CN206096845U - 一种基于fpga的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及压电式喷墨打印技术领域，具体涉及一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统。一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，包括用于喷绘打印的喷头，喷头连接喷头控制装置，其包括信号处理单元和调压单元，喷头连接调压单元的输出端，调压单元的输入端连接信号处理单元，信号处理单元通过调压单元控制输出给喷头设定的电压后实现墨滴大小的控制和喷墨速度的控制。由于采用上述技术方案，本实用新型解决了现有调压控制方法响应速度慢、系统架构复杂、系统稳定性低以及成本高的问题，系统整体响应速度加快，简化了系统架构和电路复杂程度，并提高了系统的稳定性和电压的控制精度，降低了产品成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及压电式喷墨打印技术领域，具体涉及一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统。
背景技术
喷墨打印技术中普遍采用压电式喷头，在打印过程中需要根据墨水温度实时调整施加在压电陶瓷上的电压，确保喷墨速度和墨滴大小恒定。目前市场上的产品，所使用的是单片机控制调压的方式。由于一套控制系统同时控制多个喷头工作，每个喷头需要独立的单片机来控制调压，从而导致了整个控制系统存在响应速度慢、系统架构复杂、系统稳定性低、成本高等缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，解决以上技术问题。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，包括用于喷绘打印的喷头，所述喷头连接喷头控制装置，以便控制喷头的喷墨速度和墨滴大小，其特征在于，所述喷头控制装置包括信号处理单元和调压单元，所述喷头连接所述调压单元的输出端，所述调压单元的输入端连接所述信号处理单元，以便信号处理单元通过调压单元输出给喷头设定的电压后实现墨滴大小的控制和喷墨速度的控制。
所述信号处理单元采用PWM输出方式进行所述调压单元的控制。
所述信号处理单元选用FPGA。
还包括一温度采样单元，用于实时采集所述喷头的墨水温度后反馈给信号处理单元，便于信号处理单元根据喷头的墨水温度通过喷头对应的温压曲线计算出喷头所需的设定电压并通过调压单元输出给喷头。
所述温度采样单元选用温度传感器，其信号输出端连接所述信号处理单元，温度传感器的探测端设置于所述喷头内，便于与墨水直接接触后实施测量墨水的温度。
还包括一信号转换单元，用于将所述温度采样单元输出的模拟量信号转换成便于信号处理单元处理的数字量信号；所述信号转换单元的输入端连接所述温度采样单元；所述信号转换单元的输出端连接所述信号处理单元。
所述信号转换单元选用一ADC芯片。
所述喷头设有至少两个，与任一所述喷头对应的设有一所述调压单元和一所述温度采样单元，任一所述温度采样单元通过一多路模拟开关与所述信号转换单元连接，即是说，所述多路模拟开关的输出端连接所述信号转换单元的输入端，任一所述温度采样单元的信号输出端与所述多路模拟开关的其中一个输入端连接；
所述多路模拟开关的控制端连接所述信号处理单元，通过信号处理单元控制多路模拟开关中任一路的通断状态。
本实用新型工作时，信号处理单元控制多路模拟开关切换开关状态，使任一温度采样单元的信号被输送到信号转换单元后转换成数字信号，并由信号转换单元将数字信号传输给信号处理单元进行处理，以便获取对应喷头的墨水温度。
任一所述调压单元的输出端与所述多路模拟开关的其中一个输入端连接，以便信号处理单元通过控制多路模拟开关切换后获取到该调压单元的输出电压。
任一所述调压单元的输出端和任一所述温度采样单元的输出端连接到所述多路模拟开关的不同的输入端上。
本实用新型由信号处理单元作为主控电路部件，通过温度采样单元获取喷头墨水的实时温度值，并使用该温度值根据温压曲线计算出喷头需要的设定电压值，同时，通过获取到的调压单元输出的实时电压值与设定电压值比较后得到差值，根据该差值通过比例积分算法计算出需要增减的PWM值，并将此PWM值输出给调压单元，最终使输出给喷头的电压与设定电压值一致。
有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型解决了现有调压控制方法响应速度慢、系统架构复杂、系统稳定性低以及成本高的问题，使系统整体响应速度加快，简化了系统架构和电路复杂程度，并提高了系统的稳定性，电压的控制精度，并且还降低了产品成本。
附图说明
图1为本实用新型的功能连接图；
图2为本实用新型的一种电路连接示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
