高压放大器在电流体喷印机软件系统设计中的应用

实验名称：电流体喷印机软件系统设计

测试目的：电喷印软件系统是建立在硬件系统基础上的，通过软件系统控制硬件的配合工作，整个电流体喷印机才能完成各种电喷印工艺流程，硬件系统决定了整个软件系统的功能。

测试设备：高压放大器、高压发生器、函数发生器、气压控制器、精密流量泵等。

实验过程：

图1：整体硬件结构图

如图1所示，整体硬件由2套喷嘴气压系统、2套喷嘴流量系统，3套运动系统、3套视觉系统和1套控制系统组成。其中，喷嘴系统负责控制工艺流量和工艺电压以形成指定的工艺模式(电纺丝直写、电流体按需喷印、电雾化制膜)，运动系统负责基板和喷嘴的相对运动以形成指定图案，视觉系统负责喷印过程的观测和反馈控制及辅助定位。

图2：喷嘴系统常用组合方案

喷嘴系统是实现电喷印工艺的核心部分。基本原理是通过在喷嘴和基板间加上高压，形成泰勒锥，完成电喷印工艺。喷嘴需要提供电压控制和流量控制。

电压控制可使用函数发生器+高压放大器，流量控制可使用气压控制器或精密流量泵：前者控制流量平稳，可以采用PC控制，但是需要喷嘴末端提供气压接口，一般对于稳定要求较高的电点喷需要使用气压控制器完成流量控制；后者可连接至PC，在PC调节流量大小以维持供给平衡，它使用简单方便，电纺丝和电喷雾经常使用精密流量泵完成流量控制。

电纺丝、电点喷、电喷雾常用组合方案如图2。对于需要在PC端控制电压且电压最高不超过的5KV的电纺丝和电点喷的电压控制使用函数发生器+高压放大器形式，对于电压要求超过5KV的电喷雾的电压控制需要使用高压发生器。对于流量控制稳定性要求较高的电点喷的流量控制使用气压控制器，电纺丝和电喷雾一般使用流量泵控制流量。

实验结果：

搭建实验平台，电流体喷印机工作时不同基底组合运动方式各不相同，电纺丝直写、电流体按需喷印和电雾化的工艺流程和工艺参数也各不相同，每次加工需要控制如下功能的配合：

1.上XYZ运动轴、下XY运动轴和卷到卷运动的组合运动

2.喷嘴流量控制(气压控制器或精密流量泵)

3.喷嘴电压控制(函数发生器+高压放大器或高压发生器)

4.不同的参数输入

高压放大器推荐：ATA-7050

图：ATA-7050高压放大器指标参数

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