一种基于压电陶瓷的步进式送纱器及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113914006A(43)申请公布日2022.01.11(21)申请号202111190858.5H02N2/06(2006.01)(22)申请日2021.10.13(71)申请人浙江理工大学地址310000浙江省杭州市杭州经济技术开发区白杨街道2号大街928号申请人浙江理工大学龙港研究院有限公司(72)发明人彭来湖伍德齐育宝孙源吕永法(74)专利代理机构绍兴市寅越专利代理事务所(普通合伙)33285代理人焦亚如(51)Int.Cl.D04B15/38(2006.01)D04B27/10(2006.01)H02N2/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于压电陶瓷的步进式送纱器及控制方法(57)摘要本发明提供一种基于压电陶瓷的步进式送纱器及控制方法，包括：双晶片压电陶瓷悬臂梁、驱动控制电路、PSoC系列单片机、直流稳压电源、上位机；所述双晶片压电陶瓷悬臂梁为送纱器的驱动元件；所述双晶片压电陶瓷悬臂梁一端固定安装在所述送纱器壳体上，所述双晶片压电陶瓷悬臂梁另一端为自由端形成椭圆形运动轨迹拨动纱线驱动其直线运动；所述驱动控制电路包括：正弦信号发生模块以及电压、功率放大电路模块；所述驱动控制电路控制所述双晶片压电陶瓷悬臂梁伸缩弯曲；所述上位机与所述PSoC系列单片机连接，控制所述双晶片压电陶瓷悬臂梁工作电压和频率，控制送纱速率，解决了目前送纱器驱动结构复杂、能耗高、成本高和操作不便的问题。CN113914006ACN113914006A权利要求书1/2页1.一种基于压电陶瓷的步进式送纱器，其特征在于，包括：双晶片压电陶瓷悬臂梁、驱动控制电路、PSoC系列单片机、直流稳压电源、上位机；所述双晶片压电陶瓷悬臂梁为送纱器的驱动元件；所述双晶片压电陶瓷悬臂梁一端固定安装在所述送纱器壳体上，所述双晶片压电陶瓷悬臂梁另一端为自由端形成椭圆形运动轨迹拨动纱线驱动其直线运动；所述驱动控制电路包括：正弦信号发生模块以及电压、功率放大电路模块；所述驱动控制电路控制所述双晶片压电陶瓷悬臂梁伸缩弯曲；所述上位机与所述PSoC系列单片机连接，控制所述双晶片压电陶瓷悬臂梁工作电压和频率，控制送纱速率。2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的步进式送纱器，其特征在于：所述驱动控制电路的正弦信号发生模块输出相位差为90°的正向偏置正弦信号，并输入PSoC系列单片机的寄存器中；所述电压及功率放大电路模块是将正弦信号发生模生成的正弦信号进行电压以及功率的放大，输出所述双晶片压电陶瓷悬臂梁正常工作状态下所需的电信号。3.根据权利要求2所述的基于压电陶瓷的步进式送纱器，其特征在于：所述双晶片压电陶瓷悬臂梁的具体结构包括：上层压电晶片、高碳纤维层、下层压电晶片以及驱动足；所述上层压电晶片、下层压电晶片分别与高碳纤维层通过导电胶粘接；所述驱动足粘接在所述双晶片压电陶瓷悬臂梁的自由端。4.根据权利要求3所述的基于压电陶瓷的步进式送纱器，其特征在于：所述双晶片压电陶瓷悬臂梁的上层压电晶片、高碳纤维层、下层压电晶片均引出导电柱，所述上层压电晶片、下层压电晶片的导电柱用来接入通过驱动控制电路电压、功率放大电路模块放大后且相位差为90°的正向偏置的正弦信号，所述高碳纤维层的导电柱接地。5.根据权利要求4所述的基于压电陶瓷的步进式送纱器，其特征在于：所述上层压电晶片、下层压电晶片的导电柱用来接入通过驱动控制电路电压、功率放大电路模块放大后且相位差为90°的正向偏置的正弦信号，通过逆压电正效应使其自由端发生伸缩弯曲形成椭圆形运动轨迹。6.根据权利要求5所述的基于压电陶瓷的步进式送纱器，其特征在于：所述上位机与所述PSoC系列单片机连接，控制所述双晶片压电陶瓷悬臂梁工作电压和频率，控制送纱速率，包括：通过调节输入电压变初始输入正弦信号的幅值；调节双晶片压电陶瓷悬臂梁的工作频率，通过PC机与PSoC系列单片机进行通信，将其中的定时器的周期参数进行修改实现频率调节。7.一种基于压电陶瓷的步进式送纱器控制方法，其特征在于，所述方法包括：驱动电路控制板中的正弦信号发生模块，输出一对相位差为90°的正向偏置正弦信号至放大电路；初始信号先经过放大电路中的电压放大级进行电压放大，再通过功率放大级进行电流放大，得到的输出信号至双晶片压电陶瓷悬臂梁；双晶片压电陶瓷悬臂梁上、下层压电晶片的导电柱接受经放大电路的输出信号，根据逆压电效应，双晶片压电陶瓷悬臂梁拨动纱线直线运动；2CN113914006A权利要求书2/2页根据放大电路放大电压的倍数，调节初始信号的幅值来实现双晶片压电陶瓷悬臂梁工作电压；通过PC机与PSoC系列单片机通信，改变定时器中的周期参数实现改变压电陶瓷的工作频率。3CN11391