壓電噴射點(diǎn)膠設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及屬于電氣控制領(lǐng)域的一種驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備，更確切地說，本實(shí)用新型涉及一種壓電噴射點(diǎn)膠設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電驅(qū)動(dòng)噴射技術(shù)是一種新型快速成型微滴噴射工藝，具有響應(yīng)快、精度高、靈活性好等特點(diǎn)，在生物制造、微結(jié)構(gòu)制造、功能梯度材料制備等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。而壓電噴射點(diǎn)膠作為壓電驅(qū)動(dòng)噴射技術(shù)的一項(xiàng)具體應(yīng)用，具有高效、精確、非接觸式的特點(diǎn)，在微電子封裝等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]對(duì)于壓電噴射點(diǎn)膠設(shè)備而言，驅(qū)動(dòng)信號(hào)若采用矩形波，噴出膠點(diǎn)容易發(fā)散，并且梯形波是壓擺率(每單位時(shí)間的電壓變化量)較大的波形，存在對(duì)壓電元件實(shí)際動(dòng)作不作貢獻(xiàn)的高次諧波，增加了能耗且在一定程度上影響元件的性能和使用壽命。而驅(qū)動(dòng)信號(hào)為壓擺率較小的梯形波時(shí)，膠點(diǎn)液滴易匯聚、更集中，降低點(diǎn)膠設(shè)備能耗，并在一定程度上緩解了壓電元件的遲滯效應(yīng)。
[0004]對(duì)于壓電元件來說，其本身具有以下性質(zhì):對(duì)其施加正電壓壓電元件會(huì)伸長，解除該電壓會(huì)恢復(fù)，但仍會(huì)產(chǎn)生殘留應(yīng)變。若在解除電壓的狀態(tài)下暫時(shí)放置壓電元件(放置時(shí)間約為I秒)，則該殘留應(yīng)變會(huì)消失，但是如果在保留殘留應(yīng)變的狀態(tài)下再次施加正電壓時(shí)，壓電元件的伸長量會(huì)減少殘留應(yīng)變的量，因此不能充分發(fā)揮壓電元件的能力。該性質(zhì)在對(duì)壓電元件施加負(fù)電壓使其收縮的情況下也是相同的。
[0005]對(duì)此，公布號(hào)為JP2006231928A，公布日為2006.09.07，專利名稱為“液體吐出?V卜''方法及r/液體吐出裝置(液體噴射驅(qū)動(dòng)方法和驅(qū)動(dòng)裝置)”的日本專利提出了如下方案:不只解除施加到壓電元件的正電壓，而且還接著施加負(fù)電壓來迅速消除殘留應(yīng)變。該方案取得了較好的效果。
[0006]目前人們己經(jīng)發(fā)明了一些驅(qū)動(dòng)壓電元件的方法，大致可概括為以下幾類:
[0007]1.場效應(yīng)管組成的H半橋驅(qū)動(dòng)電路。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，其缺點(diǎn)在于使用了開關(guān)元件，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為梯形波，含有較多對(duì)元件動(dòng)作無貢獻(xiàn)的頻率分量，能源利用效率低，并且在點(diǎn)膠性能等方面存在不足。
[0008]2.場效應(yīng)管組成的H全橋的驅(qū)動(dòng)電路。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是可獲得供電電壓兩倍的驅(qū)動(dòng)能力，缺點(diǎn)同H半橋驅(qū)動(dòng)電路。
[0009]3.改進(jìn)的H橋驅(qū)動(dòng)電路。岡口健二朗以此驅(qū)動(dòng)電路申請(qǐng)了中國專利，專利公布號(hào)為CN 103988327 A，公開日為2014.08.13，專利名稱為“壓電元件用驅(qū)動(dòng)電源”。該驅(qū)動(dòng)電路通過利用LPF(低通濾波器)降低了信號(hào)的壓擺率，進(jìn)而使輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)成為臺(tái)階狀的波形，一定程度上彌補(bǔ)了單純使用H橋驅(qū)動(dòng)電路的缺點(diǎn)。但是高次諧波分量抑制效果并不十分理想，且電路參數(shù)調(diào)整復(fù)雜，缺乏靈活性。
