恒定功率激光输出控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种恒定功率激光输出控制系统及方法，属于激光控制领域，包括处理器、激光二极管驱动电路、激光二极管、功率-电压转换器、同相比例放大器、反相比例放大器和求和积分放大器；处理器与激光二极管驱动电路双向连接，激光二极管驱动电路的输出端连接激光二极管的输入端；处理器的输出端连接反相比例放大器的信号输入端，反相比例放大器的输出端连接求和积分放大器的第一输入端，功率-电压转换器的信号输出端了解同相比例放大器的信号输入端，同相比例放大器的输出端连接求和积分放大器的第二输入端，求和积分放大器的输出端连接激光二极管驱动电路的第一输入端。本发明保证了恒定功率的输出，实现了真正的全闭环系统控制，同时提高了监控精度，并且延长了激光二极管的使用寿命。
【专利说明】恒定功率激光输出控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光控制领域，特别是涉及一种恒定功率激光输出控制系统及方法。【背景技术】
[0002]近几年来，激光演示系统在工业、娱乐等方面得到广泛应用。现有的激光系统利用激光二极管作为发光源，通过激光控制器进行控制，使用时，激光控制器根据不同种类的控制信号对激光器进行控制。现有的激光控制器通常包括:模拟信号控制电路、PWM(PulseWidth Modulation,脉冲宽度调制)信号控制电路、转换开关和恒流控制电路。模拟信号控制电路用于接收计算机控制系统输出的模拟控制信号，PWM信号控制电路用于接收计算机控制系统输出的PWM控制信号；其中的转换开关为手动的转换开关，由操作人员根据需要手动进行操作，选择模拟控制信号或者PWM控制信号，该模拟控制信号或PWM控制信号经恒流控制电路处理后输出给激光器，从而实现对激光器的控制，其需要人为的手动进行切换，使用不大方便，结构较为复杂，不利于用户的使用感受。
[0003]目前，公知的激光控制方法有恒压、恒流、恒功率、恒温度等方法，前两种效果差，最后一种价格昂贵。现在的恒功率方法存在有静差、非全闭环控制、保护措施不完善的缺陷，急需要改进。
【发明内容】
[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够用全闭环反馈获取恒定功率的激光输出控制系统。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种恒定功率激光输出控制系统，包括处理器、激光二极管驱动电路和激光二极管，所述处理器与所述激光二极管驱动电路双向连接，所述激光二极管驱动电路的输出端连接所述激光二极管的输入端；本发明还包括功率-电压转换器、同相比例放大器、反相比例放大器和求和积分放大器；所述处理器的输出端连接反相比例放大器的信号输入端，所述反相比例放大器的输出端连接所述求和积分放大器的第一输入端，所述功率-电压转换器接收所述激光二极管发出的光信号，所述功率-电压转换器的信号输出端了解所述同相比例放大器的信号输入端，所述同相比例放大器的输出端连接所述求和积分放大器的第二输入端，所述求和积分放大器的输出端连接所述激光二极管驱动电路的第一输入端。
[0006]使用时，激光二极管驱动电路用于提供激光二极管的工作电流，激光二极管用于产生激光，激光二极管输出功率随激光二极管的工作电流增加而增加，功率-电压转换器接收到光信号后将其转换成电压信号，然后发送给同相比例放大器，同相比例放大器将接收到的电压信号放大后发送给求和积分放大器，单片机输出电压信号到反相比例放大器作为输出恒定功率激光的设定信号，反相比例放大器将单片机输出的电压信号进行放大并反相，然后发送给所述求和积分放大器，所述求和积分放大器对同相比例放大器的输出电压和反相比例放大器输出电压进行求和积分运算并输出电压信号给所述激光二极管驱动电路以控制激光二极管的功率。采用以上技术方案能够保证恒定功率的输出。由于反馈信号取自于主光路，实时可靠地反应了激光二极管输出功率变化情况，实现了真正的全闭环系统控制。以上技术方案采用了独立的功率监控元件，可以提高监控精度。
[0007]进一步的，还包括保护电路；所述保护电路包括软启动电路、肖特基二极管、过流过压保护电路和常闭型继电器；所述过流过压保护电路的输出端连接所述软启动电路的输入端，所述软启动电路的输出端连接所述激光二极管驱动电路的第二输入端；所述肖特基二极管与所述激光二极管按相反极性并联，所述常闭型继电器的常闭触点与所述激光二极管并联。采用以上技术方案，提供了十分完善的保护措施，保证了激光二极管的安全，大大的延长了使用寿命。
