CN115966358A - 一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法及装置，涉及到激光调阻的技术领域，该方法包括：获取预设值；定位修正区域；测量当前输出电压值；通过计算和数据处理获得电压转换器的精密稳定输出。利用CCD成像系统和激光光斑可精确定位待修正的区域，采用多步、多档位的控制方式，实时调整激光功率、脉冲频率和切割速度，对电阻进行精密修正，同时由于局部升温使电阻表面保护玻璃融化，气化部分阻值槽边缘受到融化玻璃的覆盖，填平了电阻基体表面被切割的介质，从而保证了电阻的密封性和稳定性，进而保证了电压转换器输出的精密性和稳定性，解决了输出参数漂移的问题。

Description

一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及激光调阻技术领域，尤其是精密电压、电流、频率等参数校正的控制方法及装置。

背景技术

目前大部分精密电压转换器的生产工艺是采用人工操作电位器进行电阻调整；测量电位器阻值后再进行电阻更换，从而达到设定的输出电压。这种方式需要耗费较多的人力，并且这种方式存在电位器超调、电位器回弹、在多电阻选择繁琐困难等缺陷，易产生最终结果的参数漂移，而精密电压转换器的校正对电阻的阻值要求十分精确，相对误差要求达到千分之几甚至万分之几。

发明内容

为了提高工作效率，解决电阻精度和电压转换器输出参数漂移的问题，本申请提供了一种高精度调整输出电压的方法，具体解决方案如下：

一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法，是采用恒流测压，通过修正电压转换器上低于目标阻值的取样电阻大小来达到，其中R0为目标电阻值，R为当前电阻值，MinError_R为待修电阻未调时的最小误差率，MaxError_R为待修电阻未调时的最大误差率，CError_Rmin为待修电阻粗调时的最小误差率，CError_Rmax为待修电阻粗调时的最大误差率，FError_Rmin为待修电阻细调时的最小误差率，其特征在于，包含以下步骤，

步骤A1：实时在线测量电压转换器的输出电压值，根据公式V＝R*I，计算出待修电阻的阻值R，确认是否满足激光调阻的条件：

若满足该条件，跳到步骤A2；若不满足该条件，跳到步骤A10。

步骤A2：确定粗调电阻时的激光功率、脉冲频率和切割速度。

步骤A3：确认是否满足粗调电阻的条件：

若满足该条件，跳到步骤A4，若不满足该条件，跳到步骤A6。

步骤A4：打开激光发生器，对待修电阻横向切割，开始待修电阻的粗调。

步骤A5：在线监测反馈值，确认是否满足粗调结束的条件：

若满足该条件，跳到步骤A6；若不满足该条件，则跳回到步骤A4。步骤A6：确认是否满足细调电阻的条件：

若满足该条件，跳到步骤A7；若不满足该条件，跳到步骤A10。

步骤A7：确定细调电阻时的激光功率、脉冲频率和切割速度。

步骤A8：对待修电阻纵向切割，开始对待修电阻的细调。

步骤A9：在线监测反馈值，确认是否满足细调结束的条件：

若不满足该条件，跳到步骤A7；若满足该条件，跳到步骤A10。

步骤A10：结束激光调阻。

根据上述的一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法，本发明还提供了一种装置，包括，控制系统(1)，激光发生器(2)，可视系统(3)，上位机控制系统(4)，测量反馈系统(5)，工作台(6)，带有负载的固定支架(7)，其中，控制系统(1)主控制器可以是微控制器处理器、PLC、DSP或FPGA，本装置中采用的是PLC，负载的切换和测量表笔的切换都由该处理器完成；激光发生器(2)是由脉冲式光纤激光发生器、XY振镜、Q开关和激光专用控制卡组成；可视系统(3)由光源、CCD同轴显微镜和显示器组成，以便实现目测激光调焦点和实时观察激光调电阻全过程；上位机控制系统(4)主机可以是PC机、工业控制微机或嵌入系统，本装置中采用的是工业控制微机，控制整个校正过程；测量反馈系统(5)采用精密的数字万用表，可实时准确的测量输出电压值，并通过通讯口将数据上传；工作台(6)用来放置被测量的电压转换器；带有负载的固定支架(7)用来准确固定被测试电压转换器，并为电压转换器提供测量负载，其特征在于，

