[發明專利]利用壓電陶瓷驅動的多功能流體分配系統及其驅動方法

有效

• 申請號: 201610171546.2
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105822527B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 鄧玉林;張德雨;李曉瓊;高嘉海
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B53/10;F04B49/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 付雷杰,仇蕾安

1.一種利用壓電陶瓷驅動的多功能流體分配系統，其特征在于，包括單片機控制系統(1)、信號放大電路(2)及壓電陶瓷驅動的多功能流體分配裝置(3)；壓電陶瓷驅動的多功能流體分配裝置包括N個液體出/入口(8)、N個微型液壓閥(9)、主泵腔(10)及壓電陶瓷片I(12)；微型液壓閥(9)包括壓電陶瓷片II(21)、腔體(25)、柔性薄膜(22)及基板(26)；所述腔體(25)是一蓋狀的圓柱體，且底面設有通孔；壓電陶瓷片II(21)置于腔體(25)的開口上，其與腔體(25)形成的空腔結構，記為液壓腔(23)；柔性薄膜(22)粘結于腔體(25)內底面處并覆蓋通孔；基板(26)是刨面為T字型的圓柱體，基板(26)置于腔體下方，基板(26)的垂直短柱體插入腔體(25)的通孔，基板(26)與柔性薄膜(22)和腔體(25)間的縫隙形成液體通道II(24)；主泵腔(10)是一蓋狀的圓柱型腔體，壓電陶瓷片I(12)覆蓋在主泵腔(10)的頂端，主泵腔(10)的側壁上均勻設有N個通道；N個微型液壓閥(9)環繞布置在主泵腔(10)周圍，N個液體通道II(24)與N個通道對應連通，每一微型液壓閥(9)對應連通一個液體出/入口(8)；單片機控制系統(1)的輸出信號經信號放大電路(2)放大后驅動N個壓電陶瓷片II(21)以不同幅度振動。

2.如權利要求1所述一種利用壓電陶瓷驅動的多功能流體分配系統，其特征在于，所述柔性薄膜(22)的材料為OCA光學膠或PDMS。

3.如權利要求1所述一種利用壓電陶瓷驅動的多功能流體分配系統，其特征在于，所述信號放大電路(2)為L298N H橋控制電路或信號控制模塊。

4.如權利要求1所述一種利用壓電陶瓷驅動的多功能流體分配系統，其特征在于，單片機控制系統(1)為國產STC系列或CC2X30系列的微處理器。

5.如權利要求1所述一種利用壓電陶瓷驅動的多功能流體分配系統，其特征在于，所述壓電陶瓷驅動的多功能流體分配裝置(3)通過多層PMMA基于熱鍵合的方式形成多閥主泵腔一體化結構。

6.一種基于權利要求1所述多功能流體分配系統的流體分配驅動方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟1、在N個微型液壓閥(9)的腔體(25)內注滿非壓縮性液體；

步驟2、單片機控制系統(1)對選定的液體出/入口a連通的微型液壓閥(9)的壓電陶瓷片II(21)通入正向脈沖，所述壓電陶瓷片II(21)凸起帶動柔性薄膜(22)凸起，液體出/入口a對應的液體通道II(24)暢通；單片機控制系統(1)向其余N-1個壓電陶瓷片II(21)輸入負向脈沖，N-1個壓電陶瓷片II(21)均下陷帶動對應的柔性薄膜(22)凹下，相應的N-1個液體通道II(24)阻塞；

步驟3，單片機控制系統(1)向主泵腔(10)上的壓電陶瓷片I(12)輸入正向脈沖，液體由于負壓作用從液體出/入口a流入主泵腔(10)；

步驟4，單片機控制系統(1)向液體出/入口a對應的微型液壓閥(9)的壓電陶瓷片II(21)輸入反向脈沖，阻塞液體由液體出/入口a對應的液體通道II(24)流通；

步驟5，單片機控制系統(1)對選定的液體出/入口b連通的壓電陶瓷片II(21)通入正向脈沖，同時對主泵腔(10)的壓電陶瓷片I(12)輸入反向脈沖，液體由液體出/入口b排出，達到液體從液體出/入口a吸入，從液體出/入口b排出的一個過程，記為1個周期。