专利名称：模块化压电控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及压电控制系统，具体涉及模块化压电控制系统。
背景技术：
现有的压电控制器普遍是集成电路板设计，存在适用性单一，不便于二次拓展使用的问题。
实用新型内容本实用新型为了解决现有的压电控制器适用性单一，不便于二次拓展使用的问题，从而提出了模块化压电控制系统。·模块化压电控制系统，它包括通讯单元、控制单元和被控装置，被控装置包括AD转换电路、位置传感器、SGS/Cap传感器、DA转换电路、功率驱动单元、PZT执行器和模拟信号输入单兀，AD转换电路共有两个反馈信号输入端，位置传感器共有三个模拟信号输入端和两个反馈信号输出端，DA转换电路共有两个模拟信号输出端，功率驱动单元共有两个模拟信号输入端、一个反馈信号输入端、一个反馈信号输出端和一个驱动信号输出端，模拟信号输入单元共有两个信号输出端；DA转换电路的第一模拟信号输出端与位置传感器的第一模拟信号输入端连接，DA转换电路的第二模拟信号输出端与功率驱动单元的第二模拟信号输入端连接，模拟信号输入单元的第二信号输出端与位置传感器的第二模拟信号输入端连接，模拟信号输入单兀的第一信号输出端与功率驱动单兀的第一模拟信号输入端连接，功率驱动单元的驱动信号输出端与PZT执行器的驱动信号输入端连接，SGS/Cap传感器位于PZT执行器上，SGS/Cap传感器的模拟信号输出端与位置传感器的第三模拟信号输入端连接，位置传感器的第一反馈信号输出端与功率驱动单元的反馈信号输入端连接，位置传感器的第二反馈信号输出端与AD转换电路的第二反馈信号输入端连接，AD转换电路的第一反馈信号输入端与功率驱动单元的反馈信号输出端连接，AD转换电路、DA转换电路、控制单元和通讯单元均与并行总线连接。本实用新型的远程计算机、通讯单元、本地计算机和被控装置可通过各电源的自由组合、自由搭配、进行二次拓展，更便于客户的操作。
图I为本实用新型的电路原理示意图；[0023]图2为被控装置的电路原理示意图；图3为功率驱动单元的内部结构示意图；图4为模块化压电控制系统开环时的电路原理示意图；图5为模块化压电控制系统闭环时的电路原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图I和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的模块化压电控制系统，它包括通讯单元I、控制单元2和被控装置4，被控装置4包括AD转换电路4-1、位置传感器4-2、SGS/Cap传感器4_3、DA转换电路4_4、功率驱动单元4_5、PZT执行器4-6和模拟信号输入单兀4-7,AD转换电路4-1共有两个反馈信号输入端， 位置传感器4-2共有三个模拟信号输入端和两个反馈信号输出端，DA转换电路4-4共有两个模拟信号输出端，功率驱动单元4-5共有两个模拟信号输入端、一个反馈信号输入端、一个反馈信号输出端和一个驱动信号输出端，模拟信号输入单兀4-7共有两个信号输出端；DA转换电路4-4的第一模拟信号输出端与位置传感器4_2的第一模拟信号输入端连接，DA转换电路4-4的第二模拟信号输出端与功率驱动单元4_5的第二模拟信号输入端连接，模拟信号输入单元4-7的第二信号输出端与位置传感器4-2的第二模拟信号输入端连接，模拟信号输入单兀4-7的第一信号输出端与功率驱动单兀4-5的第一模拟信号输入端连接，功率驱动单元4-5的驱动信号输出端与PZT执行器4-6的驱动信号输入端连接，SGS/Cap传感器4-3位于PZT执行器4-6上，SGS/Cap传感器4_3的模拟信号输出端与位置传感器4_2的第三模拟信号输入端连接，位置传感器4-2的第一反馈信号输出端与功率驱动单元4-5的反馈信号输入端连接，位置传感器4-2的第二反馈信号输出端与AD转换电路4-1的第二反馈信号输入端连接，AD转换电路4-1的第一反馈信号输入端与功率驱动单元4-5的反馈信号输出端连接，AD转换电路4-1、DA转换电路4_4、控制单元2和通讯单元I均与并行总线连接。