CN204172488U

CN204172488U - 一种太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置

Info

Publication number: CN204172488U
Application number: CN201420570713.7U
Authority: CN
Inventors: 邱小莎; 陈晖�; 刘良玉; 樊坤
Original assignee: CETC 48 Research Institute
Current assignee: CETC 48 Research Institute
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2024-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置，包括地址发生单元；地址发生单元与波形存储单元地址信号端口连接；波形存储单元的数字信号输出端与数模转换单元的数字信号输入端连接；数模转换单元的模拟信号输出端与驱动放大单元连接；温度信号转换单元输入端与喷墨头上的热敏电阻连接；温度信号转换单元输出端与模数转换单元的模拟输入端连接；模数转换单元数字信号输出端与地址发生单元连接；地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、模数转换单元均与控制逻辑单元连接；控制逻辑单元与喷墨头控制单元连接；控制逻辑单元、地址发生单元、波形存储单元均与控制计算机连接。本实用新型调整精度高，抗干扰能力强。

Description

一种太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏设备领域,特别是一种太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置。

背景技术

在太阳能光伏设备领域，制备太阳能电池电极柵线的传统方法是丝网印刷。为了提高转换效率和降低成本，太阳能电池的电极柵线制作得越来越细，采用的晶硅片的厚度逐步减薄，晶硅片面积逐步加大；传统的丝网印刷遇到了印刷柵线堆料高度小、接触式印刷晶片易碎的技术瓶颈。

制作太阳能电池超细电极栅线的喷墨打印头喷出的是特殊的金属墨水，该喷墨打印头的基本结构如图6，其喷墨原理是：采用压电材料做基座或将压电材料片嵌入基座内，在基座内制作出进墨孔和小墨室，并向喷墨方向开出成排的细槽、形成喷墨孔，在控制喷射的第二微压电材料片的两侧壁上引出加电电极，根据压电材料的特性，给其侧壁上的电极施加适当电压，使两侧壁之间形成电场，压电材料片就会发生形变，电压方向改变，侧壁形变方向也改变，一正一负地改变电压方向，电压信号就转换成了一吸一吐的机械力，使微细墨滴沿喷墨孔喷射出，如图7所示。一般情况下，喷墨头工作时施加的喷射脉冲电压波形如图4所示。

在太阳能电池超细栅制作时，喷墨打印头在喷墨头控制单元的控制和如图4所示的喷射脉冲电压的作用下，按照所设计的图形，向硅晶片上喷射金属墨水，形成栅线。由于各个喷墨头的参数各异，而且金属墨水的粘稠度和其溶剂性质也会有不同，为了能稳定地喷射，需要对图4所示电压脉冲的电压幅度（V1、V2）、脉冲时间（T1、T2）、上升、下降时间（t1、t2、t3）、等待时间（T3）进行调整，使喷射脉冲电压与喷墨头和金属墨水的特性匹配。另外，在喷墨头的喷射过程中，反复一吸一吐的机械驱动，会导致喷墨头温度上升，从而使金属墨水的温度上升，其粘稠度发生变化，故需要对喷墨头的温度进行实时监控，根据温度的变化对喷射脉冲电压的电压幅度（V1、V2）进行反馈补偿。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置，从而使施加的喷射脉冲电压与喷墨头的特性和金属墨水的性质相匹配，与喷墨头控制单元相配合，在控制计算机的控制下实现电极柵线的精细制作。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置，包括地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、驱动放大单元、温度信号转换单元、模数转换单元和控制逻辑单元；所述地址发生单元与波形存储单元地址信号端口连接；所述波形存储单元的数字信号输出端与数模转换单元的数字信号输入端连接；所述数模转换单元的模拟输出端与驱动放大单元连接；所述温度信号转换单元输入端与喷墨头上的热敏电阻连接；所述温度信号转换单元的输出端与所述模数转换单元的模拟端连接；所述模数转换单元的数字信号输出端与地址发生单元连接；所述地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、模数转换单元均与控制逻辑单元连接；所述控制逻辑单元与喷墨头控制单元连接；所述控制逻辑单元、地址发生单元、波形存储单元均与控制计算机连接。

