[发明专利]一种小型数模混合压电陶瓷驱动系统

说明书

本发明公开了一种小型数模混合压电陶瓷驱动系统，该压电驱动系统包含n个压电驱动单元，n为大于或等于1的正整数；所述压电驱动单元包括控制单元、ADC、DSP、DAC、功率放大电路、反馈信号处理电路、模拟控制电路、输入开关及输出开关，通过各组成部分的合理布局和连接，产生驱动信号驱动压电陶瓷，能够提供数字闭环控制、模拟闭环控制和开环控制三类共5种驱动方式，该压电陶瓷驱动器以尽量少的组件实现多种控制，体积尺寸小，控制方式多样，灵活性更强。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷驱动控制领域，具体涉及一种针对配备电阻应变片式传感器(SGS)的压电陶瓷驱动器。

背景技术

随着科技的进步，越来越多的仪器和场合需要纳米级的精确位移，而压电陶瓷以体积重量小、频率响应快、无发热、无噪声、定位精度高等优点成为该领域应用十分广泛的驱动元件之一。但是由于压电陶瓷固有的迟滞和蠕变等非线性特性导致其应用受限。特别是在要求更高定位精度的场合中，普通的压电陶瓷驱动器很难满足使用需求。申请号201110421627.0的发明专利《压电陶瓷驱动电源》描述重点是压电陶瓷的驱动电源设计，实际驱动方法只采集电压和电流形成双反馈的电路，结构简单，功能单一。申请号201220437283.2的实用新型专利《模块化压电陶瓷控制系统》描述了一个普通的压电陶瓷控制系统，输入局限为模拟信号，工作方式局限为开环和简单的数字闭环，控制单元使用计算机，需要外接显示器、鼠标和键盘，体积尺寸较大，在某些特定应用场合功能受限，并且针对控制单元描述较少，因此，需要集多种驱动方式混合在一起且尺寸小的驱动器。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种小型数模混合压电陶瓷驱动系统，该压电陶瓷驱动系统以尽量少的组件实现多种控制，体积尺寸小，控制方式多样，灵活性更强。

一种小型数模混合压电陶瓷驱动系统，该压电驱动系统包含n个压电驱动单元，n为大于或等于1的正整数；所述压电驱动单元包括控制单元、ADC、DSP、DAC、功率放大电路、反馈信号处理电路、模拟控制电路、输入开关及输出开关；

所述输入开关的输入端作为指令输入接口，输出端有输出端A、输出端B、输出端C及输出端D；所述输出开关有输入端L、输入端M及输入端N，输出端连接功率放大电路；

输出端A连接输出开关输入端L；输出端B连接DSP的输入端；输出端C连接ADC的输入端；输出端D连接模拟控制电路的输入端；输入端M连接DAC输出端；输入端N连接模拟控制电路的输出端；

所述ADC的输入端连接模拟控制电路的输出端及反馈信号处理电路的输出端，ADC的输出端连接DSP的输入端；

所述DSP在控制单元的控制下运行选定的控制算法实现数字控制器功能，输出端连接DAC的输入端；

所述模拟控制电路用于实现模拟控制器功能，输入端连接反馈信号处理电路的输出端；

所述反馈信号处理电路接收位于压电陶瓷上的位移传感器传递的信号产生反馈信号输出；

所述功率放大电路接收模拟信号进行功率放大产生驱动信号驱动压电陶瓷。

进一步地，当压电驱动系统进行模拟输入开环工作时，控制单元分别自动控制输入开关和输出开关置于输出端A和输入端L上，模拟信号直接传递给功率放大电路。

进一步地，当压电驱动系统进行数字输入开环工作时，控制单元分别自动控制输入开关和输出开关置于输出端B和输入端M上，DSP直接读取指令输入接口输入的数字信号，运行开环控制算法，通过DAC转换成模拟信号传递给功率放大电路。

进一步地，当压电驱动系统进行数字输入数字闭环工作时，控制单元分别自动控制输入开关和输出开关置于输出端B和输入端M上，DSP读取数字信号同时接收ADC传递的反馈信号运行数字闭环控制算法，产生数字信号通过DAC转换成模拟信号传递给功率放大电路。