参照图1、图2，一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，包括用于喷绘打印的喷头3，喷头3连接喷头控制装置，喷头控制装置包括信号处理单元1和调压单元2，喷头3连接调压单元2的输出端，调压单元2的输入端连接信号处理单元1，以便信号处理单元1通过调压单元2控制输出给喷头3设定的电压后实现墨滴大小的控制和喷墨速度的控制。信号处理单元1采用PWM方式输出方式进行调压单元2的控制。还包括温度采样单元4，温度采样单元4实时采集喷头3的墨水温度后反馈给信号处理单元1，便于信号处理单元1根据喷头3的墨水温度通过与喷头3对应的温压曲线计算出喷头3所需的设定电压并通过调压单元2输出给喷头3。温度采样单元4选用温度传感器，其信号输出端连接信号处理单元1，温度传感器的探测端设置于喷头3内，便于与墨水直接接触后实施测量墨水的温度。温度采样单元4连接信号转换单元5的输入端，用于将温度采样单元输出的模拟量信号转成便于信号处理单元处理的数字量信号；信号转换单元5的输出端连接信号处理单元1。喷头3设有至少两个，与任一喷头3对应的设有一个调压单元2和一个温度采样单元4，任一温度采样单元4通过一多路模拟开关与信号转换单元5连接，即是说，多路模拟开关的输出端连接信号转换单元5的输入端，任一温度采样单元4的信号输出端与多路模拟开关的其中一个输入端连接；多路模拟开关的控制端连接信号处理单元1，通过信号处理单元1控制多路模拟开关中任一路的通断状态。任一调压单元2的输出端与多路模拟开关的其中一个输入端连接，以便信号处理单元1通过控制多路模拟开关切换后获取到该调压单元2的输出电压。任一调压单元2的输出端和任一温度采样单元4的输出端连接到多路模拟开关的不同的输入端上。
信号处理单元1选用FPGA。信号转换单元5选用一ADC芯片。本实用新型在实施时，可作如下选型：调压单元选用型号为MP2560的电源管理芯片，FPGA选用EP4CGX30CF23I7芯片。
参照图2为喷头设置有两个时的电路连接情况：喷头301和302的电压输入端分别通过与其对应的两个调压单元201和202与信号处理单元1连接，调压单元201和202的输出端除了连接与其对应的喷头外，还分别与多路模拟开关6的其中两个输入端连接。喷头301和302分别通过温度采样单元401和402将墨水温度以模拟量方式传输给信号转换单元5。温度采样单元401和402的输出端接在多路模拟开关6的两个输入端上。多路模拟开关6的一路输出端接到信号转换单元5的输入端。信号转换单元5的输出端与信号处理单元1连接。多路模拟开关6的控制信号输入端与信号处理单元1连接，通过信号处理单元1的控制来切换对喷头301和302的温度和电压的采样通道，以便获取实时的墨水温度值和喷头的电压值。
本实用新型由信号处理单元作为主控电路，通过温度采样单元获取喷头墨水的实时温度值，并使用该温度值根据温压曲线计算出喷头需要的设定电压值，同时，通过获取到的调压单元输出的实时电压值与设定电压值比较后得到差值，根据该差值通过比例积分算法计算出需要增减的PWM值，并将此PWM值输出给调压单元，最终使输出给喷头的电压与设定电压值一致。
上述内容显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，包括用于喷绘打印的喷头，所述喷头连接喷头控制装置，以便控制喷头的喷墨速度和墨滴大小，其特征在于，所述喷头控制装置包括信号处理单元和调压单元，所述喷头连接所述调压单元的输出端，所述调压单元的输入端连接所述信号处理单元，以便信号处理单元通过调压单元控制输出给喷头设定的电压后实现墨滴大小的控制和喷墨速度的控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，还包括一用于实时采集所述喷头的墨水温度后反馈给信号处理单元的温度采样单元，所述温度采样单元选用温度传感器，其信号输出端连接所述信号处理单元，温度传感器的探测端设置于所述喷头内。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，还包括一用于将所述温度采样单元输出的模拟量信号转成便于信号处理单元处理的数字量信号的信号转换单元，所述信号转换单元的输入端连接所述温度采样单元，所述信号转换单元的输出端连接所述信号处理单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，所述喷头设有至少两个，与任一所述喷头对应的设有一所述调压单元和一所述温度采样单元，任一所述温度采样单元通过一多路模拟开关与所述信号转换单元连接，即是说，所述多路模拟开关的输出端连接所述信号转换单元的输入端，任一所述温度采样单元的信号输出端与所述多路模拟开关的其中一个输入端连接；
所述多路模拟开关的控制端连接所述信号处理单元，通过信号处理单元控制多路模拟开关中任一路的通断状态。
5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，任一所述调压单元的输出端与所述多路模拟开关的其中一个输入端连接，以便信号处理单元通过控制多路模拟开关切换后获取到该调压单元的输出电压。
6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，任一所述调压单元的输出端和任一所述温度采样单元的输出端连接到所述多路模拟开关的不同的输入端上。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，所述信号转换单元选用一ADC芯片。
8.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，所述信号处理单元采用PWM输出方式进行所述调压单元的控制。
9.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于FPGA的压电式喷墨打印多路实时电压控制系统，其特征在于，所述信号处理单元选用FPGA。
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