控制单元2控制24位的DA (24Bit,数模转换器)输出模拟信号给功率驱动单元4-5，通过控制单元2和16位AD( 16Bit，模数转换器)测量位置传感器的输出信号(微位移，测量各类PZT或微动工作台等纳米定位机构的实际变化量)，并通过通讯单元I与远程计算机通信等。[0045]控制单元2的接口包括串口、USB接口和数字I/O接口，串口波特率为9600，USB接口是标准的2. O接口并且兼容USB1. 1，为用户提供标准的注释代码及通信协议，方便二次开发；用户通过数字I/O接口可设置为输入或输出模式，输入方式可以控制波形的输出与停止，输出方式可以跟踪控制器的变化。位置传感器4-2和SGS/Cap传感器4_3是压电陶瓷或微动工作台等纳米定位机构中的传感器能提供高精准、高稳定性和高可靠性的激励信号，并检测和处理压电陶瓷或微动工作台等纳米定位机构中的传感器信号，并将该传感器信号通过内部的算法电路结合功率驱动单元4-5完成伺服(闭环)控制。本实施方式在开环控制时如图4所示，DA转换电路4-4的第二模拟信号输出端与功率驱动单元4-5的第二模拟信号输入端连接，模拟信号输入单兀4-7的第一信号输出端与功率驱动单兀4-5的第一模拟信号输 入端连接，且DA转换电路4-4的输出信号和模拟信号输入单兀4-7的输出信号在同一时刻只有一个信号有效。功率驱动单元4-5的驱动信号输出端与PZT执行器4-6的驱动信号输入端连接，SGS/Cap传感器4-3位于PZT执行器4-6上，AD转换电路4-1的第一反馈信号输入端与功率驱动单元4-5的反馈信号输出端连接，AD转换电路4-1的数字信号输出端和DA转换电路4_4的数字信号输入端通过并行总线与控制单元2连接。在闭环控制时如图5所不,DA转换电路4-4的第一模拟信号输出端与位置传感器4-2的第一模拟信号输入端连接，模拟信号输入单元4-7的第二信号输出端与位置传感器4-2的第二模拟信号输入端连接，且DA转换电路4-4的输出信号和模拟信号输入单兀4-7的输出信号在同一时刻只有一个信号有效。功率驱动单元4-5的驱动信号输出端与PZT执行器4-6的驱动信号输入端连接，SGS/Cap传感器4-3位于PZT执行器4-6上，SGS/Cap传感器4_3的模拟信号输出端与位置传感器4_2的第三模拟信号输入端连接，位置传感器4-2的第一反馈信号输出端与功率驱动单元4-5的反馈信号输入端连接，位置传感器4-2的第二反馈信号输出端与AD转换电路4_1的第二反馈信号输入端连接，AD转换电路4-1的第一反馈信号输入端与功率驱动单元4-5的反馈信号输出端连接，AD转换电路4-1的数字信号输出端和DA转换电路4_4的数字信号输入端通过并行总线与控制单元2连接，控制单元2的并行总线与通讯单元I的总线连接。
具体实施方式
二、本实施方式与具体实施方式
一所述的模块化压电控制系统的区别在于，它包括多个被控装置4，每个被控装置4均通过并行总线与控制单元2连接。[0064]具体实施方式
