一种新型激光热释电控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及激光设备技术领域，更具体地，涉及一种新型激光热释电控制电路。


背景技术：

2.目前，在医疗美容设备行业中，大部分的设备属于激光设备，用于脱毛、嫩肤、祛斑等等，为防止激光输出能量与实际不匹配造成治疗部位不可逆的影响，验证输出激光能量稳定性特在机器内嵌一个激光能量计，用于校准输出治疗能量。
3.这种能量计不仅价格不菲而且体积较大，影响设备的美观度。所以，设计一款匹配激光设备的能量计控制电路大势所趋。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种新型激光热释电控制电路，利用温差放电片电压变化，处理计算该电压进而对输入激光功率进行校准，电路简单，方便实用。
5.作为本实用新型的第一个方面，提供一种新型激光热释电控制电路，包括温差放电片、同比例放大电路、滤波电路、峰值保持电路、脉冲检测电路以及单片机，所述温差放电片、同比例放大电路、滤波电路、峰值保持电路以及单片机依次连接，所述脉冲检测电路分别与所述滤波电路和单片机连接；
6.所述温差放电片，用于采集初始电压信号，并将采集到的所述初始电压信号输出至所述同比例放大电路；
7.所述同比例放大电路，用于对所述初始电压信号进行同比例放大，输出放大后的电压信号至所述滤波电路；
8.所述滤波电路，用于对放大后的电压信号进行滤波，将滤波后的电压信号分别输出至所述峰值保持电路和脉冲检测电路；
9.所述峰值保持电路，用于对滤波后的电压信号进行峰值保持，以输出峰值保持电压信号；
10.所述脉冲检测电路，用于对滤波后的电压与预先设定的基准电压进行比较，当滤波后的电压大于所述基准电压时，输出尖峰脉冲信号给所述单片机；
11.所述单片机，用于接收到所述脉冲检测电路输出的所述尖峰脉冲信号后，开始采集所述峰值保持电路输出的峰值保持电压信号，然后输出放电控制信号至所述峰值保持电路中的模拟开关，以控制所述模拟开关对峰值保持电压进行放电。
12.进一步地，还包括电源电路，所述电源电路分别与所述同比例放大电路、滤波电路以及峰值保持电路连接，用于给所述新型激光热释电控制电路供电。
13.进一步地，所述同比例放大电路包括运算放大器u1、匹配电阻r5、电阻r9、电阻r13、电容c9以及电容c10，所述初始电压信号power+经过所述匹配电阻r5进入所述运算放
大器u1的同相输入端+in，所述运算放大器u1的反相输入端-in分别连接电阻r9的一端和电阻r13的一端，所述电阻r13的另一端接地，所述电阻r9的另一端连接所述运算放大器u1的输出端vout，所述初始电压信号power+通过所述电阻r9、电阻r13同相比例放大6倍，所述运算放大器u1的+12v输入电压经过所述电容c9、电容c10滤波。
14.进一步地，所述滤波电路包括运算放大器u4、rc低通滤波电路以及高通滤波电路，放大后的电压信号out经过限流电阻r10、电容c16滤波，进入运算放大器u4的同相输入端1in+，经所述运算放大器u4直接输出至电阻r4，再经过电阻r1和电容c7组成的所述rc低通滤波电路输出，进入运算放大器u4的同相输入端4in+后输出至电阻r3，经过电容c13和电阻r16组成的所述高通滤波电路输出，然后进入运算放大器u4的同相输入端2in+，输出至电阻r17进入运算放大器u4的同相输入端3in+，运算放大器u4的反相输入端3in-连接电阻r14、电阻r11和电位器r6，电位器r6连接输出端3out，经过由电阻r15和电容c20组成的滤波电路输出滤波后的电压信号out2。
15.进一步地，所述峰值保持电路包括运算放大器u2、三极管v1、运算放大器u3以及模拟开关ic1，滤波后的电压信号out2连接所述运算放大器u2的同相输入端+in，所述运算放大器u2的反相输入端-in通过电阻r2连接所述单片机的引脚p_power2，所述运算放大器u2的输出端vout连接电阻r7、三极管v1，所述三极管v1的集电极接入经电容c11、电容c12滤波的12v电源电压，所述三极管v1的发射极连接电阻r12、电容c19，经过电阻r8连接所述运算放大器u3的同相输入端+in，所述运算放大器u3的反相输入端-in连接所述单片机的引脚p_power2，所述运算放大器u3的输出端vout连接所述单片机的引脚p_power2，所述三极管v1的发射极同时接入所述模拟开关ic1，所述模拟开关ic1由所述单片机的引脚fd_control控制；