上述可视系统(3)带有数字放大功能，与激光发生器(2)所提供的光斑相互匹配和，可以准确的定位到待修正电阻的位置。测量反馈系统(5)将测量的数据实时地发送给上位机控制系统(4)，上位机控制系统(4)根据反馈的数据，通过通用异步收发器UART进行串行通信，与激光发生器(2)进行数据、指令的通讯，指挥控制整个装置的有机运行。

根据上述的一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法和上述的一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制装置，本发明还提供了一种精密电压转换器校正的控制流程，其中其中V0为目标电压值，V为当前电压值，MinError_V为电压转换器未调时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.002％-1％，MaxError_V为电压转换器未调时输出电压的最大误差率，推荐范围是3％-10％，CError_Vmin为电压转换器粗调时输出电压的最小误差率，推荐范围是1％-2％，CError_V1为电压转换器粗调第一档时输出电压的最小误差率，推荐范围是1.8％-2.5％，CError_V2为电压转换器粗调第二档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.8％-1.8％，FError_V1为电压转换器细调第一档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.1％-0.5％，FError_V2为电压转换器细调第二档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.05％-0.1％，FError_V3为电压转换器细调第三档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.002％-0.05％，P0位激光功率，f0为脉冲频率，S0为切割速度，其特征在于，包含以下步骤，

步骤S1：读取预设值，获取各个档位的激光功率、脉冲频率、切割速度和电压误差率。

步骤S2：定位起始位置。将电压转换器放置在工作台上，利用专用带负载的固定支架固定住，这就完成了电压转换器的初步定为，再打开激光光斑，通过可视系统监测光斑投射的位置。根据目测到的偏离方位，上位机控制系统发指令给激光发生器，对光斑投射的位置进行左右或前后调整，直至调整到合适的位置。

步骤S3：在线测量电压转换器的输出电压值，确认是否满足电压校正的条件：

若满足该条件，跳到步骤S4；若不满足该条件，跳到步骤S7。

步骤S4：确认是否满足粗调电压的条件：

若满足该条件，跳到步骤S5；若不满足该条件，跳到步骤S6。

步骤S5：粗调输出电压值。首先通过测量反馈系统获取当前输出电压值V，确定合理的激光功率、脉冲频率和切割速度，通过驱动X振镜，对待修电阻进行横向切割。同时，通过测量反馈系统在线监测输出电压值，及时调整校正档位，以达到目标电压值,过程包括：

(1)当

时，增大激光的功率为1.5*P0，直到

(2)当

时，减小激光的功率为0.8*P0，直到

(3)当

时，增大脉冲频率为2*f0，直到

(4)当

时，跳到步骤S6。

步骤S6：细调输出电压值。通过测量反馈系统获取当前输出电压值V，确定细调电压时的脉冲频率和切割速度。通过驱动Y振镜，对待修电阻进行纵向切割。同时，通过测量反馈系统在线监测输出电压值，及时调整校正档位，以达到目标电压值,过程包括：

(1)当

时，增大激光的功率为2*P0，直到

(2)当

时，降低切割速度为0.6*S0，直到

(3)当

时，降低切割速度为0.3*S0，直到

(4)当

时，跳到步骤S7。

步骤S7：结束电压转换器校正。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法。

图2为一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法及装置实例图。

图3为本申请实施例提供的一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法流程图。

具体实施方式

现结合附图对本申请作进一步的详细说明。

本申请实施例公开一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制过程及装置。

附图1中(1)是控制系统，(2)是激光发生器，(3)是可视系统，(4)是上位机控制系统，(5)是测量反馈系统，(6)是工作台，(7)是带有负载的固定支架，其中，控制系统(1)主控制器是PLC，负载的切换和测量表笔的切换都由该处理器完成；激光发生器(2)是由脉冲式光纤激光发生器、XY振镜、Q开关和激光专用控制卡组成；可视系统(3)由光源、CCD同轴显微镜和显示器组成，以便实现目测激光调焦点和实时观察激光调电阻全过程；上位机控制系统(4)采用工业控制微机，控制整个校正过程；测量反馈系统(5)采用精密的数字万用表，可实时准确的测量输出电压值，并通过通讯口将数据上传；工作台(6)用来放置被测量的电压转换器；带有负载的固定支架(7)用来准确固定被测试电压转换器，并为电压转换器提供测量负载。