所述地址发生单元包括温度信号寄存器和计数器，所述温度信号寄存器、计数器均与数据选择器连接；所述数据选择器与所述波形存储单元、控制计算机连接。

所述控制逻辑单元包括控制时序脉冲产生电路，所述控制时序脉冲产生电路与计算机命令寄存与译码电路、四相时序脉冲产生电路连接；所述计算机命令寄存与译码电路与所述控制计算机连接；所述四相时序脉冲产生电路输入端、控制时序脉冲产生电路与时钟脉冲同步起/停门输出端连接；所述时钟脉冲同步起/停门的输入端与时钟脉冲发生电路连接；所述时钟脉冲同步起/停门、控制时序脉冲产生电路接收所述喷墨头控制单元发送的同步启动脉冲或地址发生单元发送的停止脉冲。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型调整精度高、可进行量化调节，抗干扰能力强、工作稳定。

附图说明

图1 为本实用新型实施例喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置原理框图；

图2 为本实用新型实施例的地址发生单元原理框图；

图3 为本实用新型实施例的控制逻辑单元原理框图；

图4 为本实用新型实施例的喷墨头喷射脉冲电压波形示意图；

图5 为本实用新型实施例的控制时序脉冲信号示意图；

图6（a）为喷墨头主视图；图6 （b）为喷墨头左视图；

图7（a）为喷墨头喷射等待状态示意图；图7（b）为喷墨头吸墨状态示意图；图7（c）为喷墨头喷墨状态示意图；

图4中：

V1：吸墨电压；T1：吸墨时间；t1：吸墨电压上升时间；V2：喷墨电压；T2：喷墨时间；t2：电压转向时间；t3：电压归“0”时间；T3：喷射等待时间；T：完整的喷射周期电压；

图6中：

1：喷墨孔；2：微变侧壁；3：第一微压陶瓷；4：第二微压陶瓷；5：小墨室；6：微变横壁；7：固定座；8：内六角螺钉；9：喷墨头座；10：进墨孔。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一实施例包括地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、驱动放大单元、温度信号转换单元、模数转换单元和控制逻辑单元；所述地址发生单元与波形存储单元地址信号端口连接；所述波形存储单元的数字信号输出端与数模转换单元的数字信号输入端连接；所述数模转换单元的模拟信号输出端与驱动放大单元连接；所述温度信号转换单元输入端与喷墨头上的热敏电阻连接；所述温度信号转换单元的信号输出端与所述模数转换单元的模拟端连接；所述模数转换单元的数字信号输出端与地址发生单元连接；所述地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、模数转换单元均与控制逻辑单元连接；所述控制逻辑单元与喷墨头控制单元连接；所述控制逻辑单元、地址发生单元、波形存储单元均与控制计算机连接。

波形存储单元主要器件可选用64K静态存储器（SRAM）。

地址发生单元、波形存储单元、控制逻辑单元均与控制计算机连接，接收控制计算机发送的数据和命令；当根据喷墨头参数、金属墨水的性质和采用试验的方法获取一定温度范围内确定的喷射脉冲电压波形的各个参数之后，控制计算机将喷射脉冲电压波形的数据串编辑好，然后控制计算机发出命令，将编辑好的数据串发送给波形存储单元；此时，如图2示，地址发生单元中的16位2选1逻辑单元选择与控制计算机连接的16位地址，同时控制计算机发出片选CS0、R//W状态、R/W CP信号，经过地址发生单元传递去控制波形存储单元的写入，将喷射脉冲电压波形数据逐个字节（8位）或字（16位）地存入波形存储单元中，就制成了一张电子表格。

控制计算机编辑好的适用不同喷墨头和金属墨水的大量的电压波形数据，不必全都存入到波形存储单元中，只需先存入与实时采用的喷墨头和金属墨水相匹配的脉冲电压波形数据即可，其他数据先存于计算机中，这样可节省存储单元和减少传送时间。

