基于PSD闭环控制的压电陶瓷微位移驱动电源，它涉及压电陶瓷驱动电源。本实用新型专利技术的目的是为了解决现有的微位移驱动电源的精度差，可靠性不足的问题。本实用新型专利技术包括控制面板、单片机、压电陶瓷驱动器、压电陶瓷和微位移反馈装置，微位移反馈装置将压电陶瓷的输出端与单片机建立连接，其特征在于：微位移反馈装置包括PSD传感器、信号调理电路、光源、透镜和A/D转换模块，光源置于压电陶瓷上，光源的输出端通过透镜射入PSD传感器，PSD传感器的输出端通过依次串联的信号调理电路和A/D转换模块与单片机建立连接。本实用新型专利技术驱动精度高、驱动能力强、稳定性好、响应速度快。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及压电陶瓷驱动电源，具体涉及基于PSD闭环控制的压电陶瓷微位移驱动电源，属于压电陶瓷微位移
技术介绍
压电陶瓷是一种位移分辨率高、频率高、承载力打、控制简单、没有发热、不易受外界电磁场干扰等优点成为理想的短距离微位移执行器件。压电陶瓷控制系统尤其是电源控制器的研宄一直被各国关注。压电陶瓷执行器驱动电源主要有电压控制型和电流/电荷控制型两种，从实现方式上主要有线性和开关式两种。电压控制型压电陶瓷执行器驱动电源有以下几种方式:1.直接采用高压运放的线性直流放大式电源。直接采用高压运算放大器的方式具有静态性能好、集成度高、结构简单等优点，但由于高压运算放大器的输出电流一般都小于200mA，因此压电陶瓷执行器的动态性能受到限制。2.电压跟随式电源。此种压电陶瓷执行器驱动电源将电压放大和功率放大分离，驱动级可以提供较高的驱动电流；由于没有直接从输出的电压信号取得采样，前后级之间会产生跟随误差，精度不可能很高；并且在静态时驱动电源仍有较大的功率输出，效率不高，发热严重。3.误差放大式电源。误差放大式驱动电源直接从输出电压取得反馈，可以对电压进行实时监控，同时对电路中的电流进行监控，以保证电路工作在正常的范围之内。误差放大式电源是电压控制型压电陶瓷执行器驱动电源的主要形式。4.开关式电源。开关式驱动电源基于直流变化器原理，由于输出级(通常是MOSFET)只工作在开、关两种状态，因而提高了效率，发热小。但是，目前基于这种原理研制的驱动电源输出纹波电压较大，频率特性差，电路实现也较复杂。因此，采用开关式电源快速、准确驱动强容性负载仍需要更深入的研宄。电流/电荷控制型压电陶瓷执行器驱动电源源于Comstock和Newcomb与Flinn的研宄工作，由于能降低叠堆型压电陶瓷执行器的滞后现象，实现线性驱动，得到深入研宄。但是电流/电荷控制型压电陶瓷执行器驱动电源存在零点漂移，低频特性差，限制了其应用。哈尔滨工业大学研制的HVP系列压电陶瓷驱动电源，其输出电压_10~150V，输出电压分辨率5mV，正弦波频率响应2.2KHz，输出电压非线性〈0.1%F.S，输入功率〈100W。PI (Physic Instrument)公司生产的E-480型动态压电陶瓷驱动电源，具有2000W峰值输出功率，输出电压范围为O?1000V，可以配置成双极性输出。PiezoMechanic公司生产的RCV 1000/7型压电陶瓷驱动电源，输出电压范围为O?1000V，增益为200，峰值输出电流达7A，平均输出电流可达2.2A，纹波电压小于2V。可以看出，国内对压电陶瓷静态电源的研制取得了一定的进展，国内的压电陶瓷驱动功率放大器，如哈尔滨工业大学的HVP系列的压电陶瓷驱动电源，其分辨率、纹波都达已到毫伏级。但是，动态压电陶瓷驱动电源的研制与国外仍有较大的差距。国内的压电陶瓷驱动电源的输出功率基本上没有超过100W，电流不超过500mA，而德国PI公司开发的E-480型压电陶瓷执行器驱动电源，峰值输出功率已达2000W，平均输出功率也达630W，PiezoMechanic公司开发RCV 1000/7型压电陶瓷执行器驱动电源，峰值电流达10A，平均电流达2.2A。