专利名称：控制激光器油箱放电的电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光器，特别是涉及一种控制激光器油箱放电的电路。
背景技术：
CO2激光器是目前连续输出功率较高的一种激光，它发展较早，商业产品较为成熟，被广泛应用到材料加工、医疗使用、钢材切割等各个领域。CO2激光器主要通过高压油箱放电产生激光。高压油箱通常输出几十HlA的直流电流给放电管。放电时，放电管中的混合气体内的氮气分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO2分子发生碰撞，氮气分子把自己的能量传递给CO2分子，CO2分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转从而产生激光。激光功率是CO2功率激光器中最主要的参量，激光输出功率严重地影响着激光加工的质量，因此，在加工过程中，如果能够提高激功率的稳定精度，对于提高产品合格率有着极其重要的作用。影响CO2激光器输出功率的稳定性的因素有谐振腔机械结构的稳定性、工作气压、镜片、放电电流的稳定性等。其中，放电电流的稳定性取决于高压油箱本身的稳定性和控制油箱放电的外部信号。此外部信号是激光器控制板输送给高压油箱的控制信号，用于控制油箱放电的大小。传统的控制信号都是采用电压传输的方式和油箱通信，传输信号很容易受到噪声的干扰，并且传输线的电阻也会产生电压降，那么接收端的信号就会产生误差，所以难于保证激光器放电的稳定性。
实用新型内容基于此，有必要提供一种控制信号稳定性较高的控制激光器油箱放电的电路。一种控制激光器油箱放电的电路，包括:电平转换电路，输入端连接激光器的控制板的输出端，用于将所述控制板输出的控制信号转换成一正电压；电压转电流电路，输入端连接所述电平转换电路的输出端，用于将所述正电压线性变换为电流信号；还原电路，输入端连接所述电压转电流电路的输出端，输出端连接所述油箱的控制信号输入端，用于将所述电流信号还原为所述控制板输出的控制信号；所述电平转换电路和电压转电流电路设置于所述控制板上，所述还原电路设置于所述油箱上。在其中一个实施例中，所述电压转电流电路用于将所述正电压线性变换为以4毫安表示零信号、以20 毫安表示信号满刻度的电流信号。在其中一个实施例中，所述电平转换电路用于将所述控制板输出的以O伏特表示零信号、以10伏特表示信号满刻度的控制信号，转换成以0.8伏特表示零信号、以4伏特表示信号满刻度的电压信号。在其中一个实施例中，所述电平转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻；所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电阻连接所述激光器的控制板的输出端、并通过第二电阻连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二电阻连接第一运算放大器的输出端的一端连接所述第三电阻的一端，所述第二运算放大器的同相输入端外接负0.8伏特的电压，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第二运算放大器的输出端、且反相输入端和输出端的公共端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述第三电阻的另一端和所述第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的同相输入端接地，所述第三运算放大器的反相输入端和所述第三电阻、第四电阻的公共端通过所述第五电阻连接所述第三运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的输出端是所述电平转换电路的输出端。在其中一个实施例中，所述电压转电流电路包括第四运算放大器、第五运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第十电阻；所述第四运算放大器的反相输入端通过第七电阻接地、并通过所述第八电阻连接所述第四运算放大器的输出端，所述第四运算放大器的同相输入端通过所述第六电阻连接所述电平转换电路的输出端、并通过所述第九电阻连接所述第五运算放大器的输出端，所述第九电阻连接所述第五运算放大器输出端的一端连接所述第五运算放大器的反相输入端，所述第五运算放大器的同相输入端通过所述第十电阻连接所述第四运算放大器的输出端，所述第十电阻连接所述第五运算放大器同相输入端的一端是所述电压转电流电路的输出端。