何为压电效应，怎样对压电陶瓷进行极化处理

本文以CAN总线为主要通讯设备,单片机为处理器,工控机为系统支持,匹艾州电子贾卡为执行机构,使该系统具有通讯灵活可靠、耐疲劳性好、花型通讯准确、稳定性好等特点。 In this paper, a electronic jacquard control system based on CAN field bus is brought forward,using CAN bus as the main communication equipment, single-chip as the processor, IPC as the system support, piezo jacquard as the implementation of state institutions, making the communications of the system flexible and reliable, fatigue resistance and stability good, transmission of the pattern correctly, and so on Hope to provide a theoretical support for China"s development of China-made electronic jacquard control system


国外许多先进的新型的贾卡经编机都已采用了压电贾卡控制系统,该系统具有起花性能优异、系统稳定性好、执行机构简单、能耗小等优势,但国内对这方面的研究还不够深入。本文将对一种基于CAN总线的压电贾卡控制系统进行研究,为研制国产的压电贾卡控制系统提供一定的理论支持。

1压电贾卡控制系统原理

压电陶瓷贾卡系统组成如图 1 所示。系统由花型设计系统、工控机、贾卡控制板、贾卡驱动板、主轴信号装置、贾卡压电陶瓷元件等组成。

在产品设计时,一般首先由花型设计系统(经编CAD)进行花型设计与效果仿真。设计完成的花型通过USB接口或者网盘从上位机输入织物的花型信息,上位机进行数据处理后通过CAN总线与贾卡控制板进行数据交换,将贾卡花型信息存贮到控制板上,再从主轴信号装置(接近开关)上得到偏移的信号,当贾卡针可以进行针前或针背偏移时,贾卡控制板结合花型偏移信息,向贾卡驱动板发送偏移信号,驱动板将偏移信号进行转化和放大,进而驱动各个贾卡导纱针进行花型要求的偏移。

2压电贾卡控制系统的特点与工艺要求

主轴一转,横移机构推动贾卡梳栉做横移运动,同时每一个贾卡导纱针可以独立地在针前或者针背做偏移运动,显然,贾卡花型的垫纱运动是梳栉横移和贾卡针偏移的复合。贾卡针在针前、针背的偏移和复位,可以在织物表面形成薄、厚、网孔、立体等花纹效应,可见,这种复杂的复合运动具有超强的起花功能,同时也给压电贾卡控制系统提出了很高的要求。
21花型通讯要求
一台贾卡经编机上贾卡导纱针的数量较多,以MRPJ43/1的机型为例,幅宽为 132″时,贾卡针块数为 198,每块有导纱针 16 根,总数达到 3 168 之多,每根导纱针都要独立的受到控制信号的驱动做偏移运动。所以通常一个贾卡花型数据文件大小为几十kB至上百kB,比电子横移系统的一个花型文件要大的多,显然压电贾卡控制系统必须采用一种具有高效稳定的通讯功能的通讯方式,同时要求通讯快速、准确。
22反复偏移的疲劳性要求
以MRPJ43/1机型为例,机速 450 r/min,假设平均一枚贾卡导纱针每 5 个横列偏移 1 次,机器效率为 90% 时,每枚导纱针平均要偏移 81 次/min之多,这对贾卡导纱针的反复偏移性能要求很高。本文采用的压电贾卡导纱针,运用逆压电效应使电能转化为机械能,具有用电量少、发热少、使用寿命长的特点,因而具有良好的耐疲劳性能。
23运动精确性和响应性要求
贾卡针的配置都是一般都采取半机号配置的形式,导纱针间设置有定位块,贾卡针在定位块之间的偏移距离是很小的。偏移量过小,会引起檫针撞针现象,并导致花型形成错花,影响织物质量;偏移量过大,则导纱针与定位块的撞击激烈,影响针块寿命。
偏移时间短、频率高,这就要求压电贾卡控制系统的要具有很高的响应速度。否则会引起擦针撞针等现象,直接导致织针和贾卡导纱针损坏的严重后果。
24稳定性要求
为适应经编生产阔幅化的趋势,许多现代经编机上配置有大量的贾卡针块,每一根贾卡导纱针都是一个独立的控制单元,为使每一根针独立运动而不受干扰,系统的通讯和信号传输势必要有很好的抗干扰性,从而达到花型准确无误的系统稳定系。