三、结合图3具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一所述的模块化压电控制系统的区别在于，功率驱动单元4-5包括零点调节电路4-5-1、放大调节电路4-5-2、功率放大电路4-5-3和保护电路4-5-4，零点调节电路4-5-1共有两个模拟信号输入端、一个反馈信号输入端和模拟信号输出端，保护电路4-5-4共有一个模拟信号输入端、一个反馈信号输出端和一个驱动信号输出端；位置传感器4-2的反馈信号输出端与零点调节电路4-5-1的反馈信号输入端连接，DA转换电路4-4的第二模拟信号输出端与零点调节电路4_5_1的第二模拟信号输入端连接，模拟信号输入单元4-7的第一信号输出端与零点调节电路4-5-1的第一模拟信号 输入端连接，零点调节电路4-5-1的模拟信号输出端与放大调节电路4-5-2的模拟信号输入端连接，放大调节电路4-5-2的模拟信号输出端与功率放大电路4-5-3的模拟信号输入端连接，功率放大电路4-5-3的模拟信号输出端与保护电路4-5-4的模拟信号输入端连接，保护电路4-5-4的反馈信号输出端与AD转换电路4_1的第一反馈信号输入端连接，保护电路4-5-4的驱动信号输出端和PZT执行器4_6的驱动信号输入端连接。功率驱动单元4-5的放大调节电路4-5-2、功率放大电路4_5_3，将微弱的信号放大到能够满足对各类压电陶瓷的驱动要求或微动工作台等纳米定位机构的控制要求；功率驱动单元4-5能够提供较高的输出电压、功率、分辨率、精度、带宽、线性度、稳定度和极低的输出纹波、极小的温度漂移等特性。
具体实施方式
四、本实施方式与具体实施方式
一所述的模块化压电控制系统的区别在于，它还包括键盘5，所述的键盘5通过并行总线与控制单元2连接。该键盘为15位的薄膜按键输入可以控制控制单元2的工作模式，对控制单元2进行相应操作。
具体实施方式
五、本实施方式与具体实施方式
一所述的模块化压电控制系统的区别在于，它还包括显示器3，所述的显示器3通过并行总线与控制单元2连接。
具体实施方式
六、本实施方式与具体实施方式
五所述的模块化压电控制系统的区别在于，所述的显示器3为液晶显示器。显示器3可以是IXD显示窗口为蓝屏白字液晶汉字显示，可以通过观察该窗口了解显示与接口(串口，USB)模块的工作状态，提供了良好的人机界面，使操作更加简单容易。
具体实施方式
七、本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五所述的模块化压电控制系统的区别在于，通讯单元I包括RS232串行通信端口和USB2. O串行通信端口。[0082] 本实施方式可通过随机配备的电缆，通过相应接口将计算机与控制器相连，实现计算机控制，功能强大，有常用波形输出功 能，如正弦波、三角波、方波、锯齿波等。
权利要求1.模块化压电控制系统，其特征在于它包括通讯单元(I)、控制单元(2)和被控装置(4),被控装置(4)包括AD转换电路(4-1)、位置传感器(4-2)、SGS/Cap传感器(4_3)、DA转换电路(4-4 )、功率驱动单元(4-5 )、PZT执行器(4-6 )和模拟信号输入单元(4_7 )， AD转换电路(4-1)共有两个反馈信号输入端， 位置传感器(4-2)共有三个模拟信号输入端和两个反馈信号输出端， DA转换电路(4-4)共有两个模拟信号输出端， 功率驱动单元(4-5 )共有两个模拟信号输入端、一个反馈信号输入端、一个反馈信号输出端和一个驱动信号输出端， 模拟信号输入单元(4-7)共有两个信号输出端； DA转换电路(4-4)的第一模拟信号输出端与位置传感器(4-2)的第一模拟信号输入端连接， DA转换电路(4-4)的第二模拟信号输出端与功率驱动单兀(4-5)的第二模拟信号输入端连接， 模拟信号输入单元(4-7)的第二信号输出端与位置传感器(4-2)的第二模拟信号输入端连接， 模拟信号输入单兀(4-7)的第一信号输出端与功率驱动单兀(4-5)的第一模拟信号输入端连接， 