整个激光调阻过程，在保证电阻温漂误差范围内的前提下，确保电压转换器的稳定而精确的输出，整个控制流程和方法的步骤包括：

H1、获取预设值

该校正过程采用多步、多档位的控制方法，每个档位的激光功率、脉冲频率、切割速度、电压误差范围和电阻误差范围都不同，这些预设值都存储在上位机控制系统中。这种多步、多档位的控制方式，避免了矫枉过正的现象，保证了每个精密电压转换器都能校正出所要求的电压。

H2、确定切割起始位置

将电压转换器放置在工作台上，利用专用带负载的固定支架固定住，这就完成了电压转换器的初步定为，再打开激光光斑，通过可视系统监测光斑投射的位置。根据目测到的偏离方位，上位机控制系统发指令给激光发生器，对光斑投射的位置进行左右或前后调整，直至调整到合适的位置。

步骤H3：在线测量电压转换器的输出电压值，确认是否满足电压校正的条件：

若满足该条件，跳到步骤H4；若不满足该条件，跳到步骤H7。

步骤H4：确认是否满足粗调电压的条件：

若满足该条件，跳到步骤H5；若不满足该条件，跳到步骤H6。

H5、粗调输出电压

首先通过测量反馈系统获取当前输出电压值V，确定合理的激光功率、脉冲频率和切割速度，通过驱动X振镜，对待修电阻进行横向切割。同时，通过测量反馈系统在线监测输出电压值，及时调整校正档位，以达到目标电压值,过程包括：

(1)当

时，增大激光的功率为1.5*P0，直到

(2)当

时，减小激光的功率为0.8*P0，直到

(3)当

时，增大脉冲频率为2*f0，直到

(4)当

时，跳到步骤H6。

H6、细调输出电压

通过测量反馈系统获取当前输出电压值V，确定细调电压时的脉冲频率和切割速度。通过驱动Y振镜，对待修电阻进行纵向切割。同时，通过测量反馈系统在线监测输出电压值，及时调整校正档位，以达到目标电压值,过程包括：

(1)当

时，增大激光的功率为2*P0，直到

(2)当

时，降低切割速度为0.6*S0，直到

(3)当

时，降低切割速度为0.3*S0，直到

(4)当

时，跳到步骤H7。

H7、结束电压转换器校正。

Claims (3)

1.一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制方法，是采用恒流测压，通过修正电压转换器上低于目标阻值的取样电阻大小来达到，其中R0为目标电阻值，R为当前电阻值，MinError_R为待修电阻未调时的最小误差率，MaxError_R为待修电阻未调时的最大误差率，CError_Rmin为待修电阻粗调时的最小误差率，CError_Rmax为待修电阻粗调时的最大误差率，FError_Rmin为待修电阻细调时的最小误差率，其特征在于，包含以下步骤，