3压电贾卡控制系统的硬件结构

31上位机
上位机主要由工控机和触摸屏组成。工控机内置CAN卡,外接CAN总线。CAN总线属于现场总线(Field Bus)的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,使经编机压电贾卡控制系统具有通讯灵活、实时性好、靠干扰能力强、出错率低等特点。工控机的作用是将外部花型设计系统的花型通过USB或者网盘进行花型输入,接受来自贾卡控制板的数据信息,并进行数据分析和处理后向控制板发送花型信息,通过触摸屏完成对系统状态的检测、显示、修改、加载和参数设定等。
32压电贾卡控制板
单片机是贾卡控制板的核心,P89C51RD21单片机内置看门狗,有 6 时钟和 12 时钟两种工作模式,6 时钟工作模式下工作速度是 51 单片机的 2 倍,花型每一横列的读取速度不超过 30 ms,这正是采用这款单片机的原因。贾卡控制板的作用是储存花型信息并结合输入的主轴位置信号进行处理后,输出控制信号给贾卡导纱针驱动板。
如图 2 所示,串行信号由CAN控制模块输入单片机进而储存在Flash数据存储器,由于贾卡花型文件比较大,所以单片机必须连接外部扩展存储器才能存储庞大的贾卡花型文件。结合花型信息和主轴位置信号,控制板通过串口输出模块向驱动板输出控制信号。

33导纱针驱动板
导纱针驱动板上配置有传入并出芯片、总线驱动器、光电耦合放大装置等,其作用是将控制板输出的信号进行转化和放大,从而驱动压电贾卡导纱针完成花型要求的偏移动作。
所有的压电贾卡导纱针必须能同时被控制做偏移或复位的动作,但是 1 台贾卡经编机的贾卡导纱针的数量较多,不能采取并行方式输出控制信号。所以,如图 3 所示,控制信号先经过具有串行并出功能的芯片。为了提高单片机的驱动能力,并行信号还必须经过总线驱动器。从总线驱动器出来的信号必要时要经过反向电路,使导纱针得以复位。通过转化的偏移控制信号太微弱,必须经过放大后才能驱动贾卡导纱针,光电耦合放大装置很好地完成了这项功能,其自带高压光耦,不仅实现了弱电控制信号与强电的隔离,而且有效地抑制了干扰。

34压电陶瓷贾卡导纱针
贾卡贾卡导纱针元件由压电陶瓷片、玻璃纤维层、导纱针支架、贾卡导纱针等组成。在每一贾卡导纱针的两面各贴上压电陶瓷片,中间用玻璃纤维层隔离,起绝缘的作用。可替换的导纱针由导纱针支座固定在玻璃纤维层上。在每个导纱针的左右位置安装 2 个定位块,从而保证偏移的准 确性。


4控制系统软件设计

41上位机主控制程序
上位机主控制程序采用模块化的设计思路,借助于高级编程语言,完成对系统的通讯、显示、诊断,花型软件的输入、加载以及人机界面管理。包括文件CAN通讯模块、状态监测和显示模块、文件管理模块、参数修改模块等。主程序流程图如图 4 所示。
42CAN通信程序
CAN通讯程序将贾卡花型文件从上位机下载到控制板上的单片机。花型文件的传输由两部分组成:贾卡花型和花高、花宽和花型数据。CAN通讯程序流程如图 5 所示,程序启动时自动完成单片机串行通信的初始化工作,包括:波特率设置、数据传输格式及工作模式设置等。用户下载花型数据时,按下装置相应按键系统进入片外Flash擦除模式。约 5 ～ 10 s,Flash擦除完毕。传输的花型数据中,前两个字节为花型宽度,第 3、4 个字节为花型高度,紧接着就是贾卡导纱针动作的花型数据。花型数据的下载进度主要是通过这前 4 个字节来判断和控制。
43单片机程序
单片机子程序主要完成对花型文件和主轴位置信号相同步后对位输出偏移控制信号。如图 6 所示,当看门狗程序对系统的检测完成后,单片机通过CAN总线完成与上位机通讯,之后读取单片机的存储数据和位置信号,同步后进行信号输出。另外,当系统出现故障时(如掉电),花型数据等信息可以很好的保存。