功率驱动单元(4-5)的驱动信号输出端与PZT执行器(4-6)的驱动信号输入端连接， SGS/Cap传感器(4-3)位于PZT执行器(4-6)上， SGS/Cap传感器(4-3)的模拟信号输出端与位置传感器(4_2)的第三模拟信号输入端连接， 位置传感器(4-2)的第一反馈信号输出端与功率驱动单元(4-5)的反馈信号输入端连接， 位置传感器(4-2)的第二反馈信号输出端与AD转换电路(4-1)的第二反馈信号输入端连接， AD转换电路(4-1)的第一反馈信号输入端与功率驱动单元(4-5)的反馈信号输出端连接， AD转换电路(4-1 )、DA转换电路(4-4)、控制单元(2)和通讯单元(I)均与并行总线连接。
2.根据权利要求I所述的模块化压电控制系统，其特征在于它包括多个被控装置(4)，每个被控装置(4)均通过并行总线与控制单元(2)连接。
3.根据权利要求I所述的模块化压电控制系统，其特征在于功率驱动单元(4-5)包括零点调节电路(4-5-1 )、放大调节电路(4-5-2 )、功率放大电路(4-5-3 )和保护电路(4-5-4)， 零点调节电路(4-5-1)共有两个模拟信号输入端、一个反馈信号输入端和模拟信号输出端， 保护电路(4-5-4)共有一个模拟信号输入端、一个反馈信号输出端和一个驱动信号输出端； 位置传感器(4-2)的反馈信号输出端与零点调节电路(4-5-1)的反馈信号输入端连接， DA转换电路(4-4)的第二模拟信号输出端与零点调节电路(4-5-1)的第二模拟信号输入端连接， 模拟信号输入单元(4-7)的第一信号输出端与零点调节电路(4-5-1)的第一模拟信号输入端连接， 零点调节电路(4-5-1)的模拟信号输出端与放大调节电路(4-5-2)的模拟信号输入端连接， 放大调节电路(4-5-2)的模拟信号输出端与功率放大电路(4-5-3)的模拟信号输入端连接， 功率放大电路(4-5-3)的模拟信号输出端与保护电路(4-5-4)的模拟信号输入端连接， 保护电路(4-5-4)的反馈信号输出端与AD转换电路(4-1)的第一反馈信号输入端连接， 保护电路(4-5-4)的驱动信号输出端和PZT执行器(4-6)的驱动信号输入端连接。
4.根据权利要求I所述的模块化压电控制系统，其特征在于它还包括键盘(5)，所述的键盘(5)通过并行总线与控制单元(2)连接。
5.根据权利要求I所述的模块化压电控制系统，其特征在于它还包括显示器(3)，所述的显示器(3)通过并行总线与控制单元(2)连接。
6.根据权利要求5所述的模块化压电控制系统，其特征在于所述的显示器(3)为液晶显示器。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的模块化压电控制系统，其特征在于通讯单元(I)包括RS232串行通信端口和USB2. O串行通信端口。
专利摘要模块化压电控制系统，本实用新型涉及模块化压电控制系统。它为了解决现有的压电控制器适用性单一，不便于二次拓展使用的问题。DA转换电路与位置传感器连接，DA转换电路与功率驱动单元连接，模拟信号输入单元与位置传感器连接，模拟信号输入单元与功率驱动单元连接，功率驱动单元与PZT执行器连接，SGS/Cap传感器位于PZT执行器上，SGS/Cap传感器与位置传感器连接，位置传感器与功率驱动单元连接，位置传感器与AD转换电路连接，AD转换电路与功率驱动单元连接，AD转换电路、DA转换电路、控制单元和通讯单元均与并行总线连接。本实用新型适用于压电控制系统等领域。
文档编号G05B19/04GK202710968SQ20122043728
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者陈 峰, 刘泽栋, 隋旭日, 杨明远, 王洪帅 申请人:哈尔滨芯明天科技有限公司