CN211741880U - 一种基于电源供电的光纤激光器控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于电源供电的光纤激光器控制系统，包括单片机、电源、电源安全防护电路、报警装置、显示装置、激光器控制接口、调试电路，其中，所述单片机分别与所述电源安全防护电路、所述报警装置、所述显示装置、所述激光器控制接口、所述调试电路连接，所述电源安全防护电路与所述电源连接。本实用新型提供的基于电源供电的光纤激光器控制系统，通过电源安全防护电路对电源进行控制，使得光纤激光器控制系统运行在精准的工作电压下，可以满足更高精度电源电压信号的要求；同时，调试电路能够使光纤激光器控制系统分别工作在低功率、高功率模式下，方便后续对光纤激光器系统的调试和测试。

Description

一种基于电源供电的光纤激光器控制系统

技术领域

本实用新型属于光纤激光器技术领域，具体涉及一种基于电源供电的光纤激光器控制系统。

背景技术

光纤激光器是新一代的工业加工激光器之一，光纤激光器的发展正向多功能、实用、简单的方向发展。目前光纤激光器控制系统对电源提供的电源电压信号有了更高精度的要求，而现有光纤激光器控制系统在电源提供电源电压信号上，存在安全性、可靠性差的问题；同时，目前光纤激光器控制系统缺少高功率、低功率之间完成简单切换的实现。

实用新型内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供了一种基于电源供电的光纤激光器控制系统，该基于电源供电的光纤激光器控制系统包括：

单片机、电源、电源安全防护电路、报警装置、显示装置、激光器控制接口和调试电路，其中，所述单片机分别与所述电源安全防护电路、所述报警装置、所述显示装置、所述激光器控制接口、所述调试电路连接，所述电源安全防护电路与所述电源连接。

在本实用新型的一个实施例中，电源安全防护电路包括电源信号控制电路和限流保护电路，其中，所述电源信号控制电路与所述电源、所述限流保护电路连接，所述限流保护电路与所述单片机连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述电源信号控制电路包括电源信号箝位控制电路、电源信号箝位电路，其中，所述电源信号箝位控制电路与所述电源、所述电源信号箝位电路连接，所述电源信号箝位电路与所述限流保护电路连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述限流保护电路包括一限流电阻。

在本实用新型的一个实施例中，所述调试电路包括输入匹配电路、高功率放大电路、低功率放大电路、控制电路、输出匹配电路和滤波电路，其中，

所述输入匹配电路与所述高功率放大电路、所述低功率放大电路、测试信号输入端连接，所述高功率放大电路、所述低功率放大电路分别与所述控制电路、所述输出匹配电路连接，所述输出匹配电路还与所述滤波电路连接，所述滤波电路与所述单片机连接，所述控制电路还与所述测试信号输入端连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述高功率放大电路包括依次连接的第一电容、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、高功率放大器、第一开关、第一匹配电路。

在本实用新型的一个实施例中，所述低功率放大电路包括依次连接的第二电容、第四驱动电路、低功率放大器、第二开关、第二匹配电路。

在本实用新型的一个实施例中，所述控制电路包括信号箝位电路和开关控制电路，其中，所述信号箝位电路与所述电源、所述开关控制电路连接，所述开关控制电路还与所述高功率放大电路、所述低功率放大电路连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述信号箝位电路为一箝位控制器。

在本实用新型的一个实施例中，所述滤波电路包括第一电感和第三电容，所述第一电感的一端与所述高低功率切换电路连接，所述第一电感的另一端与所述单片机、所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的基于电源供电的光纤激光器控制系统，通过电源安全防护电路对电源进行控制，使得光纤激光器控制系统运行在精准的工作电压下，可以满足更高精度电源电压信号的要求；同时，调试电路能够使光纤激光器控制系统分别工作在低功率、高功率模式下，方便后续对光纤激光器系统的调试和测试。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中电源安全防护电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中电源信号控制电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中调试电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中调试电路的具体电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中控制电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

本实施例涉及一种基于电源供电的光纤激光器控制系统。请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统的结构示意图。本实施例提供的基于电源供电的光纤激光器控制系统包括：单片机、电源、电源安全防护电路、报警装置、显示装置、激光器控制接口、调试电路。

具体而言，为了满足光纤激光器控制系统对电源提供的电源电压信号更高精度的要求，本实施例提供了一种基于电源供电的光纤激光器控制系统，单片机分别与电源安全防护电路、报警装置、显示装置、激光器控制接口、调试电路连接，电源安全防护电路与电源连接，其中，单片机为光纤激光器控制系统控制中心，与激光器控制接口通过SPI接口连接，显示装置包括触摸显示屏或是液晶显示屏，用于实现对光纤激光器的频率、功率参数等的设置操作，亦可实现对激光器工作状态的监控，报警装置对于激光器控制系统运行异常的状态进行报警操作，电源安全防护电路实现对光纤激光器控制系统电源电压的控制，从而光纤激光器控制系统可以正常工作在安全、可靠的电源电压信号下，调试电路方便了光纤激光器的调试和测试工作。