[0010]4.使用補(bǔ)償器的驅(qū)動(dòng)電路。大島敦以此驅(qū)動(dòng)電路申請(qǐng)了中國專利，專利公布號(hào)為CN 102862388 A，公開日為2013.01.09，專利名稱為“壓電元件驅(qū)動(dòng)電路以及流體噴射裝置”。該驅(qū)動(dòng)電路主要針對(duì)殘留應(yīng)變問題，通過線圈和壓電元件形成諧振電路和對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加相位超前補(bǔ)償并使其負(fù)反饋來抑制諧振波峰，并通過調(diào)整波峰的抑制程度來稍許產(chǎn)生反向電壓。該方法在避免電路大型化的情況下一定程度上解決了殘留應(yīng)變問題。缺點(diǎn)是反向電壓的控制和調(diào)整較復(fù)雜，并且需要額外的三角波發(fā)生電路，增加了電路復(fù)雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的因?yàn)楦叽沃C波分量大而產(chǎn)生的能源利用效率低、參數(shù)調(diào)整復(fù)雜和殘留應(yīng)變問題，提供了一種壓電噴射點(diǎn)膠設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制裝置。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:所述的壓電噴射點(diǎn)膠設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制裝置包括電源部分、控制部分、繼電器部分及驅(qū)動(dòng)部分；
[0013]所述的電源部分包括降壓穩(wěn)壓電源與直流穩(wěn)壓電源；
[0014]所述的降壓穩(wěn)壓電源包括市電220V轉(zhuǎn)直流24V的轉(zhuǎn)換電路、24V轉(zhuǎn)5V的轉(zhuǎn)換電路與5V轉(zhuǎn)3.3V的轉(zhuǎn)換電路；
[0015]市電220V轉(zhuǎn)直流24V的轉(zhuǎn)換電路中的24V輸出端和繼電器部分的型號(hào)為730-2TR的繼電器P80的O號(hào)引腳、驅(qū)動(dòng)部分的前端放大電路中的型號(hào)為LTC6090的前端運(yùn)算放大器OPl的7號(hào)引腳即正電源端電線連接；
[0016]24V轉(zhuǎn)5V的轉(zhuǎn)換電路中的5V輸出端和控制部分中的型號(hào)為ILI9320的液晶顯示屏的接口電路中的28號(hào)引腳、繼電器部分的型號(hào)為ULN2003的達(dá)林頓管陣列P8的9號(hào)引腳電線連接；
[0017]5V轉(zhuǎn)3.3V的轉(zhuǎn)換電路中的3.3V輸出端和控制部分中的單片機(jī)芯片U4的19號(hào)引腳即VDD、指示燈電路中的電阻R60、液晶顯示屏的接口電路中的24號(hào)引腳電線連接；
[0018]直流穩(wěn)壓電源的正電壓VS輸出端與繼電器部分的插針P81的2號(hào)引腳電線連接，直流穩(wěn)壓電源的負(fù)電壓VE輸出端與繼電器部分的插針P81的I號(hào)引腳電線連接；繼電器部分的插針P82的2號(hào)引腳與驅(qū)動(dòng)部分的正電壓VSS的輸入端電線相連，繼電器部分的插針P82的I號(hào)引腳與驅(qū)動(dòng)部分的負(fù)電壓VEE的輸入端電線相連；控制部分中的單片機(jī)芯片U4的53號(hào)引腳即PC12與繼電器部分的輸入控制端Delay電線連接，單片機(jī)芯片U4的20號(hào)引腳即PA4與驅(qū)動(dòng)部分的前端放大電路的信號(hào)輸入端DAC_OUT電線連接。
[0019]技術(shù)方案中所述的控制部分包括型號(hào)為STM32的單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵SI至按鍵S6和液晶顯示屏；型號(hào)為STM32F103RET6的單片機(jī)芯片U4的8號(hào)引腳即PC0、9號(hào)引腳即PClUO號(hào)引腳即PC2U1號(hào)引腳即PC3U4號(hào)引腳即PAO與15號(hào)引腳即PAl和按鍵SI至按鍵S6的KeyO端至Key5端依次電線連接；型號(hào)為STM32F103RET6的單片機(jī)芯片U4的40號(hào)引腳即PC9、39號(hào)引腳即PC8、38號(hào)引腳即PC7、37號(hào)引腳即PC6、7號(hào)引腳即NRST，26號(hào)到28號(hào)引腳、55號(hào)到59號(hào)引腳、61號(hào)到62號(hào)引腳、29號(hào)到30號(hào)引腳、33號(hào)到36號(hào)引腳即PBO到PB15，51號(hào)引腳即PClO與液晶顯示屏接口 J5的I號(hào)到21號(hào)、23號(hào)引腳依次電線連接;型號(hào)為STM32F103RET6的單片機(jī)芯片U4的22號(hào)引腳即PA6、23號(hào)引腳即PA7、24號(hào)引腳即PC4、25號(hào)引腳即PC5和指示燈DSl至DS4的LEDO端到LED3端依次電線連接。
