CN205210622U - 一种3d打印机用喷头驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种3D打印机用喷头驱动系统，包括需要进行驱动控制的喷头，还包括喷头接头模块、功率放大模块、D/A转换模块、FPGA模块、串口通信模块以及Arduino模块，所述Arduino模块的输出端与所述串口通信模块的输入端相连，所述串口通信模块的输出端与所述FPGA模块的输入端相连，所述FPGA模块与D/A转换模块相连，所述D/A转换模块与功率放大模块相连，所述功率放大模块与喷头接头模块相连，所述喷头接头模块与喷头相连，所述FPGA模块与喷头接头模块双向通信连接。本实用新型中的FPGA模块可以在百兆赫兹的频率时钟下工作，可以产生更为精确的信号，同时FPGA模块也能够确保各个信号时序的准确性，能够提高整个喷头驱动系统的精度和稳定性，便于推广使用。

Description

一种3D打印机用喷头驱动系统

技术领域

本实用新型涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种3D打印机用喷头驱动系统。

背景技术

3D打印技术起源于20世纪80年代出现的快速成形技术(RapidPrototyping，RP)。快速成形技术，又称自由成形技术(FreeformManufacturing，FM)。其基本原理属于加成制造(AdditiveFabrication，AF)，既不采用传统的加工机床和模具，依据工件的三维计算机辅助设计(CAD)模型，在计算机控制下由自由成形机直接成形三维工件。它结合了计算机辅助设计、数控、材料等多种先进技术，可谓是一种颠覆性的制造技术。它的基本原理是，利用计算机软件对CAD模型进行分层切片处理，得到各层界面的二维轮廓信息，根据轮廓信息生成G-code控制代码，快速成形机按照控制命令，分层沉积材料，形成一系列二维截面薄片层，最后快速成形机使片层与片层之间相互粘结，将这些薄片逐步顺序叠加堆积成三维工件实体。由于加成制造法通过三维至二维的转化，使工件的成形变得简化，只需要传统切削加工30％-50％的工时和20％-35％的成本，就能直接制作复杂的三维工件，在机械制造业引起了巨大的反响。

目前，打印机中需要使用到喷头，对喷头处的温度控制是材料顺利挤出的保障，根据材料的不同，打印头加热腔需要保持的温度范围也有所不同。只有将加热腔的温度保持在材料刚好处于熔融态的温度，材料才可以被均匀的喷出。如果温度过高，喷嘴出料口可能会出现“拉丝”的现象，而且零件表层还有可能因为温度过高而发生形变；如果温度过低，刚被喷出喷嘴的材料瞬间凝固。目前的喷头驱动系统有待进一步的完善。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中的不足，提供了一种3D打印机用喷头驱动系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种3D打印机用喷头驱动系统，包括需要进行驱动控制的喷头，还包括喷头接头模块、功率放大模块、D/A转换模块、FPGA模块、串口通信模块以及Arduino模块，所述Arduino模块的输出端与所述串口通信模块的输入端相连，所述串口通信模块的输出端与所述FPGA模块的输入端相连，所述FPGA模块与D/A转换模块相连，所述D/A转换模块与功率放大模块相连，所述功率放大模块与喷头接头模块相连，所述喷头接头模块与喷头相连，所述FPGA模块与喷头接头模块双向通信连接。

进一步地，所述FPGA模块中的I/O电压为3.3V。

进一步地，所述串口通信模块采用SCSI68位总线接口实现差分传输。

D/A转换模块将来自FPGA的数字信号转换成模拟信号，即将高压点火脉冲信号的数字串转换成髙压点火脉冲的模拟信号波形。

从FPGA模块输出的电平信号为LVTTL型，要输出到喷头还需要再进行电平转换要转换的信号包括时钟信号Clk、加载信号Load、同步信号Stb和打印数据，驱动喷头点火的高压点火脉冲信号经过功放模块放大后也一并输入到该模块。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中的FPGA模块可以在百兆赫兹的频率时钟下工作，可以产生更为精确的信号，同时FPGA模块也能够确保各个信号时序的准确性，能够提高整个喷头驱动系统的精度和稳定性，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型的原理图。

所述一种3D打印机用喷头驱动系统，包括需要进行驱动控制的喷头1，还包括喷头接头模块2、功率放大模块3、D/A转换模块4、FPGA模块5、串口通信模块6以及Arduino模块7，所述Arduino模块7的输出端与所述串口通信模块6的输入端相连，所述串口通信模块6的输出端与所述FPGA模块5的输入端相连，所述FPGA模块5与D/A转换模块4相连，所述D/A转换模块4与功率放大模块3相连，所述功率放大模块3与喷头接头模块2相连，所述喷头接头模块2与喷头1相连，所述FPGA模块5与喷头接头模块2双向通信连接。

所述FPGA模块5中的I/O电压为3.3V。FPGA模块5用于产生波形数据和打印头所需的数据、控制信号，电压转换芯片用于将FPGA模块5产生的波形数据转换成驱动电压信号来驱动压电喷头中的压电致动器，导电带用于将FPGA产生的数据和控制信号传送到打印头。

所述串口通信模块6采用SCSI68位总线接口实现差分传输。

其工作原理为：串口通信模块6从Arduino模块7中获取数据与相关信号，并将其送入FPGA模块5中；在FPGA模块5内部进行数据缓存及其组合的同时产生驱动喷头的控制信号和高压点火脉冲信号，然后把处理后的数据和信号送给喷头接口模块2，将数字信号形式的高压点火脉冲输入到D/A转换模块4，经功率放大模块3放大，按照喷头驱动控制时序将高压点火脉冲送给喷头接口，控制喷头1进行打印。出于对电路稳定性及其抗干扰能力的考虑，将功率放大模块3与喷头驱动模块分离，功率放大模块3从喷头驱动模块2获取信号，处理完成后，输出到喷头接口模块2，为喷头提供高压点火脉冲。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种3D打印机用喷头驱动系统，包括需要进行驱动控制的喷头(1)，其特征在于：还包括喷头接头模块(2)、功率放大模块(3)、D/A转换模块(4)、FPGA模块(5)、串口通信模块(6)以及Arduino模块(7)，所述Arduino模块(7)的输出端与所述串口通信模块(6)的输入端相连，所述串口通信模块(6)的输出端与所述FPGA模块(5)的输入端相连，所述FPGA模块(5)与D/A转换模块(4)相连，所述D/A转换模块(4)与功率放大模块(3)相连，所述功率放大模块(3)与喷头接头模块(2)相连，所述喷头接头模块(2)与喷头(1)相连，所述FPGA模块(5)与喷头接头模块(2)双向通信连接；

所述FPGA模块(5)中的I/O电压为3.3V；

所述串口通信模块(6)采用SCSI68位总线接口实现差分传输。