16.所述运算放大器u2对输入滤波后的电压信号out2与输出峰值保持电压信号p_power2的压差进行放大，当所述峰值保持电压信号p_power2小于所述滤波后的电压信号out2，所述运算放大器u2输出正向电压，三极管v1导通，对电容c19进行充电，当所述峰值保持电压信号p_power2大于所述滤波后的电压信号out2，所述运算放大器u2输出反向电压，三极管v1截止，电容c19电压不能突变；所述单片机控制所述模拟开关ic1对峰值保持电压进行放电。
17.进一步地，所述脉冲检测电路包括比较器u5、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电容c24、电容c25以及电容c26，通过所述电阻r21与电阻r22分压，所述电阻r22上分得的电压作为基准电压，所述基准电压连接到所述比较器u5的正向输入端1in+，所述滤波后的电压信号out2连接所述比较器u5的反向输入端1in-，二者进行比较，
18.输出所述尖峰脉冲信号p_check2给所述单片机，电容c24、电容c25为电源输入的滤波电容。
19.进一步地，所述温差放电片通过热释电采集接口jp1连接所述同比例放大电路。
20.进一步地，所述单片机通过控制接口jp2分别连接所述峰值保持电路、脉冲检测电路以及电源电路。
21.本实用新型提供的新型激光热释电控制电路具有以下优点：利用温差放电片电压变化，处理计算该电压进而对输入激光功率进行校准，电路简单，方便实用，相比于市场销售的激光能量计更加小巧，价格也更加便宜。
附图说明
22.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
23.图1为本实用新型提供的新型激光热释电控制电路的原理框图。
24.图2为本实用新型提供的新型激光热释电控制电路的整体结构示意图。
25.图3为本实用新型提供的电源电路的结构示意图。
26.图4为本实用新型提供的同比例放大电路的结构示意图。
27.图5为本实用新型提供的滤波电路的结构示意图。
28.图6为本实用新型提供的峰值保持电路的电路结构示意图。
29.图7为本实用新型提供的脉冲检测电路的电路结构示意图。
30.图8为本实用新型提供的热释电采集接口的电路结构示意图。
31.图9为本实用新型提供的单片机控制接口的电路结构示意图。
具体实施方式
32.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的新型激光热释电控制电路其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
33.在本实施例中提供了一种新型激光热释电控制电路，如图1-2所示，所述新型激光热释电控制电路包括温差放电片、同比例放大电路、滤波电路、峰值保持电路、脉冲检测电路以及单片机，所述温差放电片、同比例放大电路、滤波电路、峰值保持电路以及单片机依次连接，所述脉冲检测电路分别与所述滤波电路和单片机连接；
34.所述温差放电片，用于采集初始电压信号，并将采集到的所述初始电压信号输出至所述同比例放大电路；
35.所述同比例放大电路，用于对所述初始电压信号进行同比例放大，输出放大后的电压信号至所述滤波电路；
36.所述滤波电路，用于对放大后的电压信号进行滤波，将滤波后的电压信号分别输出至所述峰值保持电路和脉冲检测电路；
37.所述峰值保持电路，用于对滤波后的电压信号进行峰值保持，以输出峰值保持电压信号；
38.所述脉冲检测电路，用于对滤波后的电压与预先设定的基准电压进行比较，当滤波后的电压大于所述基准电压时，输出尖峰脉冲信号给所述单片机；
39.所述单片机，用于接收到所述脉冲检测电路输出的所述尖峰脉冲信号后，开始采集所述峰值保持电路输出的峰值保持电压信号，然后输出放电控制信号至所述峰值保持电路中的模拟开关，以控制所述模拟开关对峰值保持电压进行放电。
40.需要说明的是，将激光打在温差放电片上，根据温差放电片的热释电效应，宏观上就是温度的改变使在材料的两端出现电压，采集初始电压信号。