[0020]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動(dòng)部分包括調(diào)整電路、前端放大電路、功率放大電路及感性元件；其中功率放大電路由正向通道電路和反向通道電路組成；前端放大電路的輸入端DAC_OUT與控制部分的型號(hào)為STM32F103RET6的單片機(jī)芯片U4的20號(hào)引腳即PA4電線連接；前端放大電路的輸出端OPl_OUT同時(shí)和功率放大電路正向通道電路的輸入端與功率放大電路反向通道電路的輸入端電線連接，調(diào)整電路將控制部分的地DGND和驅(qū)動(dòng)部分的地AGND進(jìn)行調(diào)整連接，功率放大電路正向通道電路的輸出端與感性元件的一端電線連接，感性元件另一端即為驅(qū)動(dòng)部分的輸出端Vo_A，功率放大電路反向通道電路的輸出端即為驅(qū)動(dòng)部分的另一輸出端Vo_B。
[0021]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動(dòng)部分的前端放大電路包括型號(hào)為LTC6090的前端運(yùn)算放大器OPl、電容Cll、電阻Rll、電阻R12和滑動(dòng)變阻器RT12 ；
[0022]信號(hào)輸入端DAC_0UT和電容Cll的一端與前端運(yùn)算放大器OPl的3號(hào)引腳即正向輸入端電線連接，電容Cll的另一端接地，前端運(yùn)算放大器OPl的2號(hào)引腳即反向輸入端和電阻R12與滑動(dòng)變阻器RT12的一端相連，電阻R12的另一端接地，滑動(dòng)變阻器RT12的另一端與前端運(yùn)算放大器OPl的6號(hào)引腳即輸出端0P1_0UT端電線連接，前端運(yùn)算放大器OPl的4號(hào)引腳即負(fù)電源端接負(fù)電源VEE，7號(hào)引腳即正電源端接24V端。
[0023]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動(dòng)部分的功率放大電路正向通道電路及感性元件包括單元放大電路A、型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器A2、型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器A3、電阻R20、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R27與感性元件L21 ;其中:單元放大電路A由型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器Al、電阻R21與滑動(dòng)變阻器RT21組成；運(yùn)算放大器A2的3號(hào)引腳即正向輸入端與電阻R24、電阻R25的一端電線連接，電阻R25的另一端與運(yùn)算放大器Al的6號(hào)引腳即輸出端電線連接，電阻R24的另一端與負(fù)電源VSS電線連接；運(yùn)算放大器A2的2號(hào)引腳即負(fù)向輸入端接電阻R22的一端，電阻R22的另一端與運(yùn)算放大器A2的6號(hào)引腳即輸出端電線連接并記為ASS，運(yùn)算放大器A2的7號(hào)引腳即正電源端接正電源VSS，A2的4號(hào)引腳即負(fù)電源端接地；運(yùn)算放大器A3的3號(hào)引腳即正向輸入端和電阻R26、電阻R27的一端電線連接，電阻R26的另一端接到運(yùn)算放大器Al的6號(hào)引腳即輸出端，電阻R27的另一端與負(fù)電源VEE電線連接；運(yùn)算放大器A3的2號(hào)引腳即負(fù)向輸入端接電阻R23的一端，電阻R23的另一端與運(yùn)算放大器A3的6號(hào)引腳即輸出端電線連接并記為AEE，運(yùn)算放大器A3的7號(hào)引腳即正電源端接地，運(yùn)算放大器A3的4號(hào)引腳即負(fù)電源端接負(fù)電源VEE ;運(yùn)算放大器Al的2號(hào)引腳即反向輸入端和電阻R21與滑動(dòng)變阻器RT21的一端電線連接，電阻R21的另一端接地，滑動(dòng)變阻器RT21的另一端與運(yùn)算放大器Al的6號(hào)引腳即輸出端電線連接；運(yùn)算放大器Al的7號(hào)引腳即正電源端與算放大器A2的6號(hào)引腳即輸出端電線連接，運(yùn)算放大器Al的4號(hào)引腳即負(fù)電壓端與運(yùn)算放大器A3的6號(hào)引腳即輸出端電線連接；運(yùn)算放大器Al的6號(hào)引腳即輸出端與感性元件L21的一端、電阻R20的一端電線連接并記為A0，感性元件L21的另一端與電阻R20的另一端電線連接，即感性元件L21與電阻R20為并聯(lián)，連接點(diǎn)即為驅(qū)動(dòng)部分的功率放大電路正向通道電路的輸出端Vo_A。
