一種基于壓電陶瓷的遠程按鍵控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明為一種按鍵控制系統，尤其是一種利用壓電陶瓷行程來實現遠程控制薄膜按鍵或機械按鍵等按鍵的控制系統。
【背景技術】
[0002]生活中有許多儀器需要人為按鍵操作，這種操作方法限制了人們必須在儀器周圍操作，而事實上，許多儀器是需要遠程控制的，但由于儀器本身的缺陷，無法提供外接控制端口，故而需要外接一個遠程控制設備。
[0003]以西門子醫用直線加速器治療床為例，該加速器治療床放置在放射室中，配有一個薄膜按鍵控制盒，用于控制治療床的位置，能控制治療床的上下、左右、前后六個方向，該控制盒位于加速器治療床旁邊，也就意味著是放在放射治療室中，其操作場景為放射室。
[0004]與直線加速器配合使用的圖像引導治療設備能通過圖像得到病人在治療前一刻的空間坐標信息。其輸出為圖像或者是空間坐標信息。這個信息顯示在控制室的顯示終端中，也就意味著其操作場景為控制室。
[0005]且這類進口的醫療設備龐大且昂貴，沒有提供外接控制端口，于是需要制造一套設備，能夠實現在控制室內用電腦遠程控制位于放射室的薄膜按鍵，進一步控制治療床。
[0006]傳統的按鍵控制器由電磁鐵或步進電機實現，但電磁鐵及步進電機具有體積較大，所耗功率較大的缺點，故而本系統采用壓電陶瓷來實現按鍵功能。普通的壓電材料形變量很小，最多不超過本身尺寸的千萬分之一，由于行程受限，人們將壓電材料制成各種形狀，希望通過累積微小形變的方法增加壓電材料行程。
[0007]本發明根據螺旋物體可放大形變的原理，采用N型雙層螺旋結構，將壓電材料的形變量增大，且延展方向過軸心，使得壓電材料在通電后不會發生角度變化。
【發明內容】
[0008]為了概括本發明的目的，在這里描述了本發明的某些優點和新穎特征。應了解，無需所有這些方面、優點和特征包含在任一特殊實施例中。
[0009]本發明所要解決的問題在于，針對上述現有技術中的不足，提出一種可以實現遠程控制按鍵的按鍵控制系統，系統包括外接殼、電路板及按鍵器。
[0010]所述的外接殼可由不銹鋼、鋁板或硬質塑料制成，設計時需注意貼合按鍵面，易于裝拆且不會影響儀器使用。
[0011]所述的按鍵器采用壓電陶瓷實現，所述陶瓷包括外層金屬電極層A，中間壓電陶瓷層及內層金屬電極層B，三層緊密結合為一體。所述“金屬電極層A”除做電極使用還需作為金屬底片，需采用延展性低、有一定厚度的金屬片。所述“金屬電極層B”只作電極使用，要求延展性很好。所述的新型壓電復合材料采用N型雙螺旋結構。所述的新型壓電復合材料“壓電陶瓷層”雙螺旋圓心連線需與軸線重合。
[0012]通電后，電壓通過金屬電極使“壓電陶瓷層”每塊圓盤均發生沿軸向伸長，同時“金屬電極層A”形狀不變，故靠近A側的壓電陶瓷相對B側收縮，使整片陶瓷沿軸向螺旋形擴張，有效增加壓電陶瓷的行程。
[0013]優選的，可通過調節電極間電壓的大小來改變按鍵器的行程大小。
[0014]本發明的有益效果是:本發明改變了普通壓電陶瓷的形狀，設計出一種利用壓電陶瓷行程實現按鍵功能的遠程按鍵控制系統，該系統體積小，重量輕，用電功率小，適用于薄膜按鍵、機械按鍵等控制系統。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明實施例中的按鍵器未通電時側視圖
[0016]圖2是本發明實施例中的按鍵器通電時側視圖
[0017]圖3是本發明實施例中的電路框圖
【具體實施方式】
