一種壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于自動(dòng)控制壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)，考察其在惡劣環(huán)境下工作的可靠性。系統(tǒng)由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、繼電器、直流電源和驅(qū)動(dòng)電路組成，其中驅(qū)動(dòng)電路包括高壓功放電路、斜率控制電路、儀表放大電路和低通濾波電路。通過工控機(jī)控制繼電器通斷，使驅(qū)動(dòng)電路分時(shí)上電，同時(shí)控制數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生不同幅值和頻率的正弦波，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡按照不同的幅值和頻率偏轉(zhuǎn)，采集、存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡的應(yīng)變片電壓，通過應(yīng)變片電壓判斷壓電陶瓷偏轉(zhuǎn)情況。全自動(dòng)的控制系統(tǒng)，減少了人為操作，大大節(jié)省人力，提高了工作效率，保證順利完成壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)。
【專利說明】一種壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本專利涉及一種壽命試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別涉及壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡的壽命試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】:
[0002]本文所提到的壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡是一種壓電陶瓷位移器件，具有響應(yīng)快、位移分辨率高、輸出力大、功耗小、不發(fā)熱等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于航空航天、微電子機(jī)械、精密加工等領(lǐng)域，它的性能好壞直接影響到系統(tǒng)性能；因此在使用之前需要檢驗(yàn)壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡的性能和壽命。 [0003]壽命試驗(yàn)是考核壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡性能的重要一項(xiàng)，它主要考核壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡在惡劣環(huán)境(真空及高低溫)下工作的可靠性。在試驗(yàn)過程中，需要不斷的給壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡施加不同幅值和頻率的正弦驅(qū)動(dòng)信號(hào)，模擬真實(shí)的工作狀態(tài)，并需要判斷其偏轉(zhuǎn)情況，而且試驗(yàn)周期長(zhǎng)，同時(shí)在試驗(yàn)時(shí)需對(duì)盡可能多的快反鏡同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，人為完成這些工作根本不可能；因此需要專門的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)控制。目前還沒有專門針對(duì)這一方面的控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本專利的目的在于針對(duì)壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)，提供一種全自動(dòng)的控制系統(tǒng)及正確有效的控制方法，使在考察壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡的可靠性時(shí)，能夠提供一個(gè)有效的控制系統(tǒng)和正確的控制方法，保證順利完成壽命試驗(yàn)。本專利同樣適用于同類型壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡可靠性檢驗(yàn)。
[0005]本專利的方法是利用通過在工控機(jī)上運(yùn)行編好的LabVIEW程序，控制繼電器按規(guī)律定時(shí)通斷，使穩(wěn)壓電源定時(shí)供電給驅(qū)動(dòng)電路，在驅(qū)動(dòng)電路上電時(shí)，控制數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生三種不同幅值和頻率的正弦波，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡按照不同的幅值和頻率偏轉(zhuǎn)，壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡的應(yīng)變片電壓由數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)；電路的上電時(shí)間、輸出信號(hào)的時(shí)間以及輸出正弦波的幅值和頻率可以靈活改變，而且應(yīng)變片反饋電壓可以實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)，使得本專利能夠適應(yīng)不同的需求。