进一步地，本实施例电源安全防护电路包括电源信号控制电路和限流保护电路。

具体而言，请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中电源安全防护电路的结构示意图，本实施例电源安全防护电路中电源信号控制电路与电源、限流保护电路连接，限流保护电路与单片机连接，经电源信号控制电路、限流保护电路实现对光纤激光器电源电压的控制，为光纤激光器控制系统提供精准的工作电压，从而光纤激光器控制系统可以正常工作在安全、可靠的电源电压信号下。

进一步地，本实施例电源信号控制电路包括电源信号箝位控制电路、电源信号箝位电路，限流保护电路包括一限流电阻。

具体而言，请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中电源信号控制电路的结构示意图，具体地：

电源信号箝位控制电路，电源信号箝位控制电路的输入端与电源、电源信号箝位电路的输入端连接。本实施例中，电源信号箝位控制电路采用二进制的箝位控制信号，从而实现对电源电压信号进行范围内的调整。具体二进制箝位控制信号对电源电压信号的调整情况如表1 所示。

表1二进制箝位控制信号对电源电压信号的调整情况

由表1可知，本实施例电源电压调整范围在0V～30V。本实施例对于二进制的箝位控制信号的生成是电源信号箝位控制电路通过电源电压信号自身预先存储的预设电压信号的范围进行电源电压信号过大或是过小的判断，然后向电源信号箝位电路输出箝位控制信号，再根据表1所示箝位控制信号对应电源电压信号调整表实现对电源电压的调整；亦或者电源信号箝位控制电路是一电源电压调整电阻器，通过调节不同的电源电压调整电阻器的阻值来确定电源信号箝位电路需要调整的电源电压信号。

电源信号箝位电路，用于根据电源信号箝位控制电路输出的箝位控制信号，对电源电压信号进行调整处理得到调整后的电源电压信号，并输入至限流保护电路。具体地，本实施例电源信号箝位电路的输入端与电源信号箝位控制电路的输出端连接，电源信号箝位电路的输出端与限流保护电路的输入端连接。本实施例中，电源信号箝位电路根据电源信号箝位控制电路输出的二进制箝位控制信号，对电源电压信号进行如表1的电源电压调整，比如，电源信号箝位控制电路输出给电源信号箝位电路的箝位控制信号为010，即表示电源信号箝位电路需要将电源电压调整为9V；电源信号箝位控制电路输出给电源信号箝位电路的箝位控制信号为110，即表示电源信号箝位电路需要将电源电压调整为27V。同时，将调整后的电源电压信号输入至限流保护电路。

优选地，电源信号箝位电路采用可调电源器，可调电源器的型号为ARRAY 3672A。

本实施例电源信号控制电路采用电源信号箝位控制电路和电源信号箝位电路，共同作用实现对光纤激光器电源电压的控制，且电源电压调整范围为0～30V，从而为光纤激光器提供了精准的工作电压。

需要说明的是，本实施例电源电压调整范围不局限于0～30V，可以根据实际需要采用电源信号箝位控制电路和电源信号箝位电路来实现电源预设范围电源电压的调整。

限流保护电路，限流保护电路包括一限流电阻。

具体而言，本实施例限流保护电路用于抑制电源信号箝位电路的输出信号因雷击、浪涌产生的大电流，具体地，限流保护电路包括一限流电阻，限流电阻的一端与电源信号箝位电路的输出端连接，限流电阻的另一端与单片机连接，从而对电源信号箝位电路输出的电压信号再次起限流保护作用，从而防止输入的大电流对光纤激光器控制系统造成损坏。其中，限流电阻的阻值根据实际设计需要而设置。

进一步地，本实施例调试电路包括输入匹配电路、高功率放大电路、低功率放大电路、控制电路、输出匹配电路和滤波电路。

具体而言，请参见图4，图4为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中调试电路的结构示意图，本实施例调试电路中输入匹配电路R₁₁与高功率放大电路、低功率放大电路、测试信号输入端连接，高功率放大电路、低功率放大电路分别与控制电路、输出匹配电路R₁₄连接，输出匹配电路R₁₁还与滤波电路连接，滤波电路与单片机连接，控制电路还与测试信号输入端连接。

