壓電噴射點膠設備的驅(qū)動控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于電氣控制領域的一種驅(qū)動控制設備，更確切地說，本發(fā)明涉及一種壓電噴射點膠設備的驅(qū)動控制裝置。
【背景技術】
[0002]壓電驅(qū)動噴射技術是一種新型快速成型微滴噴射工藝，具有響應快、精度高、靈活性好等特點，在生物制造、微結構制造、功能梯度材料制備等多個領域具有廣泛的應用前景。而壓電噴射點膠作為壓電驅(qū)動噴射技術的一項具體應用，具有高效、精確、非接觸式的特點，在微電子封裝等領域得到廣泛應用。
[0003]對于壓電噴射點膠設備而言，驅(qū)動信號若采用矩形波，噴出膠點容易發(fā)散，并且梯形波是壓擺率(每單位時間的電壓變化量)較大的波形，存在對壓電元件實際動作不作貢獻的高次諧波，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)動信號為壓擺率較小的梯形波時，膠點液滴易匯聚、更集中，降低點膠設備能耗，并在一定程度上緩解了壓電元件的遲滯效應。
[0004]對于壓電元件來說，其本身具有以下性質(zhì):對其施加正電壓壓電元件會伸長，解除該電壓會恢復，但仍會產(chǎn)生殘留應變。若在解除電壓的狀態(tài)下暫時放置壓電元件(放置時間約為I秒)，則該殘留應變會消失，但是如果在保留殘留應變的狀態(tài)下再次施加正電壓時，壓電元件的伸長量會減少殘留應變的量，因此不能充分發(fā)揮壓電元件的能力。該性質(zhì)在對壓電元件施加負電壓使其收縮的情況下也是相同的。
[0005]對此，公布號為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)動方法和驅(qū)動裝置)”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，而且還接著施加負電壓來迅速消除殘留應變。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)動壓電元件的方法，大致可概括為以下幾類:
[0007]1.場效應管組成的H半橋驅(qū)動電路。這類方法的優(yōu)點是電路簡單，其缺點在于使用了開關元件，驅(qū)動信號為梯形波，含有較多對元件動作無貢獻的頻率分量，能源利用效率低，并且在點膠性能等方面存在不足。
[0008]2.場效應管組成的H全橋的驅(qū)動電路。這類方法的優(yōu)點是可獲得供電電壓兩倍的驅(qū)動能力，缺點同H半橋驅(qū)動電路。
[0009]3.改進的H橋驅(qū)動電路。岡口健二朗以此驅(qū)動電路申請了中國專利，專利公布號為CN 103988327A，公開日為2014.08.13，專利名稱為“壓電元件用驅(qū)動電源”。該驅(qū)動電路通過利用LPF(低通濾波器)降低了信號的壓擺率，進而使輸出驅(qū)動信號成為臺階狀的波形，一定程度上彌補了單純使用H橋驅(qū)動電路的缺點。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)整復雜，缺乏靈活性。
[0010]4.使用補償器的驅(qū)動電路。大島敦以此驅(qū)動電路申請了中國專利，專利公布號為CN 102862388A，公開日為2013.01.09，專利名稱為“壓電元件驅(qū)動電路以及流體噴射裝置”。該驅(qū)動電路主要針對殘留應變問題，通過線圈和壓電元件形成諧振電路和對驅(qū)動信號施加相位超前補償并使其負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變問題。缺點是反向電壓的控制和調(diào)整較復雜，并且需要額外的三角波發(fā)生電路，增加了電路復雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術問題是克服了現(xiàn)有技術存在的因為高次諧波分量大而產(chǎn)生的能源利用效率低、參數(shù)調(diào)整復雜和殘留應變問題，提供了一種壓電噴射點膠設備的驅(qū)動控制裝置。
[0012]為解決上述技術問題，本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的:所述的壓電噴射點膠設備的驅(qū)動控制裝置包括電源部分、控制部分、繼電器部分及驅(qū)動部分；
