恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置及方法
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用的技术方案为：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。本专利技术一个较佳实施例中，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。本专利技术一个较佳实施例中，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。本专利技术一个较佳实施例中，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。本专利技术一个较佳实施例中，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。本专利技术一个较佳实施例中，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。本专利技术一个较佳实施例中，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。本专利技术一个较佳实施例中，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（4）中的周期为20-150ms。本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术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。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的优选实施例的结构示意图；图2是本专利技术的优选实施例的流程图。具体实施方式现在结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示，一种恒压源转变为恒流源控制液态金属8运动的装置，包括直通道10、电源12、定值电阻14、模拟采集板卡16和工控机18，直通道10内充满有电解液20，液态金属8与电解液20相接触，电源12的一端、定值电阻14的一端均与电解液20电连接，电源12的另一端与定值电阻14的另一端电连接，模拟采集板卡16并联在定值电阻14两端，模拟采集板卡16采集定值电阻14两端的电压，采集的电压值精确度高，且采集频率高，程序执行一次所需要的时间小，采集快速，模拟采集板卡16与工控机18相连接，工控机18与电源12相连接。本专利技术优选1000Ω≤所述定值电阻的电阻值≤1500Ω，提高准确性。本专利技术优选模拟采集板卡16的PXI接口端与工控机18的PXI接口端相连接。本专利技术优选工控机18的USB接口端与电源12的USB接口端相连接。进一步优选电源12为可编程电源，能够对输出的电压值进行控制。本专利技术优选电解液20为氢氧化钠溶液，但并不局限于氢氧化钠溶液，也可以为盐酸溶液。如图2所示，一种恒压源转变为恒流源控制液态金属8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16的参数。具体的，参数包括采样频率、设备号和通道号。（2）选择模拟采集板卡16的工作模式。具体的，由于模拟采集板卡16只需要采集定值电阻14两端的电压，因此选择工作模式为单通道采集数据。（3）模拟采集板卡16采集定值电阻14两端的电压，并通过定值电阻14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。具体的，周期为20-150ms。进一步优选周期为50ms。（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。优选PID控制算法为增量式PID控制算法。具体的，Ux=Kp*（Xk-Xk1）*1.00+Ki*Xk*1.00+Kd*(Xk-2*Xk1+Xk2)*1.00，其中Kp是比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数，Kp、Ki和Kd的值根据实际的要求和工作情况调试确定。Xk表示目标电流与当前时刻的电路电流值的偏差值，Xk1表示目标电流与前一时刻的电路电流值的偏差值，Xk2表示目标电流与前二时刻的电路电流值的偏差值，其中当前时刻与前一时刻之间的间隔以及前一时刻与前二时刻之间的间隔均为程序运行一次的时间，也就是周期的大小，也就是20-150ms，由此得到电压值Ux。（7）将PID控制算法计算获得的电压值Ux传输给电源12，控制电源12输出此电压值，最终控制电源12输出的电流值保持恒定。具体的，电压值Ux可以使用USB数据接口，实现工控机18与电源12的通信，不同型号的电源有不同的节点，利用这些节点，编写labview程序，将电压值Ux传给电源12，实现恒压源转变为恒流输出，从而实现对液态金属驱动力大小的控制，控制液态金属定量运动。以上依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，其特征在于：1000Ω≤所述定值电阻的电阻值≤1500Ω。3.根据权利要求1所述的恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，其特征在于：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。4.根据权利要求1所述的恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，其特征在于：所述工控机的USB接口端与所述电源的USB接口端相连接。5.根据权利要求1所述的恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的装置，其特征在于：所述电解液为氢氧化钠溶液或盐酸溶液。6.一种恒压源转变为恒流源控制液态金属运动的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相鹏，李芳霞，匡绍龙，杨浩，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32