一种基于电控式的机电一体化驻极系统及驻极方法技术方案

本申请公开了一种基于电控式的机电一体化驻极系统及驻极方法，涉及驻极技术领域，其系统包括电控驻极与测试子系统，电控驻极与测试子系统包括：机械模块，包括放电针尖和步进电机；放电针尖用于对驻极体模块注入电荷；步进电机用于对驻极体模块往复撞击；电控模块，包括：第一电控单元，用于控制放电针尖从初始位置处移动至驻极体模块位置处，使放电针尖对驻极体模块注入电荷；以及用于驱动放电针尖复位至初始位置处；第二电控单元，用于在放电针尖对驻极体模块注入电荷后，控制步进电机对驻极体模块往复撞击。本申请具有能精准调控机械运动，从而减小因手动控制驻极系统对整套驻极系统的输出性能的影响的效果。系统的输出性能的影响的效果。系统的输出性能的影响的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电控式的机电一体化驻极系统及驻极方法


[0001]本专利技术涉及驻极
，尤其是涉及一种基于电控式的机电一体化驻极系统及驻极方法。

技术介绍

[0002]人类社会对能源需求的持续快速增长与传统能源消耗殆尽之间的矛盾日益凸显，寻求太阳能、风能、海洋能等可再生式的新型能源形式成为能源领域的热点话题。驻极体等再生式发电与储能装置成为一种应对传统能源危机的有效解决方案。驻极体是指一种经极化后仍能够较长时间保持其极化强度的电介质。
[0003]目前，驻极过程或系统所采用的人工手动控制或半自动化控制方法的基本流程可概括为：（1）放电针尖驻极阶段：倍压模块将供电模块的稳定输出低电压（3.2V左右）快速增压转换到高压量级（上千伏）并由放电针尖对外放电，通过预置的放电针尖向驻极材料表面注入电荷；（2）放电针尖运动阶段
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1：驻极过程完成后，将放电针尖从驻极材料表面的悬空位置快速移动至适当位置（不影响步进电机的正常运转），立即利用静电感应仪器等对驻极材料表面的电压值进行粗略测量；（3）步进电机撞击阶段：待电压测试完成后，快速开启预置的步进电机（已提前调整好步进电机的运行速率），步进电机以固定频率往复撞击驻极材料表面，利用示波器等测试仪器对驻极体的电流输出进行测试，直至步进电机返回到起始位置并快速断电；（4）放电针尖运动阶段
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2：将放电针尖切换回驻极材料表面的悬空位置，等待下一次的驻极过程。驻极材料的最大表面电荷密度可由测得的输出电压和输出电流计算得到。高精度、高响应速度、低时延是驻极系统性能优异的重要评价指标。
[0004]针对上述相关技术，专利技术人认为手动控制驻极系统很难精确复原放电针尖和步进电机的起始位置，导致产生空间位置和驻极距离误差，从而影响整套驻极系统的输出性能。

