CN215813731U - 一种曝光设备的光源能量检测电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种曝光设备的光源能量检测电路系统，属于曝光电路技术领域。该曝光设备的光源能量检测电路系统包括：电源模块、能量采集模块、数据处理模块和上位机。通过能量采集模块中的硅光电二极管把采集到的光信号转换为微弱的电流信号，经过采样电阻后转为相应的电压值，之后经过运算放大器将电压放大，通过公式I＝V/R得到电流值，根据光电二极管的光灵敏度参数K，通过公式P＝I/K得出对应的光功率值；该曝光设备的光源能量检测电路系统硬件构成简单，只需要将硅光电二极管处于曝光光源的光路正下方，使其完全接收到光路投射出的光信号，即可实现对光源能量便捷实时的检测。与通过相机测量对比，本申请通过硬件电路进行测量的结果误差较小。

Description

一种曝光设备的光源能量检测电路系统

技术领域

本实用新型涉及一种曝光设备的光源能量检测电路系统，属于曝光电路技术领域。

背景技术

现有用于电路板曝光的设备中，为了提高曝光效率，通常会设置多个曝光光源，而曝光光源的不稳定会导致曝光能量不均匀，进而使得感光电路板吸收的光能不均匀，影响曝光质量，甚至会造成报废。因此有必要进行光能量的检测，以预知光能量的变化，提前采取应对措施，提高曝光机的稳定性，降低报废风险。

目前常用的方法为采用相机采集图像，通过算法来计算图像所含光能量值的方法，这种方法计算出来的准确性和可靠性较差，且对硬件和软件要求高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种曝光设备的光源能量检测电路系统，所述技术方案如下。

本实用新型的一种曝光设备的光源能量检测电路系统，所述曝光设备的光源能量检测系统电路包括：电源模块、能量采集模块、数据处理模块和上位机；所述能量采集模块、数据处理模块和上位机三者依次相连；所述电源模块分别与所述能量采集模块、数据处理模块相连。

在一种实施方式中，所述电源模块包括滤波电容C9、C10、C11、C13、C14、C15、C12，稳压二极管D2，电感L2，上拉电阻R6，下拉电阻R8，测试电阻R7，电源芯片U2，电源芯片U2采用LM2596SX-ADJ芯片。

在一种实施方式中，所述电源芯片U2的1脚接24V电源和滤波电容C9、C10、C11的一端，3、5、6脚相连并接地，2脚接稳压二极管D2的负极和电感L2的一端，4脚接上拉电阻R6、下拉电阻R8和滤波电容C12的一端；

滤波电容C9、C10、C11一端接24V电源和电源芯片U2的1脚，另一端接地；

稳压二极管D2的正极接地；

电感L2的一端接稳压二极管D2的负极和电源芯片U2的2脚，另一端接上拉电阻R6、滤波电容C13、C14、C15、C12和测试电阻R7的一端；

上拉电阻R6的一端接电感L2、滤波电容C13、C14、C15、C12和测试电阻R7的一端，另一端接电源芯片U2的4脚和滤波电容C12、下拉电阻R8的一端；

滤波电容C12一端接电感L2、上拉电阻R6、滤波电容C13、C14、C15测试电阻R7的一端，另一端接电源芯片U2的4脚、下拉电阻R8的一端和上拉电阻R6的另一端；

下拉电阻R8的一端接电源芯片U2的4脚、上拉电阻R6和滤波电容C12的一端，另一端接地；

滤波电容C13的正极，C14、C15的一端接电感L2、上拉电阻R6、滤波电容C12和测试电阻R7的一端，另一端接地；

测试电阻R7的一端接电感L2、上拉电阻R6和滤波电容C13、C14、C15、C12的一端，另一端接3.3V电源。

在一种实施方式中，所述能量采集模块包括采样电阻R4、硅光电二极管D1、运放U1、反馈电阻R1、R3，限流电阻R2、滤波电容C3、滤波电容C4；硅光电二极管D1采用滨松品牌S系列，运放U1采用轨到轨运放。

在一种实施方式中，所述运放U1的1脚接反馈电阻R3、滤波电容C4的一端和运放U1的5脚；运放U1的2脚接反馈电阻R3的另一端和反馈电阻R1的一端，反馈电阻R1的另一端接地；运放U1的3脚接限流电阻R2的一端；运放U1的4脚接滤波电容C3、C4的一端和接地；运放U1的5脚接滤波电容C4的另一端，反馈电阻R3的一端和运放U1的1脚；运放U1的6脚和7脚相连接，并连接插件P1的9脚；运放U1的8脚接3.3V电源；

