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光纤激光器功率控制系统的设计

发布时间:2020-07-21 18:04:18 阅读: 来源:滚筒厂家

摘要 以单片机MC9S12XDP512为控制核心,结合相关外围电路完成了光纤激光器功率控制系统的设计。通过单片机控制数字电位器DS1867的阻值,来改变开关电源控制端的电压,实现了对光纤激光器电源电流的控制。采用压控开关电流源PC0—6131,进而改变光纤激光器的输出功率。系统还可以检测光纤激光器所在环境温度,实现高温报警、定时控制等功能。试验结果表明,光纤激光器应用在打标工作过程中,获得稳定的功率输出,实现温度检测功能,整机系统稳定可靠。关键词 单片机MC9S12XDP512;光纤激光器;功率控制;数字电位器 随着激光器在切割、焊接、表面处理等广泛应用。文中设计了应用于激光打标的功率控制系统,采用数字电位器方式使激光器的性能得到大幅提高,硬件电路设计结构简单、系统响应速度快,不需要额外器件,成本低廉、功能齐全、实用性强。1 系统总体设计1.1 控制系统设计 控制系统的基本原理框图如图1所示,主要由单片机MC9S12XDP512、开关电源PC0-6131、数字电位器DS1867、数字温度传感器DS18B20、LCD1602显示器、键盘和报警装置等组成。

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系统进行读写操作时,光纤激光器输出功率由单片机进行控制调节,提供所需要的激光功率,功率设定时,由单片机MC9S12XDP512对数字电位器DS1867输出电阻进行控制,以改变开关电源控制端的输入电压,使开关电源的输出电流改变,得到光纤激光器输出功率所需要的驱动电流,从而实现激光输出功率的变化。同时利用数字温度传感器对光纤激光器工作环境温度进行采集,利用单片机实现对温度数据的处理,当温度超出规定的40℃时,单片机会控制发光二级管进行温度报警,并利用LCD显示装置显示信息,用户可实时了解激光器的工作情况。1.2 控制原理 激光器为电流型驱动器件,驱动电流是输出光功率的前提,通过改变激光器电源电流的大小来改变激光器的输出功率。系统控制激光器的输出功率的基本方法是:由单片机控制数字电位器DS1867的输出电阻,使开关电源控制端的电压改变,从而控制了开关电源的输出电流,改变光纤激光器功率的输出。 数字电位器DS1867的输出电阻由式(1)计算 R=D×RWL+RW (1) 其中,RW为滑臂电阻,即为内部电位器电子开关电阻,通常RW≤100 Ω,典型值为40 Ω;RWL为数字电位器DS1867内部电子阵列中每个电阻单元的阻值;D为输入的数字量。 根据光纤激光器功率控制的要求,即用户对光纤激光器的输出功率性能的要求,设计出用户要求的10等级功率输出产品,不同的功率等级输出对激光打标的对象有不同的要求。经实验得出,系统设计需要开关电源输出电流的变化范围为0~12 A,功率对应电流线性输出,允许功率稳定度有1%的误差波动。把光功率分成10个等级输出,输入数字量D的值如表1所示,可以通过查表实现。要求光纤激光器输出的功率如表2所示。

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