CN209198903U - 一种激光器波形控制卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光器波形控制卡，其特征在于：包括本体，本体内集成单片机电路、数据存储器、输出放大电路和电源电路；所述单片机电路分别与数据存储器和输出放大电路连接；电源电路提供工作电压；所述单片机电路包括单片机及其启动电路、数字输入端口、数字输出端口、数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述单片机及其启动电路分别连接数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述数据总线分别连接数字输入端口和数字输出端口；所述数据存储器包括flash存储器；所述放大电路包括模拟输入和输出接口。本实用新型克服传统激光器控制精度不高的缺陷，激光切割精度高。

Description

一种激光器波形控制卡

技术领域

本实用新型涉及一种激光控制设备，特别是一种激光器波形控制卡。

背景技术

在切割技术不断进步今天，激光技术的应用极大的提高了切割的效率和精度，不仅仅应用行业广范，而且适宜加工的材料数量也十分巨大。随着氧化铝和氮化铝陶瓷产品的应用增多，对其进行切割和钻孔的需求也越来越多。在激光切割和钻孔中由于要求的精度越来越高，对于激光器的输出功率越来越严格，而主要影响激光器的功率的是激光器的输入脉冲波形。

在现有中主要是通过软件来控制波形，软件实现简单，但实现的波形精度及响应速度不高，在激光切割精度要求高的状况下，无法满足激光波形控制要求。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种激光器波形控制卡，精确的输出控制脉冲波形，提高激光器的工作效率。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型一种激光器波形控制卡，包括本体，本体内集成单片机电路、数据存储器、输出放大电路和电源电路；所述单片机电路分别与数据存储器和输出放大电路连接；电源电路提供工作电压；

所述单片机电路包括单片机及其启动电路、数字输入端口、数字输出端口、数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述单片机及其启动电路分别连接数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述数据总线分别连接数字输入端口和数字输出端口；所述数据存储器包括flash存储器；所述输出放大电路包括模拟输出接口。

作为优选，所述数字输入端口包括：三态缓冲器U12和三态缓冲器U17；所述三态缓冲器U12和三态缓冲器U17的一端分别连接数据总线的SD引脚，另一端分别连接光耦合器U11、光耦合器U13、光耦合器U14和光耦合器U15，以及光耦合器U16、光耦合器U18、光耦合器U19和光耦合器U20；所述光耦合器U11、U13、U14、U15、U16、U18、U19和U20分别连接输入接口IO。

作为优选，所述数字输出端口包括：8D锁存器U3和8D锁存器U8；所述8D锁存器U3和8D锁存器U8的一端分别连接数据总线的SD引脚，另一端连接光耦合器U1、U2、U4和U5，以及光耦合器U6、U7、U9和U10；所述光耦合器U1、U2、U4、U5、 U6、U7、U9和U10分别连接输出接口OUT。

作为优选，所述串口通讯端口包括RS-232收发器U21，RS-232收发器U21一端与单片机的TXD和RXD引脚连接，另一端连接上位机的收发接口。

作为优选，还包括接插件J4；所述接插件J4，作为信号进出的端口，分别连接数字输入端口、数字输出端口、串口通讯端口和模拟输出接口。

作为优选，所述模拟输出接口包括第一运算放大器U32，第一运算放大器U32的正向输入端串接电阻R62，电阻R62连接单片机及其启动电路的DA12_0引脚；第一运算放大器U32的反向输入端连接电阻Ri2，电阻Ri2接地；所述第一运算放大器U32的输出端与输入端之间串接有电阻R63，输出端连接模拟输出引脚DA_OUT。

作为优选，所述数据总线包括三态缓冲器U23和三态缓冲器U24，三态缓冲器U23和U24一端分别连接SD引脚，另一端分别连接单片机及其启动电路的D引脚。

作为优选，所述电源电路包括稳压器U34、稳压器U22和接插件P1；所述稳压器U34为动态数据存储装置提供电源，稳压器U34的VIN引脚分别连接VDD电压和电容C69，电容C69接地；稳压器U34的VOUT引脚分别连接电压VCC_1V8和电容C70，电容C70连接稳压器U34的GND引脚，并接地；所述稳压器U22的VIN引脚连接电压VCC，电压VCC分别连接电容和电解电容一端，电容和电解电容另一端接地；稳压器U22的VOUT引脚连接电压VDD，电压VDD分别连接电容、电解电容和指示灯D1，电容、电解电容和指示灯D1分别接地；所述接插件P1的2引脚连接保险丝F1，F1串接电感L2，L2连接电压VCC；接插件P1的1引脚和2引脚之间串接有稳压二极管D4，D4接地。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型通过硬件结构实现激光器的波形控制，根据激光加工需求，产生高精度的脉冲波形，精确的控制激光器输出功率。