[0006]可以實(shí)現(xiàn)本專利方法的壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖1所示，包括:工控機(jī)1、穩(wěn)壓電源2、繼電器3、數(shù)據(jù)采集卡4和由高壓功放電路5、斜率控制電路
6、儀表放大電路7、低通濾波電路8組成的驅(qū)動(dòng)電路9 ;其特征在于:
[0007]所述的工控機(jī)I是普通工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；所述的穩(wěn)壓電源2是為驅(qū)動(dòng)電路供電的±12V和+100V穩(wěn)壓電源；所述的繼電器3是支持2通道額定輸出高達(dá)125V、2A的繼電器；所述的數(shù)據(jù)采集卡4是支持4通道±10V輸入和2通道± IOV輸出、分辨率為16bit的高精度數(shù)據(jù)采集卡；所述的高壓功放電路5是由Apex Microtechnology公司生產(chǎn)的PA83M芯片組成的電路；所述的斜率控制電路6是由Texas Instruments公司生產(chǎn)的TL084MJB芯片組成的電路；所述的儀表放大電路?由Analog Device公司生產(chǎn)的AD620SQ芯片組成的電路；所述的低通濾波電路8由Analog Device公司生產(chǎn)的0P270AZ芯片組成的電路。
[0008]繼電器3和數(shù)據(jù)采集卡4安裝在工控機(jī)上，穩(wěn)壓電源2通過繼電器3為驅(qū)動(dòng)電路9供電，數(shù)據(jù)采集卡4的輸出通道與斜率控制電路6相連，斜率控制電路6輸出電壓給高壓功放電路5輸入端，高壓功放電路5輸出與被測(cè)壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡10相連，為其提供偏轉(zhuǎn)電壓，應(yīng)變片11和儀表放大電路7相連，儀表放大電路7輸出電壓給低通濾波電路8，低通濾波電路8與數(shù)據(jù)采集卡4的輸入通道相連。
[0009]實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制的方法如下:
[0010]1.通過在工控機(jī)I控制繼電器3循環(huán)定時(shí)通斷，每個(gè)循環(huán)10分鐘，導(dǎo)通3分鐘，斷開7分鐘，導(dǎo)通時(shí)穩(wěn)壓電源2給驅(qū)動(dòng)電路9供電。
[0011]2.在驅(qū)動(dòng)電路9上電時(shí)，控制數(shù)據(jù)采集卡4產(chǎn)生三種不同幅值和頻率的正弦波給斜率控制電路6，即低頻高壓、中頻中壓和高頻低壓。
[0012]3.斜率控制電路6減緩來自數(shù)據(jù)采集卡的正弦信號(hào)的變化頻率，防止損害容性壓電陶瓷，同時(shí)在信號(hào)斜率滿足范圍的條件下盡量提高頻帶寬度，高壓功放電路5將來自斜率控制電路6的電壓放大18倍，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷按照低頻大角度、中頻中角度、高頻小角度三種模式偏轉(zhuǎn)。
[0013]4.儀表放大電路7將來自應(yīng)變片11的高共模、低差模電壓信號(hào)進(jìn)行高增益放大，低通濾波電路8濾除儀表放大電路中的高頻噪聲及不需要的頻率成分后，輸出給數(shù)據(jù)采集卡4的輸入通道。
[0014]5.將數(shù)據(jù)采集卡4采集到的應(yīng)變片電壓存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示，方便觀察。
[0015]本專利有如下有益效果:
[0016]試驗(yàn)控制系統(tǒng)可以根據(jù)控制需求靈活的改變系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡輸出正弦波的幅值和頻率，試驗(yàn)強(qiáng)度要求較低時(shí)可以控制系統(tǒng)輸出小幅值和小頻率的正弦信號(hào)，要求較高時(shí)可以控制系統(tǒng)輸出高幅值和高頻率的正弦信號(hào)；同時(shí)，不同幅值和頻率的正弦波的輸出時(shí)間也可以根據(jù)實(shí)際需求改變；應(yīng)變片反饋電壓可以實(shí)時(shí)顯示，能夠?qū)崟r(shí)判斷壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡偏轉(zhuǎn)是否正常。以上這些優(yōu)勢(shì)使得本專利非常適用于壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡的壽命試驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1是應(yīng)用本專利方法的試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0018]整個(gè)可用于壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)的全自動(dòng)控制系統(tǒng)組成如圖1所示。在該實(shí)例系統(tǒng)中，電路的上電時(shí)間、輸出信號(hào)的時(shí)間以及輸出正弦波的幅值和頻率可以靈活改變，應(yīng)變片反饋電壓可以實(shí)時(shí)顯示。試驗(yàn)中所用的壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡是PI公司生產(chǎn)的
