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用于压电陶瓷片容性负载电源

腼腆的学姐
完美的中心
2023-05-07 03:22:56

用于压电陶瓷片容性负载电源

最佳答案
魁梧的鱼
炙热的柠檬
2025-07-11 04:15:04

压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载,必须提供供容性负载快速放电的回路,外电路还有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理(对外加电压而言,每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器),可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式:一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源,其体积小、效率高,但电源输出纹波较大,频响范围也较窄;另一种是直流放大电源,频响范围宽。下面我发一份关于压电陶瓷驱动电源的文章,供你参考!近年来国内对静态压电陶瓷驱动电源的研制取得了一定的进展,但大部分压电陶瓷驱动电源都是由分立性器件组成,结构较复杂,而且容易产生自激振荡,对电源的稳定性会产生影响。而采用高压运放的驱动电源,分辨率能达到mV级,输出纹波较小,不仅提高了电路集成度,而且可靠性也得到加强,因此可用于驱动压电陶瓷致动器。 压电陶瓷致动器驱动电源 1、压电陶瓷致动器对驱动电源的要求 压电陶瓷致动器的驱动电源应具有如下特点: (1)压电陶瓷致动器的位移输出对外加驱动控制电压的响应速度,主要取决于驱动电源驱动电流的大小,因此驱动电源应具有较大的驱动电流,一般不应小于150mA; (2)驱动电源的输出控制电压连续可调,对国产压电陶瓷致动器PTBS200系列而言,要求驱动电源输出电压为直流0~200V,连续可调; (3)为适应高频响应的要求,驱动电源中应具有供容性负载快速放电的回路; (4)由于压电陶瓷致动器主要应用于微纳米技术领域,所以驱动电源应具有良好的稳定性,其输出纹波电压应控制在很小的范围内; (5)为实现位移的自动控制,驱动电源最好采用计算机控制。 压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载,并有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理(对外加电压而言,每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器),可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式:一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源,其体积小、效率高,但电源输出纹波较大,频响范围也较窄;另一种是直流放大电源,频响范围宽,从发展趋势来看,其应用前景广阔。 2、驱动电源的设计 根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求,本设计中的电源采用直流放大式电路。整个电源电路主要由计算机与数据采集卡、运算放大电路和高压电路等几部分组成。高压电路提供220V的直流电压,计算机通过LabView85控制数据采集卡产生一定的输出波形,得到0~5V的连续可调控制电压;放大电路实现电压的线性放大和功率放大,输出0~200V连续可调的直流电压,并决定着电源输出电压的分辨率和稳定性,是整个电源的关键。 ① 高压电路 由于直流电压的稳定性直接影响驱动电源的稳定性,采用220V输出电压的高压电路,主要部分是将市电交流220V变为+220V直流电压的全桥整流供电电路。 ② 波形发生电路 良好的输入波形是电源的关键之一,关系到压电陶瓷的伸缩变化。输入波形信号的频率、幅值可变,信号波形好,畸变小,不仅可以消除压电陶瓷本身的迟滞特性和蠕变特性,也能获得更广泛的应用。由于电压精度要求比较高,使用NI公司的具有16位模拟输入输出的多功能数据采集卡6221将数字量转换成模拟量,输出电压为0~5V,电压分辨率达到5/216,约等于0076mV。采用LabView 85编程可以实现任意波形及缓变直流等输出,灵活性强,能满足各种需要。 ③高压放大电路 采用美国APEX公司生产的高压运算放大器PA96和高精度运算放大器OP07串联组成串联负反馈放大电路。PA96是一种高压,大带宽的MOSFET运算放大器,输出电流达到15A,输出电压接近300V,安全操作区(SOA)没有二次击穿的限制,通过选择合适的限流电阻,可观察到任何负载下的安全操作曲线。PA96的最大失调电压为5mV,对要求分辨率为10mV以下的压电陶瓷驱动电源,其输入特性不能满足要求。在该电源的线性放大部分采用了PA96和OP07串联的复合放大器,从而使输入失调电压由前置放大器OP07控制。由于复合放大器的输入电压为0~5V,输出电压要求为0~200V,因此复合放大器的放大倍数要求为40。但增益过大会影响运放稳定性,因此选定PA96的闭环放大倍数为31,PA96和OP07串联后共同提供的放大倍数为40。根据放大倍数的分配要求可得: R1=3kΩ,R2=117Ω,R3=180Ω,R4=6kΩ 由于构成负反馈电路,输出电阻非常小(mΩ级),因此具有很强的带负载能力。R5为限流电阻,其值由公式IL=068V/R5=125mA可得,这里为54Ω。 3、相位补偿与输出保护 自激现象是影响电源稳定性的一个主要因素。当集成运放的开环增益为一定值时,由于相移过大,电路会产生振荡现象,因此应对集成运放进行相位补偿。通常在输入端和输出端外接补偿元件,进行相位补偿。相位补偿不仅能提高运放的稳定性,还能扩展带宽。电路中PA96一级的闭环放大倍数为31,由此计算出其增益为30,根据PA96的数据资料,确定相位补偿电容值CC=10pF,闭环带宽大约为1MHz。OP07输入端的二极管D1、D2提供差模和共模保护,防止瞬态过压,输出二极管D3、D4可对瞬态过压进行保护,防止瞬态过压损坏OP07的输出。PA96放大器输入端的二极管D5、D6、D7、D8把放大器正负输入端的电压钳位在规定范围内,对运放起保护作用。

最新回答
繁荣的大叔
冷艳的指甲油
2025-07-11 04:15:04

你的这个设想很新颖。我们来做过模拟电路。
我的方案是使用称重传感器,电子台秤上的那种。敲击力度不同的时候,输出端会产生不同的电压,这个电压和频率没有关系,只和敲击的力量有关。
将这个电压接到光电耦合上面,光电耦合的输出端并联在音量电位器上,这样就获得了一个力控的电子电位器,如果你对线性与否不是非常纠结,那么系统接通就能够直接使用。传感器的灵敏度调整依靠传感器上安装的受力物体的长短来决定。

开心的冬日
无奈的蜻蜓
2025-07-11 04:15:04
这种压电陶瓷片受压后可以产生电压。你可以用数字万用表的20V直流电压挡测量一下,用两个表笔接触压电陶瓷片的瞬间,万用表显示的电压可达几伏至十几伏( 电压具体大小跟压电陶瓷片受到的压力大小有关,也跟压电陶瓷片的面积有关),不过,这种压电陶瓷片输出电流很小,只有几个μA。其可以作为振动传感器使用。测量时应采用输入电阻高的数字万用表(一般数字万用表电压挡的输入电阻可达10MΩ),若用输入电阻低的破烂指针式万用表,测得的电压会显著减小。

细心的灯泡
专注的猎豹
2025-07-11 04:15:04
应该用压敏器件,要测的应该是一个恒定的数,而你说的压电陶瓷只在刚受力的初期有电压信号,用压敏器件,可以是改变电阻的器件,这样你可以通过对器件两端的电压来做测量的信号,然后经过放大,传输到ad转换,到单片机,经计算就可以了