硅光电二极管D1的正极接采样电阻R4、滤波电容C3、限流电阻R2的一端；负极接采样电阻R4的另一端和接地；

采样电阻R4的一端接D1的正极和滤波电容C3、限流电阻R2的一端，另一端接D1的负极和接地；

反馈电阻R3的一端接运放U1的1脚、5脚和滤波电容C4的一端，另一端接运放U1的2脚和反馈电阻R1的一端；反馈电阻R1的一端接运放U1的2脚和反馈电阻R3的一端，另一端接地；

限流电阻R2的一端接运放U1的3脚，另一端接硅光电二极管D1的正极和滤波电容C3、采样电阻R4的一端；

滤波电容C3的一端接硅光电二极管D1的正极和限流电阻R2、采样电阻R4的一端，另一端接运放U1的4脚、滤波电容C4的一端和接地；

滤波电容C4的一端接运放U1的1脚、5接和反馈电阻R3的一端，另一端接运放U1的4脚、滤波电容C3的一端和接地。

在一种实施方式中，所述接插件P1、P2均采用2*7P双排针间距2.54mm接插件，P1、P2的7脚接3.3V电源，8脚接地。

在一种实施方式中，所述数据处理模块采用MCU为处理芯片，对采集到的数据进行处理，将处理后的数据以TCP/IP协议传送至上位机。

在一种实施方式中，所述电源模块的测试电阻R7的一端与数据处理模块的MCU连接，从而给数据处理模块供电；电源模块的R7的一端与P1的第7脚连接，P1的第7脚通过14P排线连接至P2的第7脚，P2的第9引脚与能量采集模块的U1的第8脚连接，从而给能量采集模块供电。

本实用新型的优点：

本实用新型提供的曝光设备的光源能量检测电路系统，通过硅光电二极管把采集到的光信号转换为微弱的电流信号，经过负载电阻后转为相应的电压值，之后经过运算放大器将电压放大，通过公式I＝V/R得到电流值，根据光电二极管的光灵敏度参数K，通过公式P＝I/K得出对应的光功率值。本实用新型提供的曝光设备的光源能量检测电路系统硬件设计简单，只需要将硅光电二极管处于曝光光源的电路正下方，使其完全接收到光路投射出的光信号，即可实现对光源能量便捷实时的检测。

附图说明

图1为一种曝光设备的光源能量检测电路系统的整体结构示意图。

图2为一种曝光设备的光源能量检测电路系统中电源模块与能量采集模块和数据处理模块的连接关系示意图。

图3为一种曝光设备的光源能量检测电路系统中能量采集模块电路图。

图4为一种曝光设备的光源能量检测电路系统中电源模块电路图。

图5为一种曝光设备的光源能量检测电路系统中接插件引脚图。

具体实施方式

下面是对本实用新型进行具体描述。

首先，对于涉及的相关技术名词解释如下：

限流电阻：串联于电路中，用以限制所在支路电流的大小，以防电流过大烧坏所串联的元器件。同时限流电阻也能起分压作用。

滤波电容：安装在整流电路两端用以降低脉动波纹系数提升高效平滑输出的一种储能器件。

实施例1

如图1所示，为本实用新型的一种曝光设备的光源能量检测电路系统的整体结构示意图；所述曝光设备的光源能量检测电路系统，包括电源模块、能量采集模块、数据处理模块和上位机；其中能量采集模块和数据处理模块统称为能量采集处理部分，上位机可以为计算机；能量采集模块、数据处理模块和上位机三者依次相连。图1中未示出电源模块。

电源模块与能量采集模块和数据处理模块的连接关系如图2所示，所述电源模块分别与所述能量采集模块、数据处理模块相连。

能量采集模块的硬件表现如图3所示，包括采样电阻R4、硅光电二极管D1、运放U1、反馈电阻R1、R3，限流电阻R2、滤波电容C3、滤波电容C4。

硅光电二极管D1可采用滨松品牌S系列，运放U1可采用轨到轨运放。

运放U1的1脚接反馈电阻R3、滤波电容C4的一端和运放U1的5脚；运放U1的2脚接反馈电阻R3的另一端和反馈电阻R1的一端，反馈电阻R1的另一端接地；运放U1的3脚接限流电阻R2的一端；运放U1的4脚接滤波电容C3、C4的一端和接地；运放U1的5脚接滤波电容C4的另一端，反馈电阻R3的一端和运放U1的1脚；运放U1的6脚和7脚相连接，并连接插件P1的9脚；运放U1的8脚接3.3V电源。