附图说明

图1是一种激光器波形控制卡的结构示意图。

图2是单片机及其启动电路图。

图3是数字输入端口电路图。

图4a和4b是数字输出端口电路图。

图5是数据存储器电路图。

图6是串口通讯端口电路图。

图7是动态数据存储装置电路图。

图8是接插件电路图。

图9是模拟输出接口电路图。

图10是电源电路图。

图11是数据总线电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型一种激光器波形控制卡，包括本体，本体内集成单片机电路、数据存储器、输出放大电路和电源电路；所述单片机电路分别与数据存储器和输出放大电路连接；电源电路提供工作电压；所述单片机电路包括单片机及其启动电路、数字输入端口、数字输出端口、数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述单片机及其启动电路分别连接数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述数据总线分别连接数字输入端口和数字输出端口；所述数据存储器包括flash存储器；所述输出放大电路包括模拟输出接口。

如图2所示，单片机及其启动电路，优选单片机C8051F120及其启动电路，负责DA输出，接收/输出端口控制信号，存取数据，和PC通讯等任务。

如图3所示，为16路数字输入端口，所述数字输入端口包括：三态缓冲器U12和三态缓冲器U17；所述三态缓冲器U12和三态缓冲器U17的一端分别连接数据总线的SD引脚，另一端分别连接光耦合器U11、光耦合器U13、光耦合器U14和光耦合器U15，以及光耦合器U16、光耦合器U18、光耦合器U19和光耦合器U20；所述光耦合器U11、U13、U14、U15、U16、U18、U19和U20分别连接输入接口IO。

如图4a和4b所示，4a和4b分别是8路数字输出端口，所述数字输出端口包括：8D锁存器U3和8D锁存器U8；所述8D锁存器U3和8D锁存器U8的一端分别连接数据总线的SD引脚，另一端连接光耦合器U1、U2、U4和U5，以及光耦合器U6、U7、U9和U10；所述光耦合器U1、U2、U4、U5、 U6、U7、U9和U10分别连接输出接口OUT。

如图5所示，数据存储器U26优选K9F5068，主要用于非易失数据的存储，与单片机及其启动电路之间进行数据交互。

如图6所示，所述串口通讯端口包括RS-232收发器U21，RS-232收发器U21一端与单片机的TXD和RXD引脚连接，另一端连接上位机的收发接口；所述RS-232收发器优选SP3232E；串口通讯端口，用于接收计算机发送的波形数据。

如图7所示，动态数据存储装置U35，经常存取的数据存储在动态数据存储装置中，优选MT45W8MW16BGX-701；MT45W8MW16BGX-701与单片机及其启动电路的引脚连接，与单片机之间进行数据传输。

如图8所示，接插件J4，作为信号进出的端口；除了电源有单独的接口外，其余信号全部从该端口或进或出；优选DB62；接插件J4上分别连接分别连接数字输入端口、数字输出端口、串口通讯端口和模拟输出接口等。

如图9所示，模拟输出接口包括第一运算放大器U32，第一运算放大器U32的正向输入端串接电阻R62，电阻R62连接单片机及其启动电路的DA12_0引脚；第一运算放大器U32的反向输入端连接电阻Ri2，电阻Ri2接地；所述第一运算放大器U32的输出端与输入端之间串接有电阻R63，输出端连接模拟输出引脚DA_OUT。 （由于在方案中主要用到模拟输出接口，所以将模拟输入接口删除）

如图10所示，电源电路包括稳压器U34、稳压器U22和接插件P1；所述稳压器U34的VIN引脚分别连接VDD电压和电容C69，电容C69接地；稳压器U34的VOUT引脚分别连接电压VCC_1V8和电容C70，电容C70连接稳压器U34的GND引脚，并接地；所述稳压器U22的VIN引脚连接电压VCC，电压VCC分别连接电容和电解电容一端，电容和电解电容另一端接地；稳压器U22的VOUT引脚连接电压VDD，电压VDD分别连接电容、电解电容和指示灯D1，电容、电解电容和指示灯D1分别接地；所述接插件P1的2引脚连接保险丝F1，F1串接电感L2，L2连接电压VCC；接插件P1的1引脚和2引脚之间串接有稳压二极管D4，D4接地；接插件P1为数字输入端口提供电压；所述稳压器U22优选SP1117，为电路提供工作电压；所述稳压器U34优选XC6206，专为动态数据存储装置U35供电。

