一種壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗全自動控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗全自動控制系統，用于自動控制壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗，考察其在惡劣環境下工作的可靠性。系統由工控機、數據采集卡、繼電器、直流電源和驅動電路組成，其中驅動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。通過工控機控制繼電器通斷，使驅動電路分時上電，同時控制數據采集卡產生不同幅值和頻率的正弦波，驅動壓電陶瓷快速偏轉鏡按照不同的幅值和頻率偏轉，采集、存儲并實時顯示壓電陶瓷快速偏轉鏡的應變片電壓，通過應變片電壓判斷壓電陶瓷偏轉情況。全自動的控制系統，減少了人為操作，大大節省人力，提高了工作效率，保證順利完成壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗。
【專利說明】一種壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗全自動控制系統
【技術領域】:
[0001]本專利涉及一種壽命試驗全自動控制系統，特別涉及壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗全自動控制系統，用于壓電陶瓷快速偏轉鏡的壽命試驗。
【背景技術】:
[0002]本文所提到的壓電陶瓷快速偏轉鏡是一種壓電陶瓷位移器件，具有響應快、位移分辨率高、輸出力大、功耗小、不發熱等優點，已廣泛用于航空航天、微電子機械、精密加工等領域，它的性能好壞直接影響到系統性能；因此在使用之前需要檢驗壓電陶瓷快速偏轉鏡的性能和壽命。 [0003]壽命試驗是考核壓電陶瓷快速偏轉鏡性能的重要一項，它主要考核壓電陶瓷快速偏轉鏡在惡劣環境(真空及高低溫)下工作的可靠性。在試驗過程中，需要不斷的給壓電陶瓷快速偏轉鏡施加不同幅值和頻率的正弦驅動信號，模擬真實的工作狀態，并需要判斷其偏轉情況，而且試驗周期長，同時在試驗時需對盡可能多的快反鏡同時進行試驗，人為完成這些工作根本不可能；因此需要專門的自動控制系統進行試驗控制。目前還沒有專門針對這一方面的控制系統。
【發明內容】
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[0004]本專利的目的在于針對壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗，提供一種全自動的控制系統及正確有效的控制方法，使在考察壓電陶瓷快速偏轉鏡的可靠性時，能夠提供一個有效的控制系統和正確的控制方法，保證順利完成壽命試驗。本專利同樣適用于同類型壓電陶瓷快速偏轉鏡可靠性檢驗。
[0005]本專利的方法是利用通過在工控機上運行編好的LabVIEW程序，控制繼電器按規律定時通斷，使穩壓電源定時供電給驅動電路，在驅動電路上電時，控制數據采集卡產生三種不同幅值和頻率的正弦波，驅動壓電陶瓷快速偏轉鏡按照不同的幅值和頻率偏轉，壓電陶瓷快速偏轉鏡的應變片電壓由數據采集卡實時采集并存儲；電路的上電時間、輸出信號的時間以及輸出正弦波的幅值和頻率可以靈活改變，而且應變片反饋電壓可以實時顯示并存儲，使得本專利能夠適應不同的需求。
[0006]可以實現本專利方法的壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗全自動控制系統如圖1所示，包括:工控機1、穩壓電源2、繼電器3、數據采集卡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組成的驅動電路9 ;其特征在于:
[0007]所述的工控機I是普通工業控制計算機；所述的穩壓電源2是為驅動電路供電的±12V和+100V穩壓電源；所述的繼電器3是支持2通道額定輸出高達125V、2A的繼電器；所述的數據采集卡4是支持4通道±10V輸入和2通道± IOV輸出、分辨率為16bit的高精度數據采集卡；所述的高壓功放電路5是由Apex Microtechnology公司生產的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公司生產的0P270AZ芯片組成的電路。
[0008]繼電器3和數據采集卡4安裝在工控機上，穩壓電源2通過繼電器3為驅動電路9供電，數據采集卡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輸出與被測壓電陶瓷快速偏轉鏡10相連，為其提供偏轉電壓，應變片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與數據采集卡4的輸入通道相連。
[0009]實現全自動控制的方法如下:
[0010]1.通過在工控機I控制繼電器3循環定時通斷，每個循環10分鐘，導通3分鐘，斷開7分鐘，導通時穩壓電源2給驅動電路9供電。
