103RET6的单片机芯片U4的22号引脚即PA6、23号引脚即PA7、24号引脚即PC4、25号引脚即PC5和指示灯DSl至DS4的LEDO端到LED3端依次电线连接。
[0020]技术方案中所述的驱动部分包括调整电路、前端放大电路、功率放大电路及感性元件；其中功率放大电路由正向通道电路和反向通道电路组成；前端放大电路的输入端DAC_OUT与控制部分的型号为STM32F103RET6的单片机芯片U4的20号引脚即PA4电线连接；前端放大电路的输出端OPl_OUT同时和功率放大电路正向通道电路的输入端与功率放大电路反向通道电路的输入端电线连接，调整电路将控制部分的地DGND和驱动部分的地AGND进行调整连接，功率放大电路正向通道电路的输出端与感性元件的一端电线连接，感性元件另一端即为驱动部分的输出端Vo_A，功率放大电路反向通道电路的输出端即为驱动部分的另一输出端Vo_B。
[0021]技术方案中所述的驱动部分的前端放大电路包括型号为LTC6090的前端运算放大器OPl、电容Cll、电阻Rll、电阻R12和滑动变阻器RT12 ；
[0022]信号输入端DAC_0UT和电容Cll的一端与前端运算放大器OPl的3号引脚即正向输入端电线连接，电容Cll的另一端接地，前端运算放大器OPl的2号引脚即反向输入端和电阻R12与滑动变阻器RT12的一端相连，电阻R12的另一端接地，滑动变阻器RT12的另一端与前端运算放大器OPl的6号引脚即输出端0P1_0UT端电线连接，前端运算放大器OPl的4号引脚即负电源端接负电源VEE，7号引脚即正电源端接24V端。
[0023]技术方案中所述的驱动部分的功率放大电路正向通道电路及感性元件包括单元放大电路A、型号为LTC6090的运算放大器A2、型号为LTC6090的运算放大器A3、电阻R20、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27与感性元件L21 ;其中:单元放大电路A由型号为LTC6090的运算放大器Al、电阻R21与滑动变阻器RT21组成；运算放大器A2的3号引脚即正向输入端与电阻R24、电阻R25的一端电线连接，电阻R25的另一端与运算放大器Al的6号引脚即输出端电线连接，电阻R24的另一端与负电源VSS电线连接；运算放大器A2的2号引脚即负向输入端接电阻R22的一端，电阻R22的另一端与运算放大器A2的6号引脚即输出端电线连接并记为ASS，运算放大器A2的7号引脚即正电源端接正电源VSS，A2的4号引脚即负电源端接地；运算放大器A3的3号引脚即正向输入端和电阻R26、电阻R27的一端电线连接，电阻R26的另一端接到运算放大器Al的6号引脚即输出端，电阻R27的另一端与负电源VEE电线连接；运算放大器A3的2号引脚即负向输入端接电阻R23的一端，电阻R23的另一端与运算放大器A3的6号引脚即输出端电线连接并记为AEE，运算放大器A3的7号引脚即正电源端接地，运算放大器A3的4号引脚即负电源端接负电源VEE ;运算放大器Al的2号引脚即反向输入端和电阻R21与滑动变阻器RT21的一端电线连接，电阻R21的另一端接地，滑动变阻器RT21的另一端与运算放大器Al的6号引脚即输出端电线连接；运算放大器Al的7号引脚即正电源端与算放大器A2的6号引脚即输出端电线连接，运算放大器Al的4号引脚即负电压端与运算放大器A3的6号引脚即输出端电线连接；运算放大器Al的6号引脚即输出端与感性元件L21的一端、电阻R20的一端电线连接并记为A0，感性元件L21的另一端与电阻R20的另一端电线连接，即感性元件L21与电阻R20为并联，连接点即为驱动部分的功率放大电路正向通道电路的输出端Vo_A。
[0024]技术方案中
[0025]所述的驱动部分的功率放大电路反向通道的电路包括单元放大电路B、型号为LTC6090的运算放大器A4、型号为LTC6090的运算放大器A5、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35和电阻R36 ;其中:单元放大电路B由型号为LTC6090的运算放大器A6、电阻R37和滑动变阻器RT31组成；运算放大器A4的3号引脚即正向输入端与电阻R31、电阻R32的一端电线连接，电阻R32的另一端与运算放大器A6的6号引脚即输出端电线连接，电阻R31的另一端接到正电源VSS ;运算放大器A4的2号引脚即负向输入端接电阻R35的一端，电阻R35的另一端接到运算放大器A4的6号引脚即输出端，运算放大器A4的7号引脚即正电源端接正电源VSS，4号引脚即负电源端接地AGND ;运算放大器A5的3号引脚即正向输入端与电阻R33、电阻R34的一端相连，电阻R33的另一端与运算放大器A6的6号引脚即输出端电线连接，电阻R34的另一端接到负电源VEE ;运算放大器A5的2号引脚即负向输入端接电阻R36的一端，电阻R36的另一端与运算放大器A5的6号引脚即输出端电线连接并记为BEE，运算放大器A5的7号引脚即正电源端接地AGND，运算放大器A5的4号引脚即负电源端接负电源VEE ;运算放大器A6的3号引脚即正向输入端接地AGND，运算放大器A6的2号引脚即反向输入端接电阻R37和滑动变阻器RT31的公共端，滑动变阻器RT31的另一端和运算放大器A6的6号引脚即输出端电线连接并记为B0。
[0026]技术方案中所述的驱动部分的功率放大电路正向通道的运算放大器并联电路包括型号为LTC6090的运算放大器P1、型号为LTC6090的运算放大器P2、电阻RlOl、电阻R102、电阻R103和滑动变阻器RTlOl ;运算放大器Pl的2号引脚即负向输入端和电阻RlOl与滑动变阻器RTlOl的公共端电线连接，电阻RlOl的另一端接地，滑动变阻器RTlOl的另一端与电阻R102的一端电线连接，连接点即为运算放大器并联电路输出端V01，电阻R102的另一端与运算放大器Pl的6号引脚即输出端电线连接；运算放大器P2的3号引脚即正向输入端和运算放大器Pl的6号引脚即输出端电线连接，运算放大器P2的2号引脚即负向输入端与运算放大器P2的6号引脚即输出端电线连接；电阻R103 —端与运算放大器P2的6号引脚即输出端电线连接，电阻R103的另一端与运算放大器并联电路的输出端VOl电线连接。
[0027]技术方案中所述的是驱动部分的功率放大电路反向通道的运算放大器并联电路包括型号为LTC6090的运算放大器P3、型号为LTC6090的运算放大器P4、电阻R111、电阻Rl 12、电阻Rl 13与滑动变阻器RTlll ;运算放大器P3的3号引脚即正向输入端接地AGND，运算放大器P3的2号引脚即负向输入端和电阻Rlll与滑动变阻器RTlll