技术实现思路

[0005]为了减小手动控制驻极系统对整套驻极系统的输出性能的影响，本申请提供一种基于电控式的机电一体化驻极系统及驻极方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种基于电控式的机电一体化驻极系统，采用如下的技术方案：一种基于电控式的机电一体化驻极系统，包括电控驻极与测试子系统；所述电控驻极与测试子系统，包括机械模块、电控模块和驻极体模块；所述机械模块，包括放电针尖和步进电机；所述放电针尖用于对所述驻极体模块注入电荷；所述步进电机用于对所述驻极体模块往复撞击；所述电控模块，包括第一电控单元和第二电控单元；所述第一电控单元，用于控制所述放电针尖从初始位置处移动至所述驻极体模块位置处，使所述放电针尖对所述驻极体模块注入电荷；以及用于驱动所述放电针尖复位至初始位置处；
所述第二电控单元，用于在所述放电针尖对所述驻极体模块注入电荷后，控制所述步进电机对所述驻极体模块往复撞击。
[0007]通过采用上述技术方案，在进行驻极的过程中，通过第一电控单元控制放电针尖自动移动至驻极体模块位置处，使放电针尖对驻极体模块进行注入电荷，然后再通过第二电控单元控制步进电机对驻极体模块进行往复撞击，在撞击结束之后，利用第一电控单元控制放电针尖复位，等待下一次的驻极过程；整个驻极过程用电控模块控制机械模块进行驻极，能保证每一次驻极时放电针尖和步进电机的运动幅度和参数是相同的，从而减小因手动控制驻极系统对整套驻极系统的输出性能的影响。
[0008]可选的，该系统还包括数据接收与处理子系统，所述数据接收与处理子系统包括数据接收模块和数据处理模块；所述电控驻极与测试子系统还包括参数检测模块；所述参数检测模块，用于在所述放电针尖对所述驻极体模块注入电荷后，获取所述驻极体模块的电压测试数据，并且将所述电压测试数据发送至所述数据接收模块；还用于在所述步进电机对所述驻极体模块往复撞击的过程中，获取所述驻极体模块的电流测试数据，并且将所述电流测试数据发送至所述数据接收模块；所述数据处理模块，与所述数据接收模块通讯连接，用于对所述电压测试数据和所述电流测试数据进行处理。
[0009]通过采用上述技术方案，在驻极的过程中，需要获取驻极体模块的电压测试数据和电流测试数据，然后分别对电压测试数据和电流测试数据进行处理，能通过这些测试数据分析出驻极材料特性。
[0010]可选的，所述机械模块还包括旋转组件；所述旋转组件与所述放电针尖固定连接，用于在所述放电针尖对所述驻极体模块注入电荷后，驱动所述放电针尖旋转复位至初始位置处。
[0011]通过采用上述技术方案，在放电针尖对驻极体模块结束注入电荷时，通过旋转的方式，旋转一圈即能使放电针尖回到初始位置，这种旋转式的结构比较简易方便，使放电针尖在往复移动过程中减少卡顿，从而利于驻极过程的顺利进行。
[0012]可选的，所述电控驻极与测试子系统还包括供电模块和倍压模块；所述倍压模块与所述供电模块电连接，用于对所述供电模块进行增压转换；所述供电模块用于通过所述倍压模块对所述放电针尖提供电荷源。
[0013]通过采用上述技术方案，利用倍压模块，能对供电模块的电压进行快速增高，供电模块为放电针尖短期内提供丰富的电荷源，使放电针尖能在短期内给驻极体模块注入大量电荷，从而能节省驻极过程的时间，从而大大提高驻极效率。
[0014]可选的，所述电控模块还包括延时电控单元；所述延时电控单元，与所述倍压模块通讯连接，用于调节所述倍压模块对所述供电模块进行增压转换的时间。
[0015]通过采用上述技术方案，设置延时电控单元，精准控制倍压模块的工作时间，从而控制整套系统的驻极时间，延时电控单元中的延时电路，能调整时间信号占空比，实现超低时间量级的驻极时间调控。
[0016]可选的，所述电控驻极与测试子系统还包括低功耗发送模块；所述低功耗发送模块的输入端与所述参数检测模块通讯连接，且输出端与所述数
据接收模块通讯连接。
[0017]通过采用上述技术方案，使用低功耗发送模块，能在电压测试数据和电流测试数据在发送给数据接收模块时，能尽可能降低整套驻极系统的功耗。