[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轉直流24V的轉換電路、24V轉5V的轉換電路與5V轉3.3V的轉換電路；
[0015]市電220V轉直流24V的轉換電路中的24V輸出端和繼電器部分的型號為730-2TR的繼電器P80的O號引腳、驅(qū)動部分的前端放大電路中的型號為LTC6090的前端運算放大器OPl的7號引腳即正電源端電線連接；
[0016]24V轉5V的轉換電路中的5V輸出端和控制部分中的型號為ILI9320的液晶顯示屏的接口電路中的28號引腳、繼電器部分的型號為ULN2003的達林頓管陣列P8的9號引腳電線連接；
[0017]5V轉3.3V的轉換電路中的3.3V輸出端和控制部分中的單片機芯片U4的19號引腳即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號引腳電線連接，直流穩(wěn)壓電源的負電壓VE輸出端與繼電器部分的插針P81的I號引腳電線連接；繼電器部分的插針P82的2號引腳與驅(qū)動部分的正電壓VSS的輸入端電線相連，繼電器部分的插針P82的I號引腳與驅(qū)動部分的負電壓VEE的輸入端電線相連；控制部分中的單片機芯片U4的53號引腳即PC12與繼電器部分的輸入控制端Delay電線連接，單片機芯片U4的20號引腳即PA4與驅(qū)動部分的前端放大電路的信號輸入端DAC_OUT電線連接。
[0019]技術方案中所述的控制部分包括型號為STM32的單片機最小系統(tǒng)、按鍵SI至按鍵S6和液晶顯示屏；型號為STM32F103RET6的單片機芯片U4的8號引腳即PC0、9號引腳即PClUO號引腳即PC2U1號引腳即PC3U4號引腳即PAO與15號引腳即PAl和按鍵SI至按鍵S6的KeyO端至Key5端依次電線連接；型號為STM32F103RET6的單片機芯片U4的40號引腳即PC9、39號引腳即PC8、38號引腳即PC7、37號引腳即PC6、7號引腳即NRST，26號到28號引腳、55號到59號引腳、61號到62號引腳、29號到30號引腳、33號到36號引腳即PBO到PB15，51號引腳即PClO與液晶顯示屏接口 J5的I號到21號、23號引腳依次電線連接;型號為STM32F103RET6的單片機芯片U4的22號引腳即PA6、23號引腳即PA7、24號引腳即PC4、25號引腳即PC5和指示燈DSl至DS4的LEDO端到LED3端依次電線連接。
[0020]技術方案中所述的驅(qū)動部分包括調(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與控制部分的型號為STM32F103RET6的單片機芯片U4的20號引腳即PA4電線連接；前端放大電路的輸出端OPl_OUT同時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)動部分的地AGND進行調(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)動部分的另一輸出端Vo_B。
[0021]技術方案中所述的驅(qū)動部分的前端放大電路包括型號為LTC6090的前端運算放大器OPl、電容Cll、電阻Rll、電阻R12和滑動變阻器RT12 ；
[0022]信號輸入端DAC_0UT和電容Cll的一端與前端運算放大器OPl的3號引腳即正向輸入端電線連接，電容Cll的另一端接地，前端運算放大器OPl的2號引腳即反向輸入端和電阻R12與滑動變阻器RT12的一端相連，電阻R12的另一端接地，滑動變阻器RT12的另一端與前端運算放大器OPl的6號引腳即輸出端0P1_0UT端電線連接，前端運算放大器OPl的4號引腳即負電源端接負電源VEE，7號引腳即正電源端接24V端。
[0023]技術方案中所述的驅(qū)動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、型號為LTC6090的運算放大器A2、型號為LTC6090的運算放大器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由型號為LTC6090的運算放大器Al、電阻R21與滑動變阻器RT21組成；運算放大器A2的3號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的另一端與運算放大器Al的6號引腳即輸出端電線連接，電阻R24的另