5结语

基于CAN总线的压电贾卡控制系统充分发挥了CAN总线强大的通讯能力和抗干扰性能,采用了单片机的强大储存、快速处理以及压电贾卡的快速响应性,实现了贾卡控制系统的通讯灵活、长久耐疲劳、精确定位、快速响应和很高的可靠性,为我国研制国产的电子贾卡控制系统提供了一定的理论支持。

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压电陶瓷是属于一种新型产品，在使用过程中，提前要把说明看一下，避免在使用过程中出现错误。下面我来说一下压电陶瓷可永久使用吗？

压电陶瓷可永久使用吗

不可以。它是将机械能跟电能进行了一个互相转换的，而且又接近了普通陶瓷的生产工艺，在高温下烧结而成。在制成且，需要直流高压电厂进行处理。经过处理后，它的各项物理性能都没有永久性的。

压电陶瓷使用时要注意什么

1、对于压电陶瓷片，需要考虑在压电陶瓷蜂鸣片上，因为，用于蜂鸣器，它的谐振频率有比较大的关系，而且对于它的磁通率，还有就是工作频率这两，也是要考虑到这一点，而且它的频率越高，电感变比就会越高了，所以说，都要对这个进行一个综合考虑。

2、其在连接时，它的共振频率，跟陶瓷片的尺寸有关系，比如说它的厚度，还有就是直径，如果是直径为10到25毫米的，它的共振频率大概是在15到85KHz。在连接时，还会出现一个正负极要求，如果不不小心的话，就有可能会让它不能正常使用。

3、在电极上，如果想要实现一个叠加成多层的压电陶瓷，它的具体操作是为使用导电胶水，让这些叠层粘接起来，再它的外层上加载。至于，它的所使用的电极，通常来说也是为银电极，而且也是比较容易进行焊接的。

总结：关于压电陶瓷可永久使用吗相关内容就介绍到这，不可以。它是将机械能跟电能进行了一个互相转换的，而且又接近了普通陶瓷的生产工艺，在高温下烧结而成。在使用过程中，细节方面也是要特别注意的，希望以上介绍对大家能够带来一些帮助。

测电笔是广大电工经常使用的工具之一，用来判别物体是否带电。它的内部构造是一只有两个电极的灯泡，泡内充有氖气，俗称氖泡，它的一极接到笔尖，另一极串联一只高电阻后接到笔的另一端。当氖泡的两极间电压达到一定值时，两极间便产生辉光，辉光强弱与两极间电压成正比。当带电体对地电压大于氖泡起始的辉光电压，而将测电笔的笔尖端接触它时，另一端则通过人体接地，所以测电笔会发光。测电笔中电阻的作用是用来限制流过人体的电流，以免发生危险。
测电笔除了可以判断物体是否带电外，还有以下几个用途：
(1)可以用来进行低压核相，测量线路中任何导线之间是否同相或异相。具体方法是：站在一个与大地绝缘的物体上，双手各执一支测电笔，然后在待测的两根导线上进行测试，如果两根测电笔发光很亮，则这两根导线为异相；反之，则为同相，它是利用测电笔中氖泡两极间电压差值与其发光强弱成正比的原理来进行判别的。
(2)可以用来判别交流电和直流电。在用测电笔进行测试时，如果测电笔氖泡中的两个极都发光，就是交流电；如果两个极中只有一个极发光，则是直流电。
(3)可以判断直流电的正、负极。将测电笔接在直流电路中测试，氖泡发亮的那一极就是负极，不发亮的一极是正极。
(4)可用来判断直流是否接地。在对地绝缘的直流系统中，可站在地上用测电笔接触直流系统中的正极或负极，如果测电笔氖泡不亮，则没有接地现象。如果氖泡发亮，则说明有接地现象，其发亮如在笔尖端，则说明为正极接地。如发亮在手指端，则为负极接地。但是必须指出的是在带有接地监察继电器的直流系统中，不可采用此方法判断直流系统是否发生接地。