所述地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、模数转换单元均与控制逻辑单元连接，在控制逻辑单元产生的时序信号的控制下协调动作；所述的控制逻辑单元还与喷墨头控制单元连接，接收喷墨头控制单元发来的同步启动脉冲信号。当所述的控制逻辑单元（图3）接收到控制计算机发来的喷墨指令之后，就会等待喷墨头控制单元发来同步启动CP（脉冲），一旦接收到同步启动CP，控制逻辑单元中的时钟脉冲同步“起/停”门就会开启，其输出的时钟脉冲CP0传送给四项时序脉冲产生电路，产生4相时序脉冲CP1、CP2； CP0、CP1和CP2，还有同步启动CP全都连接到控制时序脉冲产生电路，产生出一系列的时序脉冲信号，去协调地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、模数转换单元按时序动作，时序信号如图7所示。第一步是模数转换CP送给模数转换单元，采集喷墨头的温度数字信号，然后通过寄存CP将温度信号存入地址发生单元中的温度信号寄存器，8位温度信号寄存器和8位计数器一起组成16位地址，可寻址64K的静态存储单元；与此同时地址发生单元中的8位计数器接收到清零CP，将计数器中初值请为“0”；在执行喷墨指令时，地址发生单元中的16位2选1逻辑单元选中由8位温度信号寄存器和8位计数器组成的16位地址，即波形存储单元的寻址地址取决于温度寄存器和计数器中的值，且波形存储单元在R//W状态信号的控制下处于“读出”状态；第二步再给数模转换单元传送连续的数模转换CP，将波形存储单元中的数字输送给数模转换单元，同时给地址发生单元中的8位计数器传送连续的计数CP，使波形存储单元的寻址地址递增，这样每从波形存储单元传送一个字节（8位）或字（16位）的数据给数模转换单元，地址发生单元发生的地址值就会递增1，指向波形存储单元的下一个数据单元，在连续的数模转换CP和计数CP的控制下就可从波形存储单元的电子表格中查找出一帧完整的电压波形数据，通过数模转换单元转换输出符合既定要求的喷射脉冲电压波形，直到地址发生单元中的计数器计满并发出停止CP去关闭逻辑控制单元中的时钟脉冲同步“起/停”门（接收到同步启动脉冲时打开，接收到停止脉冲时关断），以停止时序脉冲信号发生，完成了一次喷射脉冲电压输出的完整周期。数模转换CP与计数CP在时序上错开四分之一脉冲周期（即90°相位），以保证波形存储单元中的数据稳定地传送到数模转换单元。

喷射脉冲电压波形经过驱动放大器传送给喷墨头控制单元，喷墨头控制单元按照给电极柵线设计的喷墨图形和控制时序的要求将该喷射脉冲电压实时施加到喷墨头的各个喷嘴的压电板的电极上去，使相应喷嘴完成一次喷射；喷墨头控制单元每发出一个同步启动CP给逻辑控制单元，则可从喷射脉冲电压调整装置的驱动放大单元接收到一个经过温度实时反馈调整、符合喷墨头和金属墨水粘稠度要求的完整的喷射脉冲电压波形，使相应的喷嘴喷出一个微滴的金属墨水。

Claims

1.一种太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置，其特征在于，包括地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、驱动放大单元、温度信号转换单元、模数转换单元和控制逻辑单元；所述地址发生单元与波形存储单元地址信号端口连接；所述波形存储单元的数字信号输出端与数模转换单元的数字信号输入端连接；所述数模转换单元的模拟信号输出端与驱动放大单元连接；所述温度信号转换单元输入端与喷墨头上的热敏电阻连接；所述温度信号转换单元的信号输出端与所述模数转换单元的模拟端连接；所述模数转换单元的数字信号输出端与地址发生单元连接；所述地址发生单元、波形存储单元、数模转换单元、模数转换单元均与控制逻辑单元连接；所述控制逻辑单元与喷墨头控制单元连接；所述控制逻辑单元、地址发生单元、波形存储单元均与控制计算机连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置，其特征在于，所述地址发生单元包括温度信号寄存器和计数器，所述温度信号寄存器、计数器均与数据选择器连接；所述数据选择器与所述波形存储单元、控制计算机连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池超细栅喷墨头喷射脉冲电压数控调整装置，其特征在于，所述控制逻辑单元包括控制时序脉冲产生电路，所述控制时序脉冲产生电路与计算机命令寄存与译码电路、四相时序脉冲产生电路连接；所述计算机命令寄存及译码电路与所述控制计算机连接；所述四相时序脉冲产生电路输入端、控制时序脉冲产生电路与时钟脉冲同步起/停门输出端连接；所述时钟脉冲同步起/停门输入端与时钟脉冲发生电路连接；所述时钟脉冲同步起/停门、控制时序脉冲产生电路接收所述喷墨头控制单元发送的同步启动脉冲或地址发生单元发送的停止脉冲。