步骤A1：实时在线测量电压转换器的输出电压值，根据公式V＝R*I，计算出待修电阻的阻值R，确认是否满足激光调阻的条件：

若满足该条件，跳到步骤A2；若不满足该条件，跳到步骤A10；

步骤A2：确定粗调电阻时的激光功率、脉冲频率和切割速度；

步骤A3：确认是否满足粗调电阻的条件：

若满足该条件，跳到步骤A4，若不满足该条件，跳到步骤A6；

步骤A4：打开激光发生器，对待修电阻横向切割，开始待修电阻的粗调；

步骤A5：在线监测反馈值，确认是否满足粗调结束的条件：

若满足该条件，跳到步骤A6；若不满足该条件，则跳回到步骤A4；

步骤A6：确认是否满足细调电阻的条件：

若满足该条件，跳到步骤A7；若不满足该条件，跳到步骤A10；

步骤A7：确定细调电阻时的激光功率、脉冲频率和切割速度；

步骤A8：对待修电阻纵向切割，开始对待修电阻的细调；

步骤A9：在线监测反馈值，确认是否满足细调结束的条件：

若不满足该条件，跳到步骤A7；若满足该条件，跳到步骤A10；

步骤A10：结束激光调阻。

2.根据权利要求1所述的一种精密电压转换器校正方法，涉及一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制装置，包括，控制系统(1)，激光发生器(2)，可视系统(3)，上位机控制系统(4)，测量反馈系统(5)，工作台(6)，带有负载的固定支架(7)，其中，控制系统(1)主控制器可以是微控制器处理器、PLC、DSP或FPGA，本装置中采用的是PLC，负载的切换和测量表笔的切换都由该处理器完成；激光发生器(2)是由脉冲式光纤激光发生器、XY振镜、Q开关和激光专用控制卡组成；可视系统(3)由光源、CCD同轴显微镜和显示器组成，以便实现目测激光调焦点和实时观察激光调电阻全过程；上位机控制系统(4)主机可以是PC机、工业控制微机或嵌入系统，本装置中采用的是工业控制微机，控制整个校正过程；测量反馈系统(5)采用精密的数字万用表，可实时准确的测量输出电压值，并通过通讯口将数据上传；工作台(6)用来放置被测量的电压转换器；带有负载的固定支架(7)用来准确固定被测试电压转换器，并为电压转换器提供测量负载，其特征在于，

上述可视系统(3)带有数字放大功能，与激光发生器(2)所提供的光斑相互匹配和，可以准确的定位到待修正电阻的位置；测量反馈系统(5)将测量的数据实时地发送给上位机控制系统(4)，上位机控制系统(4)根据反馈的数据，通过通用异步收发器UART进行串行通信，与激光发生器(2)进行数据、指令的通讯，指挥控制整个装置的有机运行。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光调阻的精密电压转换器校正的控制装置，涉及一种校正控制流程，其中V0为目标电压值，V为当前电压值，MinError_V为电压转换器未调时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.002％-1％，MaxError_V为电压转换器未调时输出电压的最大误差率，推荐范围是3％-10％，CError_Vmin为电压转换器粗调时输出电压的最小误差率，推荐范围是1％-2％，CError_V1为电压转换器粗调第一档时输出电压的最小误差率，推荐范围是1.8％-2.5％，CError_V2为电压转换器粗调第二档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.8％-1.8％，FError_V1为电压转换器细调第一档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.1％-0.5％，FError_V2为电压转换器细调第二档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.05％-0.1％，FError_V3为电压转换器细调第三档时输出电压的最小误差率，推荐范围是0.002％-0.05％，P0位激光功率，f0为脉冲频率，S0为切割速度，其特征在于，包含以下步骤，

步骤S1：读取预设值，获取各个档位的激光功率、脉冲频率、切割速度和电压误差率；

步骤S2：定位起始位置，将电压转换器电压转换器放置在工作台上，利用专用带负载的固定支架固定住，这就完成了电压转换器的初步定为，再打开激光光斑，通过可视系统监测光斑投射的位置，根据目测到的偏离方位，上位机控制系统发指令给激光发生器，对光斑投射的位置进行左右或前后调整，直至调整到合适的位置；

步骤S3：在线测量电压转换器的输出电压值，确认是否满足电压校正的条件：

若满足该条件，跳到步骤S4；若不满足该条件，跳到步骤S7；

步骤S4：确认是否满足粗调电压的条件：

若满足该条件，跳到步骤S5；若不满足该条件，跳到步骤S6；

步骤S5：粗调输出电压值，首先通过测量反馈系统获取当前输出电压值V，确定合理的激光功率、脉冲频率和切割速度，通过驱动X振镜，对待修电阻进行横向切割；同时，通过测量反馈系统在线监测输出电压值，及时调整校正档位，以达到目标电压值,过程包括：

(1)当

时，增大激光的功率为1.5*P0，直到

(2)当

时，减小激光的功率为0.8*P0，直到

(3)当

时，增大脉冲频率为2*f0，直到

(4)当

时，跳到步骤S6；

步骤S6：细调输出电压值，通过测量反馈系统获取当前输出电压值V，确定细调电压时的脉冲频率和切割速度，通过驱动Y振镜，对待修电阻进行纵向切割，同时，通过测量反馈系统在线监测输出电压值，及时调整校正档位，以达到目标电压值,过程包括：

(1)当

时，增大激光的功率为2*P0，直到

(2)当

时，降低切割速度为0.6*S0，直到

(3)当

时，降低切割速度为0.3*S0，直到

(4)当

时，跳到步骤S7；

步骤S7：结束电压转换器校正。

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