一種基于壓電陶瓷的遠(yuǎn)程按鍵控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種按鍵控制系統(tǒng)，尤其是一種利用壓電陶瓷行程來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制薄膜按鍵或機(jī)械按鍵等按鍵的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]生活中有許多儀器需要人為按鍵操作，這種操作方法限制了人們必須在儀器周圍操作，而事實(shí)上，許多儀器是需要遠(yuǎn)程控制的，但由于儀器本身的缺陷，無法提供外接控制端口，故而需要外接一個(gè)遠(yuǎn)程控制設(shè)備。
[0003]以西門子醫(yī)用直線加速器治療床為例，該加速器治療床放置在放射室中，配有一個(gè)薄膜按鍵控制盒，用于控制治療床的位置，能控制治療床的上下、左右、前后六個(gè)方向，該控制盒位于加速器治療床旁邊，也就意味著是放在放射治療室中，其操作場景為放射室。
[0004]與直線加速器配合使用的圖像引導(dǎo)治療設(shè)備能通過圖像得到病人在治療前一刻的空間坐標(biāo)信息。其輸出為圖像或者是空間坐標(biāo)信息。這個(gè)信息顯示在控制室的顯示終端中，也就意味著其操作場景為控制室。
[0005]且這類進(jìn)口的醫(yī)療設(shè)備龐大且昂貴，沒有提供外接控制端口，于是需要制造一套設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)在控制室內(nèi)用電腦遠(yuǎn)程控制位于放射室的薄膜按鍵，進(jìn)一步控制治療床。
[0006]傳統(tǒng)的按鍵控制器由電磁鐵或步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，但電磁鐵及步進(jìn)電機(jī)具有體積較大，所耗功率較大的缺點(diǎn)，故而本系統(tǒng)采用壓電陶瓷來實(shí)現(xiàn)按鍵功能。普通的壓電材料形變量很小，最多不超過本身尺寸的千萬分之一，由于行程受限，人們將壓電材料制成各種形狀，希望通過累積微小形變的方法增加壓電材料行程。
[0007]本發(fā)明根據(jù)螺旋物體可放大形變的原理，采用N型雙層螺旋結(jié)構(gòu)，將壓電材料的形變量增大，且延展方向過軸心，使得壓電材料在通電后不會(huì)發(fā)生角度變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了概括本發(fā)明的目的，在這里描述了本發(fā)明的某些優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。應(yīng)了解，無需所有這些方面、優(yōu)點(diǎn)和特征包含在任一特殊實(shí)施例中。
[0009]本發(fā)明所要解決的問題在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制按鍵的按鍵控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括外接殼、電路板及按鍵器。
[0010]所述的外接殼可由不銹鋼、鋁板或硬質(zhì)塑料制成，設(shè)計(jì)時(shí)需注意貼合按鍵面，易于裝拆且不會(huì)影響儀器使用。
[0011]所述的按鍵器采用壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)，所述陶瓷包括外層金屬電極層A，中間壓電陶瓷層及內(nèi)層金屬電極層B，三層緊密結(jié)合為一體。所述“金屬電極層A”除做電極使用還需作為金屬底片，需采用延展性低、有一定厚度的金屬片。所述“金屬電極層B”只作電極使用，要求延展性很好。所述的新型壓電復(fù)合材料采用N型雙螺旋結(jié)構(gòu)。所述的新型壓電復(fù)合材料“壓電陶瓷層”雙螺旋圓心連線需與軸線重合。
[0012]通電后，電壓通過金屬電極使“壓電陶瓷層”每塊圓盤均發(fā)生沿軸向伸長，同時(shí)“金屬電極層A”形狀不變，故靠近A側(cè)的壓電陶瓷相對(duì)B側(cè)收縮，使整片陶瓷沿軸向螺旋形擴(kuò)張，有效增加壓電陶瓷的行程。
[0013]優(yōu)選的，可通過調(diào)節(jié)電極間電壓的大小來改變按鍵器的行程大小。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明改變了普通壓電陶瓷的形狀，設(shè)計(jì)出一種利用壓電陶瓷行程實(shí)現(xiàn)按鍵功能的遠(yuǎn)程按鍵控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)體積小，重量輕，用電功率小，適用于薄膜按鍵、機(jī)械按鍵等控制系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的按鍵器未通電時(shí)側(cè)視圖
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的按鍵器通電時(shí)側(cè)視圖
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的電路框圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電腦控制按鍵的基于壓電陶瓷的按鍵控制系統(tǒng)。本實(shí)施例中以薄膜按鍵為控制對(duì)象，以ARM處理器為處理芯片，以串口為通信接口。