[0018]本發明所要解決的技術問題在于，針對上述現有技術中的不足，提供一種可實現遠程電腦控制按鍵的基于壓電陶瓷的按鍵控制系統。本實施例中以薄膜按鍵為控制對象，以ARM處理器為處理芯片，以串口為通信接口。
[0019]下面結合附圖對本發明進行進一步說明。
[0020]本系統硬件包括外接殼、電路板及按鍵器；軟件包括上位機和下位機程序。
[0021]其中，所述的外接殼可由不銹鋼、鋁板或硬質塑料制成，設計時需注意貼合按鍵面，易于裝拆且不會影響儀器使用。
[0022]所述的按鍵器由壓電陶瓷實現，該按鍵器包括用于做電極和金屬底片的“金屬電極層A” ；用于做電極的“金屬電極層B” ;用于提供壓電效應的“壓電陶瓷層”。
[0023]所述“金屬電極層A”除做電極使用還需作為金屬底片，在通電后保持自身形狀不易改變，與“壓電陶瓷層”產生形變差，因此需采用延展性略低或有一定厚度的金屬片，如黃銅片等。“金屬電極層A”與壓電陶瓷層需緊密結合。
[0024]所述“金屬電極層B”只作電極使用，要求延展性很好，可采用銀層燒滲或真空鍍膜的方式實現。
[0025]所述“壓電陶瓷層”要求在形變時，形變行程較大，且形變后位置不可發生角度變化，最高點和最低點連線經過軸心，形變方向沿軸線方向，圓心01、02需在軸線上。
[0026]在不通電時，壓電陶瓷層緊縮，側視圖(圖1)呈英文字母“N”型，俯視圖單螺旋呈蚊香形。
[0027]通電后，由于“金屬電極層A”不發生形變，故靠近A側的壓電陶瓷相對B側收縮，使整片陶瓷沿軸向螺旋形沿軸線伸長，同時，螺旋結構也可累積每層螺旋圓盤的微小形變，最終實現在軸向得到較大行程的目的，如圖2所示。
[0028]所述的電路板需包括一些基礎模塊，電路框圖如圖3所示，其中接口可為串口或以太網口，與實施遠程控制的電腦相連，同時與ARM處理器電路相連，ARM處理器可根據電腦指令控制按鍵器電壓，進而控制按鍵。ARM處理器同時與光耦合器件相連，光耦合器件可將輸入的電信號轉換成光信號，再轉換成電信號輸。經過這樣的轉換起到隔離輸入輸出前后兩部分系統的“地”的效果。使用光耦合器件能夠增加設備的安全性，防止因為電的不慎耦合造成的漏電，誤操作等問題。光耦合器件與可變穩壓電路相連，可變穩壓電路受ARM處理器控制，用于為按鍵器提供工作電壓，該模塊可輸出多種電壓，用以改變按鍵器的行程。可變穩壓電路與按鍵器相連。
[0029]需要指出，本說明書中的描述僅用于說明性的目的，而不應該理解為對本發明的限制，本發明的保護范圍僅取決于權利要求書的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于壓電陶瓷的遠程按鍵控制系統，其特征為:系統包括外接殼、電路板及按鍵器，所述的按鍵器采用上下兩層涂覆金屬電極，中間為壓電陶瓷的三層復合結構，本陶瓷形狀為N型雙螺旋結構，兩層螺旋中心位置重合，通電后可從軸心位置沿軸線方向往兩邊延展，所述的按鍵器與按鍵緊密相連，系統可實現遠程控制按鍵的功能。
【專利摘要】本發明公開了一種基于壓電陶瓷的遠程按鍵控制系統，用以解決市場上某些設備無法提供外接端口，不能實現遠程控制的問題。本發明特征為，系統包括外接殼、電路板及按鍵器，所述的按鍵器由壓電陶瓷實現。本系統的優點為：系統體積小，重量輕，用電功率小，可實現機械按鍵、薄膜按鍵的遠程控制。
【IPC分類】H03K17-96
【公開號】CN104579288
【申請號】CN201410828135
【發明人】陳相寧, 吳蕓
【申請人】鎮江豐成民用聯網設備科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日