摘 要

随着材料科学、电子科技的不断发展以及电子产品的飞速更新换代，市场上开始出现各种智能电子及柔性电子器件的概念和产品，不少科技公司争相投入科研经费研发。柔性电子器件所用到的最重要的一种材料就是柔性光电薄膜材料，关于这种材料，它有两个重要的性能指标，即透明度和导电度，这两个特性直接决定了柔性光电薄膜的产品质量，而根据不同产品的特性对这两点的要求也将会有所差异。

本文借助图形化编程软件Labview以及三维建模软件Solidworks完成了一种柔性光电薄膜伏安特性测试装置的设计。其设计过程包括了基于虚拟仪器使用Labview进行编程的伏安特性测试系统和通过建模软件Solidworks完成的装置机械结构设计和实验运动仿真。其中的伏安特性测试系统可以完成对柔性光电薄膜伏安特性的快速采集、显示、储存等功能并且实现了机械装置的自动化控制，而机械结构设计部分则主要实现了对柔性光电薄膜的有限次数弯折及局部受力变形的功能。该柔性光电薄膜伏安特性测试装置可应用于各种柔性光电薄膜的电特性检测及疲劳性检测，可以满足相应电子器件投入应用前的寿命估测，保证产品的质量，同时也可以用于相关科研及教学工作的实验。

关键词：柔性光电薄膜；Labview；伏安特性；数据采集卡

Abstract

With the continuous development of materials science, electronic technology and the rapid replacement of electronic products, the market began to appear in a variety of intelligent electronic and flexible electronic device concepts and products, many technology companies are competing to invest in research and development. Flexible electronic devices used to the most important material is a flexible photoelectric film material, about this material, it has two important performance indicators, namely transparency and electrical conductivity, these two characteristics directly determine the quality of the flexible photoelectric film product, and according to the characteristics of different products on these two requirements will also be different.

In this paper, the design of a flexible photovoltaic thin film voltammetry testing device is completed with the help of the graphical programming software Labview and the 3D modeling software Solidworks. The design process includes a voltammetric testing system based on virtual instrumentation programmed using Labview and the design of the device mechanical structure and experimental motion simulation through the modeling software Solidworks. The voltammetric test system can quickly collect, display and store the voltammetric properties of flexible photoelectric films and realize the automatic control of mechanical devices, while the mechanical structure design part mainly realizes the limited number of bending and local force deformation of the flexible photoelectric films. This flexible photoelectric thin film voltammetry test device can be applied to various flexible photoelectric thin film electrical characteristics testing and fatigue testing, can meet the life estimation of the corresponding electronic devices before putting them into use, to ensure the quality of the product, but also can be used in related scientific research and teaching work experiments.

Key Words：Flexible photovoltaic films；Labview；Voltammetric properties；Data acquisition card

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文主要研究内容及所做工作 2

1.3.1 研究意义 2

1.3.2 研究内容 2

1.3.3 论文框架 3

第2章 伏安特性测试装置设计方法 4

2.1 伏安特性测试系统设计方法 4

2.1.1 伏安特性测试程序设计 4

2.1.2 步进电动推杆控制程序设计 5

2.2 机械运动装置设计方法 6

2.2.1 薄膜弯曲运动结构设计 6

2.2.2 薄膜局部受压结构设计 7

2.3 本章小结 8

第3章 装置机械运动结构设计 9

3.1 箱体外壳的设计 9

3.1.1 底箱 9

3.1.2 上箱 10

3.1.3 顶盖 11

3.2 导轨滑块的设计 12

3.3 夹持装置的设计 13

3.3.1 右端可动夹具 13

3.3.2 夹具弹簧 14

3.3.3 夹具活动板 15

3.4 推杆驱动的设计 16

3.4.1 39系列两相混合式步进电机 16

3.4.2 TB6600步进电机驱动器 17

3.5 装置总体结构 18

第4章 伏安特性测试系统程序设计 20

4.1 Labview软件介绍 20

4.2 数据采集卡 21

4.3 电机控制程序设计 22

4.4 数据采集程序设计 24

4.4.1 总体框架设计 24

4.4.2 前面板设计 25

4.4.3 系统程序框图 25

第5章 总结与展望 27

参考文献 28

附录A 30

致 谢 31

第1章 绪论

1.1 课题背景

随着各种智能电子设备的发展，人们已经不仅仅满足于刚性的电子设备、显示屏，开始了新型电子元件承载材料的探索和研发，柔性光电薄膜的出现使得可弯曲显示屏，可穿戴电子设备，可折叠屏幕成为可能，这种薄膜材料可以产生各种各样的形变（扭转、弯曲、折叠、压缩或拉伸），其优异的性能使其能够极大地拓展产品功能，引导一场电子设备的革命。

当前关于柔性光电薄膜的技术发展主要是针对其可挠性，光穿透性以及导电性三大特性开展的研究，目前已经能够实现的技术及研究成果如下图所示：