一端與負電源VSS電線連接；運算放大器A2的2號引腳即負向輸入端接電阻R22的一端，電阻R22的另一端與運算放大器A2的6號引腳即輸出端電線連接并記為ASS，運算放大器A2的7號引腳即正電源端接正電源VSS，A2的4號引腳即負電源端接地；運算放大器A3的3號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的另一端接到運算放大器Al的6號引腳即輸出端，電阻R27的另一端與負電源VEE電線連接；運算放大器A3的2號引腳即負向輸入端接電阻R23的一端，電阻R23的另一端與運算放大器A3的6號引腳即輸出端電線連接并記為AEE，運算放大器A3的7號引腳即正電源端接地，運算放大器A3的4號引腳即負電源端接負電源VEE ;運算放大器Al的2號引腳即反向輸入端和電阻R21與滑動變阻器RT21的一端電線連接，電阻R21的另一端接地，滑動變阻器RT21的另一端與運算放大器Al的6號引腳即輸出端電線連接；運算放大器Al的7號引腳即正電源端與算放大器A2的6號引腳即輸出端電線連接，運算放大器Al的4號引腳即負電壓端與運算放大器A3的6號引腳即輸出端電線連接；運算放大器Al的6號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)，連接點即為驅(qū)動部分的功率放大電路正向通道電路的輸出端Vo_A。
[0024]技術方案中
[0025]所述的驅(qū)動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、型號為LTC6090的運算放大器A4、型號為LTC6090的運算放大器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由型號為LTC6090的運算放大器A6、電阻R37和滑動變阻器RT31組成；運算放大器A4的3號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的另一端與運算放大器A6的6號引腳即輸出端電線連接，電阻R31的另一端接到正電源VSS ;運算放大器A4的2號引腳即負向輸入端接電阻R35的一端，電阻R35的另一端接到運算放大器A4的6號引腳即輸出端，運算放大器A4的7號引腳即正電源端接正電源VSS，4號引腳即負電源端接地AGND ;運算放大器A5的3號引腳即正向輸入端與電阻R33、電阻R34的一端相連，電阻R33的另一端與運算放大器A6的6號引腳即輸出端電線連接，電阻R34的另一端接到負電源VEE ;運算放大器A5的2號引腳即負向輸入端接電阻R36的一端，電阻R36的另一端與運算放大器A5的6號引腳即輸出端電線連接并記為BEE，運算放大器A5的7號引腳即正電源端接地AGND，運算放大器A5的4號引腳即負電源端接負電源VEE ;運算放大器A6的3號引腳即正向輸入端接地AGND，運算放大器A6的2號引腳即反向輸入端接電阻R37和滑動變阻器RT31的公共端，滑動變阻器RT31的另一端和運算放大器A6的6號引腳即輸出端電線連接并記為B0。
[0026]技術方案中所述的驅(qū)動部分的功率放大電路正向通道的運算放大器并聯(lián)電路包括型號為LTC6090的運算放大器P1、型號為LTC6090的運算放大器P2、電阻RlOl、電阻R102、電阻R103和滑動變阻器RTlOl ;運算放大器Pl的2號引腳即負向輸入端和電阻RlOl與滑動變阻器RTlOl的公共端電線連接，電阻RlOl的另一端接地，滑動變阻器RTlOl的另一端與電阻R102的一端電線連接，連接點即為運算放大器并聯(lián)電路輸出端V01，電阻R102的另一端與運算放大器Pl的6號引腳即輸出端電線連接；運算放大器P2的3號引腳即正向輸入端和運算放大器Pl的6號引腳即輸出端電線連接，運算放大器P2的2號引腳即負向輸入端與運算放大器P2的6號引腳即輸出端電線連接；電阻R103 —端與運算放大器P2的6號引腳即輸出端電線連接，電阻R103的另一端與運算放大器并聯(lián)電路的輸出端VOl電線連接。
[0027]技術方案中所述的是驅(qū)動部分的功率放大電路反向通道的運算放大器并聯(lián)電路包括型號為LTC6090的運算放大器P3、型號為LTC6090的運算放大器P4、電阻R111、電阻Rl 12、電阻Rl 13與滑動變阻器RTlll ;運算放大器P3的3號引腳即正向輸入端接地AGND，運算放大器P3的2號引腳即負向輸入端和電阻Rlll與滑動變阻器RTlll