请参见图5，图5为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中调试电路的具体电路示意图，以图5为例，本实施例高功率放大电路包括依次连接的第一电容C₁₁、第一驱动电路D₁₁、第二驱动电路D₁₂、第三驱动电路D₁₃、高功率放大器PA₁₁、第一开关S₁₁、第一匹配电路R₁₂，低功率放大电路包括依次连接的第二电容C₁₂、第四驱动电路D₁₄、低功率放大器PA₁₂、第二开关S₁₂、第二匹配电路R₁₃。其中，输入匹配电路R₁₁、第一匹配电路R₁₂、第二匹配电路R₁₃和输出匹配电路R₁₄分别为一匹配电阻，各电路中加入匹配电阻，使得输入信号Vin在传输过程中保证了最大的传输效率，提高本实施例输入信号的处理能力；第一驱动电路D₁₁、第二驱动电路D₁₂、第三驱动电路D₁₃和第四驱动电路D₁₄的具体电路结构不限，根据实际驱动需要进行选择。

本实施例中电路工作在高功率放大状态时，控制电路控制第一开关S₁₁、第二开关S₁₂，使得第一开关S₁₁导通、第二开关S₁₂断开，此时低功率放大电路处于开路状态，测试信号输入到高功率放大电路中的第一电容C₁₁，第一电容C₁₁具有隔直流的作用，且对高功率放大电路输入端起着隔离的作用，防止低功率放大电路在信号输入端的信号干扰。从第一电容C₁₁输出的信号又输入到串联的第一驱动电路D₁₁、第二驱动电路D₁₂、第三驱动电路D₁₃，然后输入到高功率放大器PA₁₁中，通过放大使得输出功率满足PA的最高输出标准，经放大后的信号通过第一匹配电路R₁₂，被匹配到一定的阻抗值，该阻抗值又通过输出匹配电路R₁₄匹配到滤波电路的输入端的输入阻抗值，且第一匹配电路R₁₂能有效滤除一部分高功率放大电路工作中产生的谐波干扰，提高该高功率放大电路的效率。

电路工作在低功率放大状态时，控制电路控制第一开关S₁₁、第二开关S₁₂，使得第一开关S₁₁断开、第二开关S₁₂导通，此时高功率放大电路处于开路状态，测试信号输入到低功率放大电路中第二电容C ₁₂，第一电容C₁₂具有隔直流的作用，且对低功率放大电路输入端起着隔离的作用，防止高功率放大电路在电源输入端的信号干扰。从第二电容C₁₂输出的信号又输入到串联的第四驱动电路D₁₄，然后输入到低功率放大器PA₁₂中，通过放大使得输出功率满足PA的最低输出标准，经放大后的信号通过第二匹配电路R₁₃，被匹配到一定的阻抗值，该阻抗值又通过输出匹配电路R₁₄匹配到滤波电路的输入端的输入阻抗值，且第二匹配电路R₁₃能有效滤除一部分低功率放大电路工作中产生的谐波干扰，提高该低功率放大电路的效率。

本实施例低功率放大电路、高功率放大电路的功率通道共用一个输入节点、输入匹配电路R₁₁、输出节点和输出匹配电路R₁₄，简化了电路结构，缩小了电路尺寸；同时，通过切换第一开关S₁₁、第二开关S₁₂对低功率放大电路、高功率放大电路输出端的信号起着隔离的作用，防止输出端信号间的相互干扰；本实施例提供的调试电路中实现了高功率放大电路、低功率放大电路之间的切换，方便光纤激光器控制系统的调试和测试工作。

进一步地，本实施例控制电路包括信号箝位电路和开关控制电路。

具体而言，请参见图6，图6为本实用新型实施例提供的一种基于电源供电的光纤激光器控制系统中控制电路的结构示意图，本实施例控制电路中信号箝位电路与电源、开关控制电路连接，开关控制电路与高功率放大电路、低功率放大电路连接，通过控制电路切换低功率放大电路、高功率放大电路实现光纤激光器可以在大功效、低功率模式下工作。具体地，本实施例信号箝位电路为一箝位控制器，优选地，箝位控制器型号为LM5025MTCX，通过该箝位控制器判断输入测试信号是否在第一预设阈值电压、第二预设阈值电压内，若输入测试信号在第一预设阈值电压内时，输出第一箝位控制信号，当输入测试信号在第二预设阈值电压，输出第二箝位控制信号，第一预设阈值电压、第二预设阈值电压分别用于判断光纤激光器工作在高功率、低功率的标准，具体第一预设阈值电压值、第二预设阈值电压值根据实际需要设置。开关控制电路接收到第一箝位控制信号后，确定当前光纤激光器将工作于高功率放大电路，于是控制第一开关S₁₁、第二开关S₁₂，使得第一开关S₁₁导通、第二开关S₁₂断开，此时低功率放大电路处于开路状态，高功率放大电路处于正常工作状态；开关控制电路接收到第二箝位控制信号后，确定当前光纤激光器将工作于低功率放大电路，于是控制第一开关S₁₁、第二开关S₁₂，使得第一开关S₁₁断开、第二开关S₁₂导通，此时高功率放大电路处于开路状态，低功率放大电路处于正常工作状态，从而实现高功率、低功率工作模式的切换。

