一种自动化控制快速通断的静电喷射系统及其控制方法，属于静电喷射技术领域。包括移动平台及平台上的喷射基底（1）、电荷产生和注入装置（2）、分压及电路保护电阻（3）、液体存储和输送装置（4）、静电喷射喷头（5）、高压三极管（6）、高压三极管驱动板（7）、分压电阻（8）、通断模式控制电路板（9）、上位机控制器（10），移动平台控制器（11）该系统通过控制高压三极管的通断状态以控制电路中加载到静电喷射喷头的电压，从而快速控制静电喷射系统通断的状态。静电喷射系统包含四种不同的喷射状态，以满足对不同喷射应用的需求，化本发明专利技术控制系统具有实用性、喷射可控性，能够在工业化生产中具有很大的利用价值。
【技术实现步骤摘要】
自动化控制静电喷射快速通断系统及其控制方法
本专利技术涉及一种自动化控制静电喷射快速通断系统及其控制方法，属于静电喷射
技术介绍
静电喷射本质上是利用静电力使液体弥散从而产生带有静电的细小液滴的技术，通常在该过程中会形成这些细小液滴如水柱一般喷射而出的情况，称为射流。单射流静电喷射模式所形成的单个射流包含排列成一条直线的一连串几乎完全相同的静电液滴。单射流静电喷射的物理原理已经在20世纪60年代由G.Taylor和J.R.Melcher等人提出的泄漏介质模型得到解释，可参见AnnualReviewofFluidMechanics,1969,1,111-146的Electrohydrodynamics:AReviewoftheRoleofInterfacialShearStresses等文献。其利用静电场诱导液体产生变形形成Taylor锥，不同的静电场所形成的锥形不同，当电压较小时可以控制喷射系统喷射出单射流。静电喷射技术设备简单、制造成本低，常温、常压、非洁净环境下可在多种基底上实现微纳结构的快速、高精度制造，更能满足柔性电子器件的大批量连续生产要求，并可实现有机电子与生物器件的集成。静电喷射技术以其独特的优点，已经在众多领域显示出了巨大的发展潜力和市场前景。但是,当前单射流静电喷射还缺乏一种自动化且快速的通断控制手段，急需在喷印设备上取得进展。且目前面临的问题为无法简单快速的得到某个特定的通断效果，从而能够画出含有通断的特定图形，通过控制液体流量或者通过直接调整电荷输入的方法，无法在短时间内进行通断的调节，也无法大规模得按照预先设定的通断状态进行高精度和可重复性的通断状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种按照所需要求进行连续快速喷射或停止控制以喷射出所需图形且达到实现预设的精细图形喷制的自动化控制静电喷射快速通断系统及其控制方法。本专利技术就旨在提出一种具有实用性、易于可控性、能够在工业化生产上大规模实用的静电喷射通断控制系统。一种自动化控制快速通断的静电喷射系统，其特征在于：包括移动平台及平台上的喷射基底、电荷产生和注入装置、分压及电路保护电阻、液体存储和输送装置、静电喷射喷头、高压三极管、高压三极管驱动板、分压电阻、通断模式控制电路板、上位机控制器和移动平台控制器；移动平台控制器的输出端与移动平台及平台上的喷射基底的信号输入端相连提供移动控制信号；电荷产生和注入装置的接地端与移动平台及平台上的喷射基底相连；电荷产生和注入装置的另一端与分压及电路保护电阻的第一端相连；分压及电路保护电阻的第二端连接到高压三极管的集电极以及静电喷射喷头；高压三极管的发射极与分压电阻的第一端相连；分压电阻的第二端连接到电荷产生和注入装置的接地端以及移动平台及平台上的喷射基底的接地端；高压三极管的栅极和发射极与高压三极管驱动板的输出端相连接；高压三极管驱动板的光纤输入端与通断模式控制电路板的光纤输出端相连；通断模式控制电路板的第一输入端通过串口与上位机控制器的输出端连接；同时移动平台控制器的输出端与通断模式控制电路板的第二输入端相连提供联动模式所需信号；液体存储和输送装置给静电喷射喷头提供所需要喷射的液体;通断模式控制电路板包含一个单片机，一个232串口，一个稳压电路、一个放大电路和一个电压读取接口；232串口与上位机控制器的串口相连，单片机IO口连接一个稳压电路连接到一个放大电路用并通过光纤接口与高压三极管驱动板的光纤接口相连，一个电压读取接口的一端与移动平台控制器的电压输出接口相连，另一端与单片机的IO相连。