[0011]2.在驅動電路9上電時，控制數據采集卡4產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減緩來自數據采集卡的正弦信號的變化頻率，防止損害容性壓電陶瓷，同時在信號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，驅動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。
[0013]4.儀表放大電路7將來自應變片11的高共模、低差模電壓信號進行高增益放大，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，輸出給數據采集卡4的輸入通道。
[0014]5.將數據采集卡4采集到的應變片電壓存儲并實時顯示，方便觀察。
[0015]本專利有如下有益效果:
[0016]試驗控制系統可以根據控制需求靈活的改變系統中數據采集卡輸出正弦波的幅值和頻率，試驗強度要求較低時可以控制系統輸出小幅值和小頻率的正弦信號，要求較高時可以控制系統輸出高幅值和高頻率的正弦信號；同時，不同幅值和頻率的正弦波的輸出時間也可以根據實際需求改變；應變片反饋電壓可以實時顯示，能夠實時判斷壓電陶瓷快速偏轉鏡偏轉是否正常。以上這些優勢使得本專利非常適用于壓電陶瓷快速偏轉鏡的壽命試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0017]圖1是應用本專利方法的試驗全自動控制系統結構圖。
【具體實施方式】:
[0018]整個可用于壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗的全自動控制系統組成如圖1所示。在該實例系統中，電路的上電時間、輸出信號的時間以及輸出正弦波的幅值和頻率可以靈活改變，應變片反饋電壓可以實時顯示。試驗中所用的壓電陶瓷快速偏轉鏡是PI公司生產的
S-330.8壓電陶瓷偏轉鏡，陶瓷上自帶應變片，通過驅動電路就可以方便的讀出應變片電壓。
[0019]結合圖1來進一步闡述應用本專利能夠實現全自動控制的系統實施方式:
[0020]1.通過在工控機I上運行編好的LabVIEW程序，控制繼電器3循環定時通斷，每個工作循環共10分鐘，導通3分鐘，斷開7分鐘，導通時穩壓電源2給驅動電路9供電。[0021]2.在驅動電路9上電時，控制數據采集卡4產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，正弦波信號輸出給斜率控制電路6。
[0022]3.斜率控制電路6減緩來自數據采集卡的正弦信號的變化頻率，防止損害容性壓電陶瓷，同時在信號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，驅動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。
[0023]4.儀表放大電路7將來自應變片11的高共模、低差模電壓信號進行高增益放大，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，輸出給數據采集卡4的輸入通道。
[0024]5.將數據采集卡4采集到的應變片電壓存儲并實時顯示，方便觀察。
【權利要求】
1.一種壓電陶瓷快速偏轉鏡壽命試驗全自動控制系統，它包括:工控機(I)、穩壓電源(2 )、繼電器(3 )、數據采集卡(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)組成的驅動電路(9);其特征在于: 所述的工控機(I)是普通工業控制計算機；所述的穩壓電源(2)是為驅動電路供電的±12V和+IOOV穩壓電源；所述的繼電器(3)是支持2通道額定輸出高達125V、2A的繼電器；所述的數據采集卡(4)是支持4通道± IOV輸入和2通道± IOV輸出、分辨率為16bit的高精度數據采集卡；所述的高壓功放電路(5)是由Apex Microtechnology公司生產的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公司生產的0P270AZ芯片組成的電路。 繼電器(3 )和數據采集卡(4 )安裝在工控機上，穩壓電源(2 )通過繼電器(3 )為驅動電路(9)供電，數據采集卡(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)輸出與被測壓電陶瓷快速偏轉鏡(10)相連，為其提供偏轉電壓，應變片(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)與數據采集卡(4)的輸入通道相連。
【文檔編號】G05B19/04GK203535402SQ201320623777
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】楊明冬, 張亮, 賈建軍, 錢鋒, 張明, 白帥, 王娟娟, 梁延鵬, 么紅飛 申請人:中國科學院上海技術物理研究所