[發明專利]基于ARM的電容極板微位移產生系統

在審

• 申請號: 202110075456.4
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112904773A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 李武森;夏弘禹;陳文建
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D5/241;G01B7/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于ARM的電容極板微位移產生系統，其特征在于，所述系統包括：電壓轉換模塊、位移控制模塊、電機驅動模塊、微位移平臺、差分電容極板；

所述電壓轉換模塊，用于對220V交流電進行轉換，為電機驅動模塊、位移控制模塊、微位移平臺提供工作電源；

所述位移控制模塊，用以ARM架構的STM32單片機為核心，通過移植實時操作系統完成圖形用戶界面的搭建，進行參數輸入、位移控制操作并提供位移狀態反饋；

所述電機驅動模塊，用于設置位移步長，并在接收到位移控制模塊的位移控制信號與指令后發送驅動信號至微位移平臺；

所述微位移平臺，包括步進電機、位移臺和導軌，所述步進電機在驅動信號的作用下進行轉動，帶動位移臺沿導軌方向進行線性位移；

所述差分電容極板，用于將微位移平臺產生的位移量轉換為電容的變化，為外部電容傳感器測試電路提供可供測試的電容。

2.根據權利要求1所述的基于ARM的電容極板微位移產生系統，其特征在于，所述電壓轉換模塊包括+24V開關電源和+5V開關電源，兩個開關電源接入同一處電源火線、零線和地線中，為電機驅動模塊提供+24V電壓，為位移控制模塊和微位移平臺提供+5V電壓。

3.根據權利要求1或2所述的基于ARM的電容極板微位移產生系統，其特征在于，所述位移控制模塊包括：

任務優先級設置單元，用于設置任務的優先級；

參數輸入單元，用于輸入位移步數；

數據記錄單元，用于存儲微位移平臺當前的位移值；

數據清空單元，用于清空參數輸入單元、數據記錄單元的數據；

位移方向控制單元，用于控制位移的方向，包括正向位移和負向位移；

位移控制信號產生單元，用于根據位移步數和方向生成位移控制信號，并傳輸至電機驅動模塊；

中斷單元，用于中斷位移控制信號的產生；

重置單元，用于將微位移平臺恢復至初始位置。

4.根據權利要求3所述的基于ARM的電容極板微位移產生系統，其特征在于，所述電機驅動模塊通過設置驅動電流的方向控制位移方向，通過設置驅動電流的大小控制位移步長。

5.根據權利要求4所述的基于ARM的電容極板微位移產生系統，其特征在于，所述差分電容極板包括測量電容組與參考電容組；其中，測量電容組，用于將位移量轉換為電容的變化；參考電容組，用于在位移下為外部電容傳感器測試電路引入由環境因素產生的誤差信號。

6.根據權利要求5所述的基于ARM的電容極板微位移產生系統，其特征在于，所述差分電容極板包括平行正對設置的動極板和定極板，其中動極板設置在位移臺上，定極板固定于位移臺上方；

所述動極板上設置兩個相互連接的正電極和兩個相互連接的負電極，所述定極板上設置一個測量電極和兩個相互連接的參考電極；其中一個正電極和測量電極組成正向測量電容，一個負電極和測量電極組成負向測量電容，在動極板發生位移時，正向測量電容的電容增量或減量等于負向測量電容的電容減量或增量；

另一個正電極和其中一個參考電極組成正向參考電容，另一個負電極和另一個參考電極組成負向參考電容，在動極板發生位移時，正向參考電容和負向參考電容值不隨位移發生變化，作為測量電容組的參考對象，用于消除環境因素對電容的影響。

7.根據權利要求6所述的基于ARM的電容極板微位移產生系統，其特征在于，所述位移臺下方設置減震裝置。