本实施例采用箝位控制器的自动箝位电压的原理，得到光纤激光器工作于高功率或低功率电路的箝位控制信号，开关控制电路通过该箝位控制信号实现低功率放大电路、高功率放大电路的工作模式切换，实现简单，同时本实施例的预设阈值电压可以自由设定，不受输入测试信号的影响。

进一步地，请再参见图5，本实施例滤波电路可以为LC滤波电路，包括第一电感L₁₁、第三电容C₁₃，第一电感L₁₁的一端与输出匹配电路 R₁₄的输出端连接，第一电感L₁₁的另一端与单片机、第三电容C₁₃的一端连接，第三电容C₁₃的另一端接地。本实施例LC滤波电路用于平滑输入单片机的工作电流，使得光纤激光器控制系统的工作电流稳定为直流，具体地，第三电容C₁₃在其正极电压升高时，处于充电工作状态，把部分能量存储在第三电容C₁₃中，在其正极电压降低时，开始以指数形式放电，把存储于第三电容C₁₃的电量释放出来，因为第一电感L₁₁的电流不能突变，故第一电感L₁₁可平滑工作电流的波形，使流入单片机的电流平滑为固定的直流。

本实施例滤波电路还可以包括第三匹配电路R₁₅，请再参见图5，第三匹配电路R₁₅的输入端与高低功率切换电路中的输出匹配电路 R₁₄的输出端连接，第三匹配电路R₁₅的输出端与第一电感L₁₁的一端连接，第三匹配电路R₁₅为一匹配电阻，用于与输出匹配电路R₁₄进行电阻匹配，实现电路最大功率的传输。

综上所述，本实施例提供的基于电源供电的光纤激光器控制系统，通过电源安全防护电路对电源进行控制，使得光纤激光器控制系统运行在精准的工作电压下，可以满足对更高精度电源电压信号的要求；同时，调试电路能够使光纤激光器控制系统分别工作在低功率、高功率模式下，方便后续对光纤激光器系统的调试和测试。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本实用新型进行了描述，然而，在实施所要求保护的本实用新型过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，包括单片机、电源、电源安全防护电路、报警装置、显示装置、激光器控制接口和调试电路，其中，所述单片机分别与所述电源安全防护电路、所述报警装置、所述显示装置、所述激光器控制接口、所述调试电路连接，所述电源安全防护电路与所述电源连接。

2.根据权利要求1所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，电源安全防护电路包括电源信号控制电路和限流保护电路，其中，所述电源信号控制电路与所述电源、所述限流保护电路连接，所述限流保护电路与所述单片机连接。

3.根据权利要求2所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述电源信号控制电路包括电源信号箝位控制电路、电源信号箝位电路，其中，所述电源信号箝位控制电路与所述电源、所述电源信号箝位电路连接，所述电源信号箝位电路与所述限流保护电路连接。

4.根据权利要求2所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述限流保护电路包括一限流电阻。

5.根据权利要求1所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述调试电路包括输入匹配电路、高功率放大电路、低功率放大电路、控制电路、输出匹配电路和滤波电路，其中，

所述输入匹配电路与所述高功率放大电路、所述低功率放大电路、测试信号输入端连接，所述高功率放大电路、所述低功率放大电路分别与所述控制电路、所述输出匹配电路连接，所述输出匹配电路还与所述滤波电路连接，所述滤波电路与所述单片机连接，所述控制电路还与所述测试信号输入端连接，其中，根据第一预设阈值电压、第二预设阈值电压分别判断光纤激光器控制系统工作在高功率、低功率的状态。

6.根据权利要求5所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述高功率放大电路包括依次连接的第一电容、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、高功率放大器、第一开关、第一匹配电路。

7.根据权利要求5所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述低功率放大电路包括依次连接的第二电容、第四驱动电路、低功率放大器、第二开关、第二匹配电路。

8.根据权利要求5所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述控制电路包括信号箝位电路和开关控制电路，其中，所述信号箝位电路与所述电源、所述开关控制电路连接，所述开关控制电路还与所述高功率放大电路、所述低功率放大电路连接。

9.根据权利要求8所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述信号箝位电路为一箝位控制器。

10.根据权利要求5所述的基于电源供电的光纤激光器控制系统，其特征在于，所述滤波电路包括第一电感和第三电容，所述第一电感的一端与所述输出匹配电路连接，所述第一电感的另一端与所述单片机、所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地。

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