CN109540006A - 一种模厚测量仪光源控制系统 - Google Patents

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    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
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Abstract

本发明公开了一种模厚测量仪光源控制系统，数据处理模块分别连接∏型滤波电路、USB转TTL电路、旋转编码器输入电路、DA转换放大模块、运行状态显示电路，风扇控制电路；上位机通过USB转TTL电路连接数据处理模块，DA转换放大模块连接光源输出至光纤，上位机软件通过标准的通讯协议将控制光源光强指令经过USB接口发送到单片机上，或者通过旋转编码器手动将信号发送到数据处理模块上，数据处理模块接收到数据后将光强控制值发送到DA转换放大模块同时将光强值显示在运行状态显示电路的数码管上，DA转换放大模块再将控制电平放大，进而控制模厚测量仪的光源光强。本发明避免了杂波干扰，测量控制精确。

Description

一种模厚测量仪光源控制系统
技术领域
本发明属于模厚测量技术领域，涉及基于MCP4821DA转换模块设计的模厚测量仪光源控制系统。
背景技术
模厚测量系统中通过控制光源输出合适的光强到被测介质上，光谱仪通过读取反射的光谱强度经过一定的算法，测出薄模的厚度。这一系统中对光源的光强要求进行精密控制，且光源的供电必须要稳定，要求杂波干扰越少越好。目前市面上有通过PWM进行调光的模块，其有以下几个缺点：(1)PWM本身就是高频直流脉冲输出，显然人眼感觉不到，但是光谱仪却可以捕捉到。这样光谱仪测出的数据就必须经过复杂的数字滤波方能进行解晰，这样会大大增加运算量，减慢测量的速度，且测量精密低；(2)其散热系统采用风扇一直工作的方式，系统运行噪声较大且增加了能量的消耗；(3)不能将光强进行数字化显示，使用不方便。为此，需要设计相应的技术方案给予解决。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的不足，提供了一种模厚测量仪光源控制系统，测量控制精确，使用方便，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种模厚测量仪光源控制系统，包括：数据处理模块、∏型滤波电路、SB转TTL电路、旋转编码器输入电路、DA转换放大模块、运行状态显示电路、风扇控制电路、上位机、开关电源、光源、光纤及温度测量电路；所述数据处理模块分别连接∏型滤波电路、USB转TTL电路、旋转编码器输入电路、DA转换放大模块、运行状态显示电路及风扇控制电路，所述运行状态显示电路上设有数码管，所述上位机通过USB转TTL电路与所述数据处理模块连接，所述DA转换放大模块连接光源输出控制至光纤，所述上位机软件通过标准的通讯协议将控制光源光强指令经过USB接口发送到单片机上或通过手动旋转编码器输入电路将信号发送到数据处理模块，所述数据处理模块接收到数据后将光强控制值发送到DA转换放大模块同时将光强值显示在运行状态显示电路的数码管上，所述DA转换放大模块再将控制电平放大、进而控制模厚测量仪的光源光强。
作为上述技术方案的改进，所述DA转换放大模块采用MCP4821DA转换模块，使用所述DA转换模式进行光源光强控制。
作为上述技术方案的改进，所述数据处理模块为STC15W201S单片机。
作为上述技术方案的改进，所述光源输出控制采用了BU806大功率三极管。
作为上述技术方案的改进，所述手动旋转编码器输入电路输入光强控制信号。
作为上述技术方案的改进，所述运行状态显示电路的数码管采用595静态数码管。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
(1)本方案通过∏型滤波电路滤除开关电源带来的杂波干扰，使得光源输出电压稳定、波形平滑。
(2)采用12位DA转换控制更加精确。
(3)采用旋转编码器和USB接口实现手动、自动二合一控制，使用更方便。
(4)采用大功率三极管系统更加稳定可靠。
(5)通过温度监测控制风扇的运行，降低了系统的噪声、降低了能耗。
(6)通过595静态数码管直观显示光源光强值，更加直观、精确。
附图说明
图1为本发明原理框架示意图；
图2为∏型滤波电路原理示意图；
图3为USB转TTL电路、数据处理模块电路原理示意图；
图4为DA转换和放大输出电路原理示意图；
图5为运行状态显示电路原理示意图；
图6为温度测量电路原理示意图；
图7为旋转编码器电路原理示意图；
图8为风扇控制电路原理示意图。
图中：1-数据处理模块；2-∏型滤波电路；3-USB转TTL电路；4-旋转编码器输入电路；5-DA转换放大模块；6-运行状态显示电路；7-风扇控制电路；8-上位机；9-开关电源；10-光源；11-光纤；12-温度测量电路。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1至图8所示：为本发明所述模厚测量仪光源控制系统示意图。