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0020]本系統(tǒng)硬件包括外接殼、電路板及按鍵器；軟件包括上位機(jī)和下位機(jī)程序。
[0021]其中，所述的外接殼可由不銹鋼、鋁板或硬質(zhì)塑料制成，設(shè)計(jì)時(shí)需注意貼合按鍵面，易于裝拆且不會(huì)影響儀器使用。
[0022]所述的按鍵器由壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)，該按鍵器包括用于做電極和金屬底片的“金屬電極層A” ；用于做電極的“金屬電極層B” ;用于提供壓電效應(yīng)的“壓電陶瓷層”。
[0023]所述“金屬電極層A”除做電極使用還需作為金屬底片，在通電后保持自身形狀不易改變，與“壓電陶瓷層”產(chǎn)生形變差，因此需采用延展性略低或有一定厚度的金屬片，如黃銅片等?！敖饘匐姌O層A”與壓電陶瓷層需緊密結(jié)合。
[0024]所述“金屬電極層B”只作電極使用，要求延展性很好，可采用銀層燒滲或真空鍍膜的方式實(shí)現(xiàn)。
[0025]所述“壓電陶瓷層”要求在形變時(shí)，形變行程較大，且形變后位置不可發(fā)生角度變化，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)連線經(jīng)過軸心，形變方向沿軸線方向，圓心01、02需在軸線上。
[0026]在不通電時(shí)，壓電陶瓷層緊縮，側(cè)視圖(圖1)呈英文字母“N”型，俯視圖單螺旋呈蚊香形。
[0027]通電后，由于“金屬電極層A”不發(fā)生形變，故靠近A側(cè)的壓電陶瓷相對(duì)B側(cè)收縮，使整片陶瓷沿軸向螺旋形沿軸線伸長，同時(shí)，螺旋結(jié)構(gòu)也可累積每層螺旋圓盤的微小形變，最終實(shí)現(xiàn)在軸向得到較大行程的目的，如圖2所示。
[0028]所述的電路板需包括一些基礎(chǔ)模塊，電路框圖如圖3所示，其中接口可為串口或以太網(wǎng)口，與實(shí)施遠(yuǎn)程控制的電腦相連，同時(shí)與ARM處理器電路相連，ARM處理器可根據(jù)電腦指令控制按鍵器電壓，進(jìn)而控制按鍵。ARM處理器同時(shí)與光耦合器件相連，光耦合器件可將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸。經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)換起到隔離輸入輸出前后兩部分系統(tǒng)的“地”的效果。使用光耦合器件能夠增加設(shè)備的安全性，防止因?yàn)殡姷牟簧黢詈显斐傻穆╇?，誤操作等問題。光耦合器件與可變穩(wěn)壓電路相連，可變穩(wěn)壓電路受ARM處理器控制，用于為按鍵器提供工作電壓，該模塊可輸出多種電壓，用以改變按鍵器的行程?？勺兎€(wěn)壓電路與按鍵器相連。
[0029]需要指出，本說明書中的描述僅用于說明性的目的，而不應(yīng)該理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅取決于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于壓電陶瓷的遠(yuǎn)程按鍵控制系統(tǒng)，其特征為:系統(tǒng)包括外接殼、電路板及按鍵器，所述的按鍵器采用上下兩層涂覆金屬電極，中間為壓電陶瓷的三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，本陶瓷形狀為N型雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩層螺旋中心位置重合，通電后可從軸心位置沿軸線方向往兩邊延展，所述的按鍵器與按鍵緊密相連，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制按鍵的功能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于壓電陶瓷的遠(yuǎn)程按鍵控制系統(tǒng)，用以解決市場上某些設(shè)備無法提供外接端口，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的問題。本發(fā)明特征為，系統(tǒng)包括外接殼、電路板及按鍵器，所述的按鍵器由壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為：系統(tǒng)體積小，重量輕，用電功率小，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械按鍵、薄膜按鍵的遠(yuǎn)程控制。
【IPC分類】H03K17-96
【公開號(hào)】CN104579288
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410828135
【發(fā)明人】陳相寧, 吳蕓
【申請(qǐng)人】鎮(zhèn)江豐成民用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日