[0024]技術(shù)方案中
[0025]所述的驅(qū)動(dòng)部分的功率放大電路反向通道的電路包括單元放大電路B、型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器A4、型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器A5、電阻R31、電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35和電阻R36 ;其中:單元放大電路B由型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器A6、電阻R37和滑動(dòng)變阻器RT31組成；運(yùn)算放大器A4的3號(hào)引腳即正向輸入端與電阻R31、電阻R32的一端電線連接，電阻R32的另一端與運(yùn)算放大器A6的6號(hào)引腳即輸出端電線連接，電阻R31的另一端接到正電源VSS ;運(yùn)算放大器A4的2號(hào)引腳即負(fù)向輸入端接電阻R35的一端，電阻R35的另一端接到運(yùn)算放大器A4的6號(hào)引腳即輸出端，運(yùn)算放大器A4的7號(hào)引腳即正電源端接正電源VSS，4號(hào)引腳即負(fù)電源端接地AGND ;運(yùn)算放大器A5的3號(hào)引腳即正向輸入端與電阻R33、電阻R34的一端相連，電阻R33的另一端與運(yùn)算放大器A6的6號(hào)引腳即輸出端電線連接，電阻R34的另一端接到負(fù)電源VEE ;運(yùn)算放大器A5的2號(hào)引腳即負(fù)向輸入端接電阻R36的一端，電阻R36的另一端與運(yùn)算放大器A5的6號(hào)引腳即輸出端電線連接并記為BEE，運(yùn)算放大器A5的7號(hào)引腳即正電源端接地AGND，運(yùn)算放大器A5的4號(hào)引腳即負(fù)電源端接負(fù)電源VEE ;運(yùn)算放大器A6的3號(hào)引腳即正向輸入端接地AGND，運(yùn)算放大器A6的2號(hào)引腳即反向輸入端接電阻R37和滑動(dòng)變阻器RT31的公共端，滑動(dòng)變阻器RT31的另一端和運(yùn)算放大器A6的6號(hào)引腳即輸出端電線連接并記為B0。
[0026]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動(dòng)部分的功率放大電路正向通道的運(yùn)算放大器并聯(lián)電路包括型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器P1、型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器P2、電阻RlOl、電阻R102、電阻R103和滑動(dòng)變阻器RTlOl ;運(yùn)算放大器Pl的2號(hào)引腳即負(fù)向輸入端和電阻RlOl與滑動(dòng)變阻器RTlOl的公共端電線連接，電阻RlOl的另一端接地，滑動(dòng)變阻器RTlOl的另一端與電阻R102的一端電線連接，連接點(diǎn)即為運(yùn)算放大器并聯(lián)電路輸出端V01，電阻R102的另一端與運(yùn)算放大器Pl的6號(hào)引腳即輸出端電線連接；運(yùn)算放大器P2的3號(hào)引腳即正向輸入端和運(yùn)算放大器Pl的6號(hào)引腳即輸出端電線連接，運(yùn)算放大器P2的2號(hào)引腳即負(fù)向輸入端與運(yùn)算放大器P2的6號(hào)引腳即輸出端電線連接；電阻R103 —端與運(yùn)算放大器P2的6號(hào)引腳即輸出端電線連接，電阻R103的另一端與運(yùn)算放大器并聯(lián)電路的輸出端VOl電線連接。
[0027]技術(shù)方案中所述的是驅(qū)動(dòng)部分的功率放大電路反向通道的運(yùn)算放大器并聯(lián)電路包括型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器P3、型號(hào)為LTC6090的運(yùn)算放大器P4、電阻R111、電阻Rl 12、電阻Rl 13與滑動(dòng)變阻器RTlll ;運(yùn)算放大器P3的3號(hào)引腳即正向輸入端接地AGND，運(yùn)算放大器P3的2號(hào)引腳即負(fù)向輸入端和電阻Rlll與滑動(dòng)變阻器RTlll的公共端電