硅光电二极管D1的正极接采样电阻R4、滤波电容C3、限流电阻R2的一端；负极接采样电阻R4的另一端和接地。

采样电阻R4的一端接D1的正极和滤波电容C3、限流电阻R2的一端，另一端接D1的负极和接地。

反馈电阻R3的一端接运放U1的1脚、5脚和滤波电容C4的一端，另一端接运放U1的2脚和反馈电阻R1的一端；反馈电阻R1的一端接运放U1的2脚和反馈电阻R3的一端，另一端接地。

限流电阻R2的一端接运放U1的3脚，另一端接硅光电二极管D1的正极和滤波电容C3、采样电阻R4的一端。

滤波电容C3的一端接硅光电二极管D1的正极和限流电阻R2、采样电阻R4的一端，另一端接运放U1的4脚、滤波电容C4的一端和接地。

滤波电容C4的一端接运放U1的1脚、5接和反馈电阻R3的一端，另一端接运放U1的4脚、滤波电容C3的一端和接地。

电源模块用于给能量采集模块、数据处理模块提供电源；能量采集模块用于采集光源能量，将采集到的信号传输至数据处理模块，数据处理模块以MCU为数据处理芯片，对采集到的数据进行处理，把处理后的数据以TCP/IP协议传送至上位机。

如图4所示，电源模块包括滤波电容C9、C10、C11、C13、C14、C15、C12，稳压二极管D2，电感L2，上拉电阻R6，下拉电阻R8，测试电阻R7，电源芯片U2，电源芯片U2可采用LM2596SX-ADJ芯片。

电源芯片U2的1脚接24V电源和滤波电容C9、C10、C11的一端，3、5、6脚相连并接地，2脚接稳压二极管D2的负极和电感L2的一端，4脚接上拉电阻R6、下拉电阻R8和滤波电容C12的一端。

滤波电容C9、C10、C11一端接24V电源和电源芯片U2的1脚，另一端接地。

稳压二极管D2的正极接地。

电感L2的一端接稳压二极管D2的负极和电源芯片U2的2脚，另一端接上拉电阻R6、滤波电容C13、C14、C15、C12和测试电阻R7的一端。

上拉电阻R6的一端接电感L2、滤波电容C13、C14、C15、C12和测试电阻R7的一端，另一端接电源芯片U2的4脚和滤波电容C12、下拉电阻R8的一端。

滤波电容C12一端接电感L2、上拉电阻R6、滤波电容C13、C14、C15测试电阻R7的一端，另一端接电源芯片U2的4脚、下拉电阻R8的一端和上拉电阻R6的另一端。

下拉电阻R8的一端接电源芯片U2的4脚、上拉电阻R6和滤波电容C12的一端，另一端接地。

滤波电容C13的正极，C14、C15的一端接电感L2、上拉电阻R6、滤波电容C12和测试电阻R7的一端，另一端接地。

测试电阻R7的一端接电感L2、上拉电阻R6和滤波电容C13、C14、C15、C12的一端，另一端接3.3V电源。

如图5所示，接插件P2和P1通过14P排线连接。P1、P2均采用2*7P双排针间距2.54mm接插件，P1、P2的7脚接3.3V电源，8脚接地。

所述数据处理模块采用MCU为处理芯片，对采集到的电压值数据处理，即转换成上位机可以识别的ACSII码，然后将数据以TCP/IP协议传送至上位机。

本实用新型工作原理：曝光设备的曝光光源照到能量采集模块的硅光电二极管D1上，经过硅光电二极管D1把采集到的光信号转换为微弱的电流信号，经过采样电阻R4转为相应的电压值，之后经过运放U1将电压放大，得到电压值V。

通过公式：

I＝V/R(V-电压值，R-采样电阻R4阻值)

得到电流值I(单位：A，电流)。

根据光电二极管的光灵敏度参数K(单位：A/W，电流每瓦)，通过下述公式：

P＝I/K(P-光功率值)

得出对应的光功率值P(单位：W，瓦)。

本申请提供的光源能量检测电路系统的硬件安装在曝光设备的吸盘上，移动吸盘，使能量采集模块的硅光电二极管D1处于光路正下方，能完全接收到光路投射出的光信号，测量方便，耗时短。