国内大功率的压电陶瓷驱动电源只能依赖于进口，因此，在国内研制适合压电陶瓷执行器动态应用的驱动电源是一项很有应用价值的研宄课题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的微位移驱动电源的精度差，可靠性不足的问题。本技术的技术方案是:基于PSD闭环控制的压电陶瓷微位移驱动电源，包括控制面板、单片机、压电陶瓷驱动器、压电陶瓷和微位移反馈装置，控制面板的输出端连接单片机，单片机的输出端通过压电陶瓷驱动器与压电陶瓷建立连接，微位移反馈装置将压电陶瓷的输出端与单片机建立连接，其特征在于:所述微位移反馈装置包括PSD传感器、信号调理电路、光源、透镜和A/D转换模块，所述光源置于压电陶瓷上，光源的输出端通过透镜射入PSD传感器，PSD传感器的输出端通过依次串联的信号调理电路和A/D转换模块与单片机建立连接。所述信号调理电路包括两条调理支路和差分放大电路，每条调制支路均包括依次串联连接的放大器、背光和暗电流消除电路、对数放大和缓冲放大电路，两条调理支路的缓冲放大器的输出端均与差分放大器建立连接，差分放大器的输出端为信号调理电路的输出端，信号调理电路使PSD与压电陶瓷精度同步，利用光学杠杆原理将压电陶瓷微位移放大，使PSD能分辨压电陶瓷位移变化，基于光学系统的PSD传感器检测装置是一种非接触式精密测量装置，利用信号调理电路能够弥补其动态响应，精度等方面不足，所述对数放大器、缓冲放大器及差分放大器对两路信号的电流信号对数进行差分处理，一次消除误差，得出较为精确的模拟量输出。所述单片机与压电陶瓷驱动器之间设有依次串联连接的D/A转换模块、功率放大模块和电压跟随模块，通过功率放大模块和电压跟随模块的设计可以将D/A转换模块输出的小功率低电压转化为驱动压电陶瓷的大功率电压。所述基于PSD闭环控制的压电陶瓷微位移驱动电源包括快速放电电路，所述电压跟随模块的输出端与快速放电电路的输出端建立连接，快速放电电路的输出端连接压电陶瓷驱动器，当压电陶瓷移动一定位移以后，想要往回缩的话，就需要放一定的电量，快速放电电路提供了一种放电模式，通过快速放电电路可以使压电陶瓷缩到任一长度。本技术与现有技术相比具有以下效果:本设计的创新点在于利用PSD检测压电陶瓷的微位移，与压电陶瓷电源控制器形成一种基于PID算法的能够自行补偿与调节的微位移装置，具有对压电陶瓷大的动态响应能力，驱动精度高、驱动能力强、稳定性好、响应速度快、频带宽及带负载能力强的优点，对压电陶瓷驱动提供了一种具有良好动态响应的精当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于PSD闭环控制的压电陶瓷微位移驱动电源，包括控制面板、单片机、压电陶瓷驱动器、压电陶瓷和微位移反馈装置，控制面板的输出端连接单片机，单片机的输出端通过压电陶瓷驱动器与压电陶瓷建立连接，微位移反馈装置将压电陶瓷与单片机建立连接，其特征在于：所述微位移反馈装置包括PSD传感器、信号调理电路、光源、透镜和A/D转换模块，所述光源置于压电陶瓷上，光源的输出光线通过透镜射入PSD传感器，PSD传感器的输出端通过依次串联的信号调理电路和A/D转换模块与单片机建立连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘泊，刘澈，邹峰，王明星，齐兴华，高海霞，李晓罡，陈颖，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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