41.具体地，温差放电片，利用上下两层的温差进行发电。不同功率激光器输出的激光
102～1030.1～0.01105～106102～10
56.可根据实际要求做对应的设计。
57.由于滤波电路输出的波形为尖峰脉冲波形，单片机很难捕捉到信号，所以采用滞后的方法提升电压，补偿这一缺陷，设计峰值保持电路为单片机提供电压信号，电路设计如下：
58.如图6所示，所述峰值保持电路包括运算放大器u2、三极管v1、运算放大器u3以及模拟开关ic1，滤波后的电压信号out2连接所述运算放大器u2的同相输入端+in，所述运算放大器u2的反相输入端-in通过电阻r2连接所述单片机的引脚p_power2，所述运算放大器u2的输出端vout连接电阻r7、三极管v1，所述三极管v1的集电极接入经电容c11、电容c12滤波的12v电源电压，所述三极管v1的发射极连接电阻r12、电容c19，经过电阻r8连接所述运算放大器u3的同相输入端+in，所述运算放大器u3的反相输入端-in连接所述单片机的引脚p_power2，所述运算放大器u3的输出端vout连接所述单片机的引脚p_power2，所述三极管v1的发射极同时接入所述模拟开关ic1，所述模拟开关ic1由所述单片机的引脚fd_control控制；
59.所述运算放大器u2对输入滤波后的电压信号out2与输出峰值保持电压信号p_power2的压差进行放大，当所述峰值保持电压信号p_power2小于所述滤波后的电压信号out2，所述运算放大器u2输出正向电压，三极管v1导通，对电容c19进行充电，当所述峰值保持电压信号p_power2大于所述滤波后的电压信号out2，所述运算放大器u2输出反向电压，三极管v1截止，电容c19电压不能突变；所述单片机控制所述模拟开关ic1对峰值保持电压进行放电。
60.其中，电容c19采用聚苯乙烯电容，其容量范围100pf-0.01uf，具有负温度系数、绝缘电阻高达100gω、极低泄漏电流。
61.需要说明的是，针对性的降低后级运放u3的压摆率sr来补偿前级运放u2。电路以运放u2捕捉为主，所以运放u2的压摆率sr要尽量大，运放u3起到补偿作用，其压摆率sr也不能太小。所以都选择高速运算放大器ad820。
62.优选地，如图7所示，所述脉冲检测电路包括比较器u5、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电容c24、电容c25以及电容c26，该电路的目的是检测是否有尖峰脉冲输入，将结果反馈给单片机，通过所述电阻r21与电阻r22分压，所述电阻r22上分得的电压作为基准电压，所述基准电压连接到所述比较器u5的正向输入端1in+，所述滤波后的电压信号out2连接所述比较器u5的反向输入端1in-，二者进行比较，输出所述尖峰脉冲信号p_check2给所述单片机，单片机进行相应处理，相当于峰值电压采集的使能信号，起到尖峰脉冲检测的作用，电容c24、电容c25为电源输入的滤波电容。
63.优选地，如图8所示，所述温差放电片通过热释电采集接口jp1连接所述同比例放大电路。
64.优选地，如图9所示，所述单片机通过控制接口jp2分别连接所述峰值保持电路、脉冲检测电路以及电源电路。
65.本实用新型提供的新型激光热释电控制电路，其工作原理参照前文的描述，此处不再赘述。
66.本实用新型提供的新型激光热释电控制电路，通过温差放电片采集电压，经过同
比例放大电路、低通滤波高通滤波电路、峰值保持电路和尖峰脉冲检测电路运用单片机计算出热功率，主要用于激光脉冲式输出设备的能量校准，通过采集温差放电板上已知的激光的热量，将温差转换成电压信号，对电压信号进行放大、低通滤波和高通滤波处理，再通过峰值保持电路，以便于单片机对信号的捕捉采集，采集的信号经过单片机计算出功率值，也可以配以上位机显示屏来显示操作等，以达到校验的目的。
67.图1-7电路原理图主要元器件功能说明如下表所示：
[0068][0069][0070]
图8-9电路原理图主要元器件功能说明如下表所示：
[0071][0072]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。