[发明专利]基于ARM的电容极板微位移产生系统

说明书

本发明公开了一种基于ARM的电容极板微位移产生系统，包括电压转换模块，用于为其他各部分提供工作电源；位移控制模块，用以ARM架构的STM32单片机为核心，通过移植实时操作系统完成图形用户界面的搭建，进行参数输入、位移控制操作并提供位移状态反馈；电机驱动模块，用于设置位移步长，并在接收到位移控制模块的位移控制信号与指令后发送驱动信号至微位移平台；微位移平台，用于根据驱动信号产生线性位移；差分电容极板，用于将微位移平台产生的位移量转换为电容的变化，为外部电容传感器测试电路提供可供测试的电容。本发明具有位移精确、易控制、反馈及时等特点，适用于对主动光学中电容式微位移传感器进行测试。

技术领域

本发明属于位移测量技术领域，特别是一种基于ARM的电容极板微位移产生系统。

背景技术

人类对太空的探索，加强了对天文望远镜分辨率的需求。因为望远镜的口径大小决定了望远镜分辨率的高低，所以增强对暗弱天体光谱的分辨能力，需要制造更大口径的镜面。传统的光学零件加工技术，在镜面口径越大时，对镜片的材料选择和面形打磨的工艺要求越严苛，已无法满足天文观测领域的发展。

主动光学技术的诞生，极大地降低了大口径镜面的制造难度。主动光学中的拼接镜面技术，带来了用小镜片搭建大镜面的新思路，减轻了镜面加工的选材与打磨上的困难。天文观测中，拼接镜面的形变需要进行实时控制，就必须运用微位移传感器进行实时观测。对比多种位移传感器，电容传感器由于体积小、精度高等优势，成为检测拼接镜面位移的首选。检测微位移产生的电容变化，需要设计精密的传感器电路。在实验室环境下，设计和检测传感器电路，需要提供能发生微位移的极板电容，用于模拟拼接镜面中镜片的微位移。

当前对电容极板产生微位移，多选择上位机设计用户界面，在与嵌入式设备进行通信完成信号中转后，实现驱动电机、控制位移。在传统实验中，脱离上位机就无法使用系统进行测试，系统应用的独立性较差。传统的测试极板电容，仅由两块相同大小的电极组成，对环境因素引起的误差抗干扰能力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测试电容传感器电路的精度高、稳定性好、易于控制的位移发生装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于ARM的电容极板微位移产生系统，所述系统包括：电压转换模块、位移控制模块、电机驱动模块、微位移平台、差分电容极板；

所述电压转换模块，用于对220V交流电进行转换，为电机驱动模块、位移控制模块、微位移平台提供工作电源；

所述位移控制模块，用以ARM架构的STM32单片机为核心，通过移植实时操作系统完成图形用户界面的搭建，进行参数输入、位移控制操作并提供位移状态反馈；

所述电机驱动模块，用于设置位移步长，并在接收到位移控制模块的位移控制信号与指令后发送驱动信号至微位移平台；

所述微位移平台，包括步进电机、位移台和导轨，所述步进电机在驱动信号的作用下进行转动，带动位移台沿导轨方向进行线性位移；

所述差分电容极板，用于将微位移平台产生的位移量转换为电容的变化，为外部电容传感器测试电路提供可供测试的电容

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)避免与上位机进行信号传输，用单片机独立控制位移装置，降低能耗的同时简化控制操作；2)采用差分平板电容，相对于传统的极板电容，在相同位移下，电容的变化提升一倍，增强了测试电容的灵敏度；同时增加参考电容组，增强抗干扰能力；3)基于LCD屏幕设计图形用户界面，完成人机交互，对位移中的实时步数进行反馈，可以实现实时定位；4)位移台底部设有减震结构，针对位移控制模块发送的中断信号，可以及时对位移台进行锁定，保证中断位置的准确性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为基于ARM的电容极板微位移产生系统的结构图。