[0008]进一步的，所述激光二极管与所述功率-电压转换器之间还设置有分光镜，所述激光二极管发出的激光经分光镜反射后进入所述功率-电压转换器。由于蔡依林以上技术方案，反馈信号取自于主光路，实时可靠地反应了激光二极管输出功率变化情况，实现了真正的全闭环系统控制。
[0009]本发明要解决的另一技术问题是提供一种能够获取恒定功率激光输出的控制方法。为实现上述目的，本发明提供了一种恒定功率激光输出控制方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一、激光二极管驱动电路控制激光二极管发出激光并经过分光镜。
[0011]步骤二、功率-电压转换器接收经过分光镜反射的激光，所述功率-电压转换器将接收到的反射功率转换成电压Vr并输出到同相比例放大器进行放大，Vr为实数；处理器输出电压信号Vs到反相比例放大器进行放大并反相，Vs为实数。
[0012]步骤三、所述 同相比例放大器和反相比例放大器分别输出电压信号给求和积分放大器，设定所述同相比例放大器的放大倍数为K，K>0，所述求和积分放大器的积分电阻为R、所述求和积分放大器的积分电容为C、所述求和积分放大器的输出电压为Vtl，计算
【权利要求】
1.一种恒定功率激光输出控制系统，包括处理器(I)、激光二极管驱动电路(2)和激光二极管(3)，所述处理器(I)与所述激光二极管驱动电路(2)双向连接，所述激光二极管驱动电路(2)的输出端连接所述激光二极管(3)的输入端；其特征在于:还包括功率-电压转换器(4)、同相比例放大器(5)、反相比例放大器(6)和求和积分放大器(7);所述处理器(I)的输出端连接反相比例放大器(6)的信号输入端，所述反相比例放大器(6)的输出端连接所述求和积分放大器(7)的第一输入端，所述功率-电压转换器(4)接收所述激光二极管(3)发出的光信号，所述功率-电压转换器(4)的信号输出端了解所述同相比例放大器(5)的信号输入端，所述同相比例放大器(5)的输出端连接所述求和积分放大器(7)的第二输入端，所述求和积分放大器(7)的输出端连接所述激光二极管驱动电路(2)的第一输入端。
2.如权利要求1所述的恒定功率激光输出控制系统，其特征是:还包括保护电路(8)；所述保护电路(8)包括软启动电路、肖特基二极管、过流过压保护电路和常闭型继电器；所述过流过压保护电路的输出端连接所述软启动电路的输入端，所述软启动电路的输出端连接所述激光二极管驱动电路(2)的第二输入端；所述肖特基二极管与所述激光二极管按相反极性并联，所述常闭型继电器的常闭触点与所述激光二极管(3)并联。
3.如权利要求1或2所述的恒定功率激光输出控制系统，其特征是:所述激光二极管(3)与所述功率-电压转换器(4)之间还设置有分光镜(9)，所述激光二极管(3)发出的激光经分光镜(9)反射后进入所述功率-电压转换器(4)。
4.基于权利要求1所述的恒定功率激光输出控制系统的恒定功率激光输出控制方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一、激光二极管驱动电路(2)控制激光二极管(3)发出激光并经过分光镜(9)； 步骤二、功率-电压转换器(4)接收经过分光镜(9)反射的激光，所述功率-电压转换器(4)将接收到的反射功率转换成电压Vr并输出到同相比例放大器(5)进行放大，Vr为实数；处理器(I)输出电压信号Vs到反相比例放大器(6)进行放大并反相，Vs为实数； 步骤三、所述同相比例放大器(5)和反相比例放大器(6)分别输出电压信号给求和积分放大器(7)，设定所述同相比例放大器(5)的放大倍数为K，K>0，所述求和积分放大器(7)的积分电阻为R、所述求和积分放大器(7)的积分电容为C、所述求和积分放大器(7)的输出电压为Vtl，计算=得到求和积分放大器(7)的输出电压； 步骤四、所述求和积分放大器(7)将输出电压Vtl发送到所述激光二极管驱动电路(2)。
【文档编号】H01S5/0683GK103730831SQ201310710757
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】蔡泳, 陶世宏 申请人:重庆南方数控设备有限责任公司