[发明专利]恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置及方法

说明书

本发明涉及一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，包括直通道、电源、定值电阻、模拟采集板卡和工控机，直通道内充满有电解液，液态金属与电解液相接触，电源的一端、定值电阻的一端均与电解液电连接，电源的另一端与定值电阻的另一端电连接，模拟采集板卡并联在定值电阻两端，模拟采集板卡与工控机相连接，工控机与电源相连接。本发明还涉及一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的方法。本发明基于液态金属的驱动力是和电流成正比，选择LabView和PID控制算法，实现了资源的充分利用，通过恒压源转变为恒流输出，控制液态金属的定量运动，实现不同的运动需求。

技术领域

本发明涉及一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置及方法。

背景技术

液态金属是指在常温下处于液体状态的金属。液态金属在软机器人、泵、微型管道、3D打印等领域都能发挥重要作用，液态金属在施加电压的外部条件下，会向电源阳极运动，而驱动液态金属的驱动力与通过液态金属的电流成正比例关系，因此可将恒压源通过PID方法转换为恒流源来控制液态金属的运动，但是现有并未出现相关的研究。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，通过液态金属的驱动力是和电流成正比关系，提供一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置及方法，实现对液态金属定量运动的控制。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，包括直通道、电源、定值电阻、模拟采集板卡和工控机，所述直通道内充满有电解液，所述液态金属与所述电解液相接触，所述电源的一端、定值电阻的一端均与所述电解液电连接，所述电源的另一端与所述定值电阻的另一端电连接，所述模拟采集板卡并联在所述定值电阻两端，所述模拟采集板卡与所述工控机相连接，所述工控机与所述电源相连接。

本发明一个较佳实施例中，恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置进一步包括1000Ω≤所述定值电阻的电阻值≤1500Ω。

本发明一个较佳实施例中，恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置进一步包括所述模拟采集板卡的PXI接口端与所述工控机的PXI接口端相连接。

本发明一个较佳实施例中，恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置进一步包括所述工控机的USB接口端与所述电源的USB接口端相连接。

本发明一个较佳实施例中，恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置进一步包括所述电解液为氢氧化钠溶液或盐酸溶液。

一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的方法，使用上述装置，包括以下步骤：

（1）设置模拟采集板卡的参数；

（2）选择模拟采集板卡的工作模式；

（3）模拟采集板卡采集定值电阻两端的电压，并通过定值电阻的电阻值，计算电路电流值。

（4）将每个周期获得的电路电流值保存在特定的数组中；

（5）读取当前时刻、前一时刻、前二时刻的电路电流值，并分别计算三个时刻的电路电流值与目标电流的偏差值；

（6）将三个时刻的电流偏差值作为PID的输入，通过PID控制算法，获得想要达到目标电流时电源所需要输出的电压值；

（7）将PID控制算法计算获得的电压值传输给电源，控制电源输出此电压值，最终控制电源输出的电流值保持恒定。

本发明一个较佳实施例中，恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的方法进一步包括所述步骤（1）中的参数包括采样频率、设备号和通道号。

本发明一个较佳实施例中，恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的方法进一步包括所述步骤（2）中的工作模式为单通道采集数据。