所述自动化控制快速通断的静电喷射系统的控制方法，其特征在于：通过控制高压三极管的通断状态，与分压电阻的配合，控制加载在静电喷射系统喷头的电压大小；其中当高压三极管处于断路状态时，高压三极管的内阻为一个较大的阻值，与分压电阻配合后，加载在静电喷射喷头上的为一个相对较高的电压值，使得喷射系统达到能够喷出射流的阈值；其中当高压三极管处于通路状态时，高压三极管的内阻为一个较小的阻值，与电阻电路配合后，加载在静电喷射喷头上的为一个相对较低的电压值，使得喷射系统不能够达到能够喷射出射流的阈值。自动化控制快速通断的静电喷射系统使用上位机对静电喷射系统的状态进行自动化控制，其特征在于反应时间较快，电压的变化不同于机械控制方式或其他方式，其对信号的反应迅速，能够在较短时间内实现喷射状态的变化。在形成锥形时，锥形稳定；在处于断开时没有锥形时，其状态也很稳定，没有液滴滴下。利用高压三极管的方法控制喷头的状态，其控制电路简单，三极管的反应迅速所以通断时候的延迟或误差较小。通断模式控制电路板和高压三极管驱动板之间利用光纤连接，使得控制电路安全可靠，反应迅速。上位机控制器具有四种喷射状态：一直喷射状态、持续不喷射状态、周期性喷射状态和联动模式状态；其中，周期性喷射状态为以一个特定的喷射和特定的断开时间进行循环喷射的状态，可输入喷射和断开的时间；联动模式状态为静电喷射喷头与移动平台控制器配合联动，以喷射出移动平台中设定的二维图形;当在上述上位机控制器中选择具有状态参数控制方式后，上位机控制器发送相应的字符串，经过串口传送给通断模式控制电路板，通断模式控制电路板接收字符串后进行解析获知相应的喷射状态并产生相应的PWM波，将PWM波通过光纤传输给高压三极管驱动板驱动高压三极管控制状态参数，具体包括：通过改变PWM波中高电平的时间调节静电喷射中不喷射的时间；通过改变PWM波中低电平的时间调节静电喷射中喷射的时间；通过改变PWM波中波的个数调节喷射出的图形和总喷射时间。利用上位机改变喷射状态的方法简单方便，通过选择程序中的所需的通断方式按钮，喷头即可按照所需状态进行喷射。通过在上位机控制器的LABVIEW软件程序界面上选择需要的通断模式，通过通断模式控制电路板的解析将不同模式对应的PWM通过光纤传输给高压三极管驱动板，再由高压三级管驱动板驱动高压三极管实现不同的通断模式。（1）如果所检测到的命令信号为周期性喷射状态；所述状态参数包括：静电喷射每次喷出射流的时间，每次停止喷出射流的时间，以及循环的次数，等等；自动控制系统就会按照设定的喷射时间，停止时间和循环次数形成控制高压三极管的方波。该方波加载在高压三极管上控制其通断状态。与实际设定值相比，断开时间的实际延时误差仅在ms级别，且该误差主要时由于静电喷射性质所产生，所以该误差已是理论级别内的最小值。（2）如果所检测的命令信号为联动喷射状态；通断模式控制板通过获取移动平台控制器中的通断电压，控制高压三极管以画出移动平台中所规定的图形。其特征在于：在平台中输入需要画出的图形，当图形不连续时，即出现通路和断路状态变化时，会产生输出电压的变化。利用此电压变化，控制高压三级管的开关状态。当移动平台中需要画出线时，平台会输出一个高电平，高电平传输到通断模式控制电路板，通过高压三极管驱动板，控制高压三极管的开通关断状态。当移动平台不需要画出线时，平台会输出一个低电平，同样传输到通断模式控制电路板，通过高压三极管驱动板，加载在高压三极管的是一个低电平。（3）如果所检测到的命令信号为一直喷射状态，高压三极管会一直处于关断状态，静电喷射喷头会接收到一个较高电压，静电喷射喷头处于喷射状态。