本系统硬件设计简单，程序设计不复杂，总体成本较低；同时，是通过硬件来测量光强度，与通过相机测量对比，误差较小。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述曝光设备的光源能量检测电路系统包括：电源模块、能量采集模块、数据处理模块和上位机；所述能量采集模块、数据处理模块和上位机三者依次相连；所述电源模块分别与所述能量采集模块、数据处理模块相连。

2.根据权利要求1所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述电源模块包括滤波电容C9、C10、C11、C13、C14、C15、C12，稳压二极管D2，电感L2，上拉电阻R6，下拉电阻R8，测试电阻R7，电源芯片U2。

3.根据权利要求2所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述电源芯片U2的1脚接24V电源和滤波电容C9、C10、C11的一端，3、5、6脚相连并接地，2脚接稳压二极管D2的负极和电感L2的一端，4脚接上拉电阻R6、下拉电阻R8和滤波电容C12的一端；

滤波电容C9、C10、C11一端接24V电源和电源芯片U2的1脚，另一端接地；

稳压二极管D2的正极接地；

电感L2的一端接稳压二极管D2的负极和电源芯片U2的2脚，另一端接上拉电阻R6、滤波电容C13、C14、C15、C12和测试电阻R7的一端；

上拉电阻R6的一端接电感L2、滤波电容C13、C14、C15、C12和测试电阻R7的一端，另一端接电源芯片U2的4脚和滤波电容C12、下拉电阻R8的一端；

滤波电容C12一端接电感L2、上拉电阻R6、滤波电容C13、C14、C15测试电阻R7的一端，另一端接电源芯片U2的4脚、下拉电阻R8的一端和上拉电阻R6的另一端；

下拉电阻R8的一端接电源芯片U2的4脚、上拉电阻R6和滤波电容C12的一端，另一端接地；

滤波电容C13的正极，C14、C15的一端接电感L2、上拉电阻R6、滤波电容C12和测试电阻R7的一端，另一端接地；

测试电阻R7的一端接电感L2、上拉电阻R6和滤波电容C13、C14、C15、C12的一端，另一端接3.3V电源。

4.根据权利要求3所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，所述能量采集模块包括采样电阻R4、硅光电二极管D1、运放U1、反馈电阻R1、R3，限流电阻R2、滤波电容C3、滤波电容C4。

5.根据权利要求4所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述运放U1的1脚接反馈电阻R3、滤波电容C4的一端和运放U1的5脚；运放U1的2脚接反馈电阻R3的另一端和反馈电阻R1的一端，反馈电阻R1的另一端接地；运放U1的3脚接限流电阻R2的一端；运放U1的4脚接滤波电容C3、C4的一端和接地；运放U1的5脚接滤波电容C4的另一端，反馈电阻R3的一端和运放U1的1脚；运放U1的6脚和7脚相连接，并连接插件P1的9脚；运放U1的8脚接3.3V电源；

硅光电二极管D1的正极接采样电阻R4、滤波电容C3、限流电阻R2的一端；负极接采样电阻R4的另一端和接地；

采样电阻R4的一端接D1的正极和滤波电容C3、限流电阻R2的一端，另一端接D1的负极和接地；

反馈电阻R3的一端接运放U1的1脚、5脚和滤波电容C4的一端，另一端接运放U1的2脚和反馈电阻R1的一端；反馈电阻R1的一端接运放U1的2脚和反馈电阻R3的一端，另一端接地；

限流电阻R2的一端接运放U1的3脚，另一端接硅光电二极管D1的正极和滤波电容C3、采样电阻R4的一端；

滤波电容C3的一端接硅光电二极管D1的正极和限流电阻R2、采样电阻R4的一端，另一端接运放U1的4脚、滤波电容C4的一端和接地；

滤波电容C4的一端接运放U1的1脚、5接和反馈电阻R3的一端，另一端接运放U1的4脚、滤波电容C3的一端和接地。

6.根据权利要求5所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述光源能量检测系统还包括接插件P2、P1，其中接插件P1和P2用14P一一对应连接线进行连接。

7.根据权利要求6所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述接插件P1、P2均采用2*7P双排针间距2.54mm接插件，P1、P2的7脚接3.3V电源，8脚接地。

8.根据权利要求7所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述数据处理模块采用MCU为处理芯片。

9.根据权利要求8所述的曝光设备的光源能量检测电路系统，其特征在于，所述电源模块的测试电阻R7的一端与数据处理模块的MCU连接，从而给数据处理模块供电；电源模块的R7的一端与P1的第7脚连接，P1的第7脚通过14P排线连接至P2的第7脚，P2的第9引脚与能量采集模块的U1的第8脚连接，从而给能量采集模块供电。

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