[0018]可选的，所述电控驻极与测试子系统还包括低功耗处理模块；所述低功耗处理模块，分别与所述延时电控单元、所述第一电控单元和所述第二电控单元通讯连接；所述低功耗处理模块，用于激活所述延时电控单元，控制所述倍压模块利用所述放电针尖对所述驻极体模块注入电荷，注入电荷之后控制所述延时电控单元进入睡眠状态；还用于激活所述第一电控单元，使所述第一电控单元控制所述放电针尖移动至所述驻极体模块的位置处；还用于再次激活所述第一电控单元，使所述第一电控单元驱动所述放电针尖复位至初始位置处，等待下一次驻极过程；还用于激活所述第二电控单元，使所述第二电控单元控制所述步进电机往复撞击所述驻极体模块；在所述参数检测模块测试结束后，控制所述步进电机复位至起始位置并进入睡眠状态。
[0019]通过采用上述技术方案，通过设置低功耗处理模块，能在放电针尖需要给驻极体模块注入电荷时，激活第一电控单元，使第一电控单元控制放电针尖自动移动至驻极体模块位置处，然后将对驻极体模块注入电荷，再次激活第一电控单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电控式的机电一体化驻极系统，其特征在于：包括电控驻极与测试子系统(1)；所述电控驻极与测试子系统(1)，包括机械模块(3)、电控模块(4)和驻极体模块(5)；所述机械模块(3)，包括放电针尖(12)和步进电机(13)；所述放电针尖(12)用于对所述驻极体模块(5)注入电荷；所述步进电机(13)用于对所述驻极体模块(5)往复撞击；所述电控模块(4)，包括第一电控单元(15)和第二电控单元(16)；所述第一电控单元(15)，用于控制所述放电针尖(12)从初始位置处移动至所述驻极体模块(5)位置处，使所述放电针尖(12)对所述驻极体模块(5)注入电荷；以及用于驱动所述放电针尖(12)复位至初始位置处；所述第二电控单元(16)，用于在所述放电针尖(12)对所述驻极体模块(5)注入电荷后，控制所述步进电机(13)对所述驻极体模块(5)往复撞击。2.根据权利要求1所述的一种基于电控式的机电一体化驻极系统，其特征在于：该系统还包括数据接收与处理子系统(2)，所述数据接收与处理子系统(2)包括数据接收模块(17)和数据处理模块(11)；所述电控驻极与测试子系统(1)还包括参数检测模块(6)；所述参数检测模块(6)，用于在所述放电针尖(12)对所述驻极体模块(5)注入电荷后，获取所述驻极体模块(5)的电压测试数据，并且将所述电压测试数据发送至所述数据接收模块(17)；还用于在所述步进电机(13)对所述驻极体模块(5)往复撞击的过程中，获取所述驻极体模块(5)的电流测试数据，并且将所述电流测试数据发送至所述数据接收模块(17)；所述数据处理模块(11)，与所述数据接收模块(17)通讯连接，用于对所述电压测试数据和所述电流测试数据进行处理。3.根据权利要求1所述的一种基于电控式的机电一体化驻极系统，其特征在于：所述机械模块(3)还包括旋转组件；所述旋转组件与所述放电针尖(12)固定连接，用于在所述放电针尖(12)对所述驻极体模块(5)注入电荷后，驱动所述放电针尖(12)旋转复位至初始位置处。4.根据权利要求2所述的一种基于电控式的机电一体化驻极系统，其特征在于：所述电控驻极与测试子系统(1)还包括供电模块(7)和倍压模块(8)；所述倍压模块(8)与所述供电模块(7)电连接，用于对所述供电模块(7)进行增压转换；所述供电模块(7)用于通过所述倍压模块(8)对所述放电针尖(12)提供电荷源。5.根据权利要求4所述的一种基于电控式的机电一体化驻极系统，其特征在于：所述电控模块(4)还包括延时电控单元(14)；所述延时电控单元(14)，与所述倍压模块(8)通讯连接，用于调节所述倍压模块(8)对所述供电模块(7)进行增压转换的时间。6.根据权利要求2所述的一种基于电控式的机电一体化驻极系统，其特征在于：所述电控驻极与测试子系统(1)还包括低功耗发送模块(9)；所述低功耗发送模块(9)的输入端与所述参数检测模块(6)通讯连接，且输出端与所述数据接收模块(17)通讯连接。7.根据权利要求5所述的一种基于电控式的机电一体化驻极系统，其特征在于：所述电控驻极与测试子系统(1)还包括低功...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨政和，张岩，申茂良，
申请(专利权)人：联泰集群北京科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：