如图1所示：数据处理模块1采用STC15W201S单片机，分别连接∏型滤波电路2、USB转TTL电路3、旋转编码器输入电路4、DA转换放大模块5、运行状态显示电路6，风扇控制电路7组成；运行状态显示电路6采用595静态数码显示，上位机8通过USB转TTL电路3连接数据处理模块1，上位机8软件通过标准的通讯协议将控制光源光强指令经过USB接口发送到单片机上，或者通过旋转编码器手动将信号发送到单片机上，单片机接收到数据后将光强控制值发送到MCP4821DA转换模块同时将光强值显示在595静态数码管上，MCP4821DA转换模块再将控制电平发送到S8050三极管上，经过S8050三极管放大后控制BU806大功率三极管，进而控制模厚测量仪的光源光强，开关电源9连接∏型滤波电路2。
具体地，本发明系统可应用于模厚测量仪光源控制系统或其它对光源10要求精密控制的设备中，可以通过USB实行自动控制，也可以通过旋转编码器手动控制；通过∏型滤波电路2滤除开关电源9带来的杂波干扰，使得光源10至光纤11输出电压稳定、波形平滑，十二位DA转换使得控制更加精确，温度测量电路12连接数据处理模块1，采用LM75DM温度测量模块，监测系统运行温度进而控制散热风扇的运行，既降低了系统运行的噪声又降低了能耗。更具体地，如图2至图8为本发明各部分电路原理图。
本发明通讯协议和指令集：
(1)串口数据规定：
波特率：9600；奇偶校验：无；符位数：8位；停止位：1位；
(2)通讯协议：
帧头：0X55,0XAA；帧尾：0X0D 0X0A；每帧数据长度：7个字节；
(3)命令详解：
A、查询连接情况：0X55 0XAA 0X01 0X00 0X01 0X0D 0X0A
返回：“Connection OK”；
B、查询光源强度：0X55 0XAA 0X01 0X00 0X02 0X0D 0X0A
返回2位十六进制光强数值：0Xnum1 0Xnum2
(光强＝num1*256+num2 num1为高字节，num2为低字节；
例如：返回0X00 0X32 光强＝00*256+3*16+2＝50；
返回0X03 0XE8 光强＝3*256+E*16+8＝1000；
C、设置光源强度：0X55 0XAA 0X02 0Xnum1 0Xnum2 0X0D 0X0A
(num1 num2为双字节的光源强度值，num1为高字节，num2为低字节)
返回：“OK”
计算方法：num1＝光强值/256，num2＝光强值％256
(光强值范围十进制的0～4095)；
例如：(1)光强设置为50，对应双字节十六进制值为：0X00 0X32，则命令为：0X550XAA 0X02 0X00 0X32 0X0D 0X0A；
(2)光强设置为1000，对应双字节十六进制值为：0X03 0XE8，则命令为：0X55 0XAA0X02 0X03 0XE8 0X0D 0X0A；
D、若一帧数据长度不对或命令格式出错，将忽略本条命令，不执行任何动作，同时返回：“Command Error”。
本发明通过∏型滤波电路滤除开关电源带来的杂波干扰，使得光源输出电压稳定、波形平滑，采用12位DA转换控制更加精确，采用旋转编码器和USB接口实现手动、自动二合一控制，使用更方便，采用大功率三极管系统更加稳定可靠，通过温度监测控制风扇的运行，既降低了系统的噪声又降低了能耗，通过595静态数码管直观显示光源10光强值，更加直观、精确。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种模厚测量仪光源控制系统，其特征在于：包括：数据处理模块(1)、∏型滤波电路(2)、USB转TTL电路(3)、旋转编码器输入电路(4)、DA转换放大模块(5)、运行状态显示电路(6)、风扇控制电路(7)、上位机(8)、开关电源(9)、光源(10)、光纤(11)及温度测量电路(12)；所述数据处理模块(1)分别连接∏型滤波电路(2)、USB转TTL电路(3)、旋转编码器输入电路(4)、DA转换放大模块(5)、运行状态显示电路(6)及风扇控制电路(7)，所述运行状态显示电路(6)上设有数码管，所述上位机(8)通过USB转TTL电路(3)与所述数据处理模块(1)连接，所述DA转换放大模块(5)连接光源(10)输出控制至光纤(11)，所述上位机(8)软件通过标准的通讯协议将控制光源(10)光强指令经过USB接口发送到单片机上或通过手动旋转编码器输入电路(4)将信号发送到数据处理模块(1)，所述数据处理模块(1)接收到数据后将光强控制值发送到DA转换放大模块(5)同时将光强值显示在运行状态显示电路(6)的数码管上，所述DA转换放大模块(5)再将控制电平放大、进而控制模厚测量仪的光源光强。
2.根据权利要求1所述模厚测量仪光源控制系统，其特征在于：所述DA转换放大模块(5)采用MCP4821DA转换模块，使用所述DA转换模式进行光源光强控制。
3.按照权利要求1所述模厚测量仪光源控制系统，其特征在于：所述数据处理模块(1)为STC15W201S单片机。
4.根据权利要求1所述模厚测量仪光源控制系统，其特征在于：所述光源(10)输出控制采用了BU806大功率三极管。
5.根据权利要求1所述模厚测量仪光源控制系统，其特征在于：所述手动旋转编码器输入电路(4)输入光强控制信号。
6.根据权利要求1所述模厚测量仪光源控制系统，其特征在于：所述运行状态显示电路(6)的数码管采用595静态数码管。
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