條形壓電陶瓷執(zhí)行器件和高壓驅(qū)動(dòng)器

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01

介紹

在 P5壓電陶瓷致動(dòng)器，縱向極化，疊堆壓電陶瓷，多層壓電陶瓷促動(dòng)器 中展示了購(gòu)買到的疊層壓電陶瓷促動(dòng)器。經(jīng)過試驗(yàn)觀察，該促動(dòng)器移動(dòng)距離非常微小。

下面一款是最初由清華大學(xué)自動(dòng)化系茅于航教授的博士生趙宇他們研制的盲文鍵盤的執(zhí)行器組件，其中包括有條形的壓電陶瓷條形的促動(dòng)器。

每個(gè)按鍵包括有八個(gè)條形的壓電陶瓷模塊。下面拆解并進(jìn)行初步的研究。

在組件上，還包括有驅(qū)動(dòng)芯片 HV507PG ，這是一款具有串入并出、64-通道，帶有高壓輸出的IO口模塊。后期對(duì)該芯片進(jìn)行測(cè)試。

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02

初步測(cè)量

1.尺寸

2.結(jié)構(gòu)與參數(shù)

壓電陶瓷是在銅條的基礎(chǔ)上兩邊涂抹有壓電陶瓷材料。對(duì)外的引線為3個(gè)。

使用 LC100-A全功能型電感電容表,電感表，電容表，LC meter 測(cè)量C12，C23的容量為：

C12 = 2974; C23 = 6867. C13= 3438

使用 測(cè)試電阻電容 二三極管的好幫手 晶體管測(cè)試顯示模塊 測(cè)量2,3之間的電氣參數(shù)，使用C,R串聯(lián)模型：

測(cè)量PIN2，3： C=50.03nF, R=29歐姆

測(cè)量PIN1，2： C-18.69nF

使用 TH2821A 測(cè)了PIN13之間的電容：

C13= 4804pF (F=10kHz)

使用 Smart Tweezers 測(cè)量PIN13之間的電容：

C13= 4802pF， Rs=104.5Ω。

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03

施加電壓

1.施加50Hz交變電壓

使用自耦變壓器對(duì)壓電陶瓷片施加交變電壓，查看對(duì)應(yīng)變形情況。

在PIN12之間施加交變電壓：

在PIN13之間施加交變電壓：

對(duì)比PIN12,PIN13施加交變電壓，PIN13之間的電壓對(duì)應(yīng)的變形更大。

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04

高壓驅(qū)動(dòng)器HV507PG

1.元器件建庫(kù)

SCHLIB: HV507

PCBLIB: QFP1275600-8N

2.設(shè)計(jì)測(cè)試模塊1

3.測(cè)試MCU

使用 ATMEGA328實(shí)驗(yàn)電路板 來(lái)對(duì)于測(cè)試模塊進(jìn)行測(cè)試。

根據(jù)HV507PG數(shù)據(jù)手冊(cè)，DIR=0，時(shí)，DIOA是輸入。

通過測(cè)試HV1的輸出觀察HV507PG工作是否正常。

當(dāng)VPP供應(yīng)+5V是，HV1的輸出只能在高阻和接地之間的變化。

根據(jù)HV507PG的數(shù)據(jù)手冊(cè)可以看出它對(duì)應(yīng)的VPP的最小電壓建議是60V。

提高VPP的電壓到60V，輸出的電壓波形如下：

為了測(cè)量VPP對(duì)于輸出的影響，設(shè)置輸出為邏輯1。改變VPP從0~61V變換，測(cè)量輸出電壓的變化。

從VPP與HV1之間的關(guān)系可以看到，在VPP大于46V之后，輸出就基本上可以與VCC相同了。輸入大于60V是比較可靠的電壓。

ch1=[5.22,7.62,11.19,14.95,18.62,22.33,25.52,29.20,33.25,34.91,36.48,38.83,40.31,42.20,43.50,44.74,46.51,48.22,50.94,53.10,55.55,57.82,61.35,63.06] ch2=[0.02,0.02,0.02,0.03,0.03,0.03,0.03,0.04,0.52,1.80,4.50,11.43,17.51,26.88,34.09,41.15,45.90,47.75,50.56,52.76,55.24,57.53,61.08,62.80]

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/* **============================================================================== ** HV507.C: -- by Dr. ZhuoQing, 2020-11-05 ** **============================================================================== */ #include #include #include #include #include "m328.h" #include "iccavr_port.h" //------------------------------------------------------------------------------ #define HV507_GLOBALS 1 // Define the global variables #include "HV507.H" //------------------------------------------------------------------------------ void HV507Init(void) { OFF(HV507_DIOA); OFF(HV507_DIR); OFF(HV507_CLK); OFF(HV507__LE); OUT(HV507_DIOA); OUT(HV507_DIR); OUT(HV507_CLK); OUT(HV507__LE); } void HV507OutByte(unsigned char * pucData, unsigned char ucNumber) { unsigned char i, ucMask, ucByte, j; for(i = 0; i < ucNumber; i ++) { ucByte = *(pucData + i); ucMask = 0x1; for(j = 0; j < 8; j ++) { if(ucByte & ucMask) ON(HV507_DIOA); else OFF(HV507_DIOA); ON(HV507_CLK); ucMask <<= 1; OFF(HV507_CLK); } } ON(HV507__LE); OFF(HV507__LE); } //============================================================================== // END OF THE FILE : HV507.C //------------------------------------------------------------------------------

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/* **============================================================================== ** HV507.H: -- by Dr. ZhuoQing, 2020-11-05 ** ** Description: ** **============================================================================== */ #ifndef __HV507__ #define __HV507__ //------------------------------------------------------------------------------ #ifdef HV507_GLOBALS #define HV507_EXT #else #define HV507_EXT extern #endif // HV507_GLOBALS //------------------------------------------------------------------------------ //============================================================================== #define HV507_DIOA B,1 #define HV507_DIR B,2 #define HV507_CLK B, 3 #define HV507_h_LE B,4 //------------------------------------------------------------------------------ void HV507Init(void); void HV507OutByte(unsigned char * pucData, unsigned char ucNumber); //============================================================================== // END OF THE FILE : HV507.H //------------------------------------------------------------------------------ #endif // __HV507__

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※ 結(jié)論

初步測(cè)量了原來(lái)用于盲文鍵盤的條形壓電陶瓷的變化特點(diǎn)。它的促動(dòng)性能將來(lái)可以用于測(cè)量。

對(duì)于高壓輸出芯片HV507的基本邏輯進(jìn)行測(cè)量。它可以只使用三個(gè)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試（CLK， DIOA，_LE）。

HV507PG的VPP必須大于46V，輸出電壓才能夠正常輸出。

如果VPP小于46V，它的輸出近似于一個(gè)OC電路。可以通過上拉電阻來(lái)確保輸出的電壓信號(hào)。

■ 相關(guān)文獻(xiàn)鏈接:

P5壓電陶瓷致動(dòng)器，縱向極化，疊堆壓電陶瓷，多層壓電陶瓷促動(dòng)器

HV507PG

LC100-A全功能型電感電容表,電感表，電容表，LC meter

測(cè)試電阻電容 二三極管的好幫手 晶體管測(cè)試顯示模塊

TH2821A

Smart Tweezers

ATMEGA328實(shí)驗(yàn)電路板

測(cè)試模塊的AD工程文件:AD\Test\2020\TestHV507\TestHV507.SchDoc ??

測(cè)試ATMEAG328程序:Atmel\Research\2020\TestHV507\main.c ??

單片機(jī) 硬件開發(fā)

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