（4）如果所检本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动化控制快速通断的静电喷射系统，其特征在于：包括移动平台及平台上的喷射基底（1）、电荷产生和注入装置（2）、分压及电路保护电阻（3）、液体存储和输送装置（4）、静电喷射喷头（5）、高压三极管（6）、高压三极管驱动板（7）、分压电阻（8）、通断模式控制电路板（9）、上位机控制器（10），移动平台控制器（11）；移动平台控制器（11）的输出端与移动平台及平台上的喷射基底（1）的信号输入端相连提供移动控制信号；电荷产生和注入装置（2）的接地端与移动平台及平台上的喷射基底（1）相连；电荷产生和注入装置（2）的另一端与分压及电路保护电阻（3）的第一端相连；分压及电路保护电阻的第二端连接到高压三极管（6）的集电极以及静电喷射喷头（5）；高压三极管的发射极（6）与分压电阻（8）的第一端相连相连；分压电阻的第二端连接到电荷产生和注入装置（2）的接地端以及移动平台及平台上的喷射基底（1）的接地端；高压三极管（6）的栅极和发射极与高压三极管驱动板（7）的输入端相连接；高压三极管驱动板（7）的光纤输入端与通断模式控制电路板（9）的光纤输出端相连；通断模式控制电路板（9）的输入端通过串口与上位机控制器（10）的输出端连接；同时移动平台控制器（11）的输出端与通断模式控制电路板（9）的输入端相连提供联动模式所需信号；液体存储和输送装置（4）给静电喷射喷头（5）提供所需要喷射的液体;通断模式控制电路板（9）包含一个单片机，一个232串口，一个稳压电路、一个放大电路和一个电压读取接口；232串口与上位机控制器（10）的串口相连，单片机IO口连接一个稳压电路连接到一个放大电路用并通过光纤接口与高压三极管驱动板（7）的光纤接口相连，一个电压读取接口的一端与移动平台控制器（11）的电压输出接口相连，另一端与单片机的IO相连。...
【技术特征摘要】
2015.12.14 CN 20151092085991.一种自动化控制静电喷射快速通断系统，其特征在于：包括移动平台及平台上的喷射基底（1）、电荷产生和注入装置（2）、分压及电路保护电阻（3）、液体存储和输送装置（4）、静电喷射喷头（5）、高压三极管（6）、高压三极管驱动板（7）、分压电阻（8）、通断模式控制电路板（9）、上位机控制器（10），移动平台控制器（11）；移动平台控制器（11）的输出端与移动平台及平台上的喷射基底（1）的信号输入端相连提供移动控制信号；电荷产生和注入装置（2）的接地端与移动平台及平台上的喷射基底（1）相连；电荷产生和注入装置（2）的另一端与分压及电路保护电阻（3）的第一端相连；分压及电路保护电阻的第二端连接到高压三极管（6）的集电极以及静电喷射喷头（5）；高压三极管（6）的发射极与分压电阻（8）的第一端相连；分压电阻的第二端连接到电荷产生和注入装置（2）的接地端以及移动平台及平台上的喷射基底（1）的接地端；高压三极管（6）的栅极和发射极与高压三极管驱动板（7）的输出端相连接；高压三极管驱动板（7）的光纤输入端与通断模式控制电路板（9）的光纤输出端相连；通断模式控制电路板（9）的第一输入端通过串口与上位机控制器（10）的输出端连接；同时移动平台控制器（11）的输出端与通断模式控制电路板（9）的第二输入端相连提供联动模式所需信号；液体存储和输送装置（4）给静电喷射喷头（5）提供所需要喷射的液体;通断模式控制电路板（9）包含一个单片机，一个232串口，一个稳压电路、一个放大电路和一个电压读取接口；232串口与上位机控制器（10）的串口相连，单片机IO口连接一个稳压电路连接到一个放大电路用并通过光纤接口与高压三极管驱动板（7）的光纤接口相连，一个电压读取接口的一端与移动平台控制器（11）的电压输出接口相连，另一端与单片机的IO相连。2.根据权利要求1所述的自动化控制静电喷射快速通断系统，其特征在于：上述液体存储和输送装置（4）和静电喷射喷头（5）之间还设置有液体流量控制装置或液体输送开关（12）。3.根据权利要求1所述的自动化控制静电喷射快速通断系统的控...
【专利技术属性】
技术研发人员：张皓洋，顾文华，陈雪，
申请(专利权)人：南京久达光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。