如图11所示，还包括数据总线电路，所述数据总线包括三态缓冲器U23和三态缓冲器U24，三态缓冲器U23和U24一端分别连接SD引脚，另一端分别连接单片机及其启动电路的D引脚；三态缓冲器U23优选74HC245，实现IO的扩展，驱动能力的增强。

工作原理：计算机将波形参数，通过串口通讯发送到单片机，单片机将数据存储在动态数据存储装置或数据存储器或读取其内的数据，单片机根据波形参数，生成脉冲波形，计算机通过数字输入端口和数据总线向单片机发送控制脉冲发出脉冲的输入信号，单片机生成脉冲波形，脉冲波形经过模拟输出接口的放大后输出脉冲波形到激光器，控制激光器的功率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光器波形控制卡，其特征在于：包括本体，本体内集成单片机电路、数据存储器、输出放大电路和电源电路；所述单片机电路分别与数据存储器和输出放大电路连接；电源电路提供工作电压；

所述单片机电路包括单片机及其启动电路、数字输入端口、数字输出端口、数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述单片机及其启动电路分别连接数据总线、动态数据存储装置和串口通讯端口；所述数据总线分别连接数字输入端口和数字输出端口；所述数据存储器包括flash存储器；所述输出放大电路包括模拟输出接口。

2.如权利要求1所述的激光器波形控制卡，其特征在于：所述数字输入端口包括：三态缓冲器U12和三态缓冲器U17；所述三态缓冲器U12和三态缓冲器U17的一端分别连接数据总线的SD引脚，另一端分别连接光耦合器U11、光耦合器U13、光耦合器U14和光耦合器U15，以及光耦合器U16、光耦合器U18、光耦合器U19和光耦合器U20；所述光耦合器U11、U13、U14、U15、U16、U18、U19和U20分别连接输入接口IO。

3.如权利要求1所述的激光器波形控制卡，其特征在于：所述数字输出端口包括：8D锁存器U3和8D锁存器U8；所述8D锁存器U3和8D锁存器U8的一端分别连接数据总线的SD引脚，另一端连接光耦合器U1、U2、U4和U5，以及光耦合器U6、U7、U9和U10；所述光耦合器U1、U2、U4、U5、 U6、U7、U9和U10分别连接输出接口OUT。

4.如权利要求1所述的激光器波形控制卡，其特征在于：所述串口通讯端口包括RS-232收发器U21，RS-232收发器U21一端与单片机的TXD和RXD引脚连接，另一端连接上位机的收发接口。

5.如权利要求1所述的激光器波形控制卡，其特征在于：所述模拟输出接口包括第一运算放大器U32，第一运算放大器U32的正向输入端串接电阻R62，电阻R62连接单片机及其启动电路的DA12_0引脚；第一运算放大器U32的反向输入端连接电阻Ri2，电阻Ri2接地；所述第一运算放大器U32的输出端与输入端之间串接有电阻R63，输出端连接模拟输出引脚DA_OUT。

6.如权利要求1所述的激光器波形控制卡，其特征在于：还包括接插件J4；所述接插件J4，作为信号进出的端口，分别连接数字输入端口、数字输出端口、串口通讯端口和模拟输出接口。

7.如权利要求1所述的激光器波形控制卡，其特征在于：所述数据总线包括三态缓冲器U23和三态缓冲器U24，三态缓冲器U23和U24一端分别连接SD引脚，另一端分别连接单片机及其启动电路的D引脚。

8.如权利要求1所述的激光器波形控制卡，其特征在于：所述电源电路包括稳压器U34、稳压器U22和接插件P1；

所述稳压器U34为动态数据存储装置提供电源，稳压器U34的VIN引脚分别连接VDD电压和电容C69，电容C69接地；稳压器U34的VOUT引脚分别连接电压VCC_1V8和电容C70，电容C70连接稳压器U34的GND引脚，并接地；

所述稳压器U22的VIN引脚连接电压VCC，电压VCC分别连接电容和电解电容一端，电容和电解电容另一端接地；稳压器U22的VOUT引脚连接电压VDD，电压VDD分别连接电容、电解电容和指示灯D1，电容、电解电容和指示灯D1分别接地；

所述接插件P1的2引脚连接保险丝F1，F1串接电感L2，L2连接电压VCC；接插件P1的1引脚和2引脚之间串接有稳压二极管D4，D4接地。