S-330.8壓電陶瓷偏轉(zhuǎn)鏡，陶瓷上自帶應(yīng)變片，通過驅(qū)動(dòng)電路就可以方便的讀出應(yīng)變片電壓。
[0019]結(jié)合圖1來進(jìn)一步闡述應(yīng)用本專利能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)控制的系統(tǒng)實(shí)施方式:
[0020]1.通過在工控機(jī)I上運(yùn)行編好的LabVIEW程序，控制繼電器3循環(huán)定時(shí)通斷，每個(gè)工作循環(huán)共10分鐘，導(dǎo)通3分鐘，斷開7分鐘，導(dǎo)通時(shí)穩(wěn)壓電源2給驅(qū)動(dòng)電路9供電。[0021]2.在驅(qū)動(dòng)電路9上電時(shí)，控制數(shù)據(jù)采集卡4產(chǎn)生三種不同幅值和頻率的正弦波，即低頻高壓5Hz、2.5V±1.11V，中頻中壓80Hz、2.5V±0.28V和高頻低壓150Hz、
2.5V±0.056V，正弦波信號(hào)輸出給斜率控制電路6。
[0022]3.斜率控制電路6減緩來自數(shù)據(jù)采集卡的正弦信號(hào)的變化頻率，防止損害容性壓電陶瓷，同時(shí)在信號(hào)斜率滿足范圍的條件下盡量提高頻帶寬度，高壓功放電路5將來自斜率控制電路6的電壓放大18倍，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷按照低頻大角度、中頻中角度、高頻小角度三種模式偏轉(zhuǎn)。
[0023]4.儀表放大電路7將來自應(yīng)變片11的高共模、低差模電壓信號(hào)進(jìn)行高增益放大，低通濾波電路8濾除儀表放大電路中的高頻噪聲及不需要的頻率成分后，輸出給數(shù)據(jù)采集卡4的輸入通道。
[0024]5.將數(shù)據(jù)采集卡4采集到的應(yīng)變片電壓存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示，方便觀察。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡壽命試驗(yàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，它包括:工控機(jī)(I)、穩(wěn)壓電源(2 )、繼電器(3 )、數(shù)據(jù)采集卡(4 )和由高壓功放電路(5 )、斜率控制電路(6 )、儀表放大電路(7)、低通濾波電路(8)組成的驅(qū)動(dòng)電路(9);其特征在于: 所述的工控機(jī)(I)是普通工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；所述的穩(wěn)壓電源(2)是為驅(qū)動(dòng)電路供電的±12V和+IOOV穩(wěn)壓電源；所述的繼電器(3)是支持2通道額定輸出高達(dá)125V、2A的繼電器；所述的數(shù)據(jù)采集卡(4)是支持4通道± IOV輸入和2通道± IOV輸出、分辨率為16bit的高精度數(shù)據(jù)采集卡；所述的高壓功放電路(5)是由Apex Microtechnology公司生產(chǎn)的PA83M芯片組成的電路；所述的斜率控制電路(6)是由Texas Instruments公司生產(chǎn)的TL084MJB芯片組成的電路；所述的儀表放大電路(7)由Analog Device公司生產(chǎn)的AD620SQ芯片組成的電路；所述的低通濾波電路(8)由Analog Device公司生產(chǎn)的0P270AZ芯片組成的電路。 繼電器(3 )和數(shù)據(jù)采集卡(4 )安裝在工控機(jī)上，穩(wěn)壓電源(2 )通過繼電器(3 )為驅(qū)動(dòng)電路(9)供電，數(shù)據(jù)采集卡(4)的輸出通道與斜率控制電路(6)相連，斜率控制電路(6)輸出電壓給高壓功放電路(5)輸入端，高壓功放電路(5)輸出與被測(cè)壓電陶瓷快速偏轉(zhuǎn)鏡(10)相連，為其提供偏轉(zhuǎn)電壓，應(yīng)變片(11)和儀表放大電路(7)相連，儀表放大電路(7)輸出電壓給低通濾波電路(8)，低通濾波電路(8)與數(shù)據(jù)采集卡(4)的輸入通道相連。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK203535402SQ201320623777
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】楊明冬, 張亮, 賈建軍, 錢鋒, 張明, 白帥, 王娟娟, 梁延鵬, 么紅飛 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所