条形压电陶瓷执行器件和高压驱动器

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介绍

在 P5压电陶瓷致动器，纵向极化，叠堆压电陶瓷，多层压电陶瓷促动器 中展示了购买到的叠层压电陶瓷促动器。经过试验观察，该促动器移动距离非常微小。

下面一款是最初由清华大学自动化系茅于航教授的博士生赵宇他们研制的盲文键盘的执行器组件，其中包括有条形的压电陶瓷条形的促动器。

每个按键包括有八个条形的压电陶瓷模块。下面拆解并进行初步的研究。

在组件上，还包括有驱动芯片 HV507PG ，这是一款具有串入并出、64-通道，带有高压输出的IO口模块。后期对该芯片进行测试。

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02

初步测量

1.尺寸

2.结构与参数

压电陶瓷是在铜条的基础上两边涂抹有压电陶瓷材料。对外的引线为3个。

使用 LC100-A全功能型电感电容表,电感表，电容表，LC meter 测量C12，C23的容量为：

C12 = 2974; C23 = 6867. C13= 3438

使用 测试电阻电容 二三极管的好帮手 晶体管测试显示模块 测量2,3之间的电气参数，使用C,R串联模型：

测量PIN2，3： C=50.03nF, R=29欧姆

测量PIN1，2： C-18.69nF

使用 TH2821A 测了PIN13之间的电容：

C13= 4804pF (F=10kHz)

使用 Smart Tweezers 测量PIN13之间的电容：

C13= 4802pF， Rs=104.5Ω。

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03

施加电压

1.施加50Hz交变电压

使用自耦变压器对压电陶瓷片施加交变电压，查看对应变形情况。

在PIN12之间施加交变电压：

在PIN13之间施加交变电压：

对比PIN12,PIN13施加交变电压，PIN13之间的电压对应的变形更大。

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04

高压驱动器HV507PG

1.元器件建库

SCHLIB: HV507

PCBLIB: QFP1275600-8N

2.设计测试模块1

3.测试MCU

使用 ATMEGA328实验电路板 来对于测试模块进行测试。

根据HV507PG数据手册，DIR=0，时，DIOA是输入。

通过测试HV1的输出观察HV507PG工作是否正常。

当VPP供应+5V是，HV1的输出只能在高阻和接地之间的变化。

根据HV507PG的数据手册可以看出它对应的VPP的最小电压建议是60V。

提高VPP的电压到60V，输出的电压波形如下：

为了测量VPP对于输出的影响，设置输出为逻辑1。改变VPP从0~61V变换，测量输出电压的变化。

从VPP与HV1之间的关系可以看到，在VPP大于46V之后，输出就基本上可以与VCC相同了。输入大于60V是比较可靠的电压。

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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※ 结论

初步测量了原来用于盲文键盘的条形压电陶瓷的变化特点。它的促动性能将来可以用于测量。

对于高压输出芯片HV507的基本逻辑进行测量。它可以只使用三个信号进行测试（CLK， DIOA，_LE）。

HV507PG的VPP必须大于46V，输出电压才能够正常输出。

如果VPP小于46V，它的输出近似于一个OC电路。可以通过上拉电阻来确保输出的电压信号。

■ 相关文献链接:

P5压电陶瓷致动器，纵向极化，叠堆压电陶瓷，多层压电陶瓷促动器

HV507PG

LC100-A全功能型电感电容表,电感表，电容表，LC meter

测试电阻电容 二三极管的好帮手 晶体管测试显示模块

TH2821A

Smart Tweezers

ATMEGA328实验电路板

测试模块的AD工程文件:AD\Test\2020\TestHV507\TestHV507.SchDoc ↩︎

测试ATMEAG328程序:Atmel\Research\2020\TestHV507\main.c ↩︎

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