在其中一个实施例中，所述还原电路包括第六运算放大器、第七运算放大器、第八运算放大器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻及第十四电阻；所述第六运算放大器的同相输入端通过所述第十一电阻接地，所述第十一电阻连接所述第六运算放大器同相输入端的一端连接所述电压转电流电路的输出端，所述第六运算放大器的反相输入端连接所述第六运算放大器的输出端 ，所述反相输入端和输出端的公共端通过第十二电阻连接所述第七运算放大器的反相输入端，所述第七运算放大器的同相输入端接地，所述第十二电阻连接第七运算放大器反相输入端的一端通过第十四电阻连接所述第七运算放大器的输出端，所述第十四电阻连接所述第七运算放大器输出端的一端是所述还原电路的输出端，所述第十二电阻连接第七运算放大器反相输入端的一端还连接所述第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端连接所述第八运算放大器的输出端和反相输入端，所述第八运算放大器的同相输入端外接负0.8伏特的电压。上述控制激光器油箱放电的电路利用4miT20mA的电流传输激光器的控制板的输出的控制信号，利用电流对噪声不敏感的特性，提高了信号在传输过程中的抗干扰能力，最终达到稳定激光器功率的目的。
图1为一实施例中控制激光器油箱放电的电路的结构示意图；图2是一实施例中电平转换电路的电路原理图；图3是一实施例中电压转电流电路的电路原理图；图4是一实施例中还原电路130的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、特征和优点能够更为明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。[0017]图1是一实施例中控制激光器油箱放电的电路的结构示意图，包括电平转换电路110、电压转电流电路120及还原电路130。电平转换电路110和电压转电流电路120设置于激光器的控制板上，还原电路130设置于油箱上。电平转换电路110的输入端连接激光器的控制板的输出端，用于将控制板输出的控制信号转换成一正电压。由于后续的电压转电流电路120中，需要通过一个以4mA表不零信号、以20mA表示信号满刻度的电流环来传输控制信号，因此需要通过电平转换电路110获得一个正电压，该正电压应满足可以(通过电压转电流电路120)以固定比例变换为前述的4myT20mA的电流信号的条件。在本实施例中，控制板输出的以O伏特表示零信号、以10伏特表示信号满刻度的控制信号，电平转换电路110输出的正电压是以0.8V表示零信号、以4V表示信号满刻度的控制信号。电压转电流电路120的输入端连接电平转换电路110的输出端，用于将电平转换电路110输出的正电压线性变换为以4mA表示零信号、以20mA表示信号满刻度的电流信号。还原电路130的输入端连接电压转电流电路120的输出端，还原电路130的输出端连接激光器的油箱的控制信号输入端，用于将输入还原电路130的电流信号还原为控制板输出的以O伏特表示零信号、以10伏特表示信号满刻度的控制信号。由于激光器的高压油箱只能识别特定的控制信号(本实施例中是O到IOV的电压信号)，不能识别电流信号，因此利用还原电路130把4myT20mA的电流信号还原成激光器的控制板输出的0 10V的 电压信号。从而利用4mA 20mA的电流传输控制信号、4mA 20mA的电流环控制油箱放电的大小，利用电流对噪声不敏感的特性，提高了信号在传输过程中的抗干扰能力，最终达到稳定激光器功率的目的。图2是一实施例中电平转换电路110的电路原理图。参见图2，电平转换电路110包括第一运算放大器Ul-Α、第二运算放大器U2-A、第三运算放大器U3-A、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5。第一运算放大器Ul-A的同相输入端接地，第一运算放大器Ul-A的反相输入端通过第一电阻Rl连接激光器的控制板的输出端、并通过第二电阻R2连接第一运算放大器Ul-A的输出端。第一电阻Rl不与第一运算放大器Ul-A的反相输入端连接的一端即电平转换电路110的输入端，用于接收激光器的控制板输出的(TlOV的电压信号。第二电阻R2连接第一运算放大器Ul-A的输出端的一端连接第三电阻R3。第二运算放大器U2-A的同相输入端外接负0.8V的电压，第二运算放大器U2-A的反相输入端连接其输出端、且第二运算放大器U2-A反相输入端和输出端的公共端连接第四电阻R4。第四电阻R4不与第二运算放大器U2-A连接的一端连接第三电阻R3不与第一运算放大器Ul-A连接的一端，且第四电阻R4和第三电阻R3的公共端连接第三运算放大器U3-A的反相输入端。第三运算放大器U3-A的同相输入端接地，第三运算放大器U3-A的反相输入端和第三电阻R3、第四电阻R4的公共端通过连接第五电阻R5的一端。第五电阻R5的另一端连接第三运算放大器U3-A的输出端。第三运算放大器U3-A的输出端即为电平转换电路110的输出端。图3是一实施例中电压转电流电路120的电路原理图。参见图3，电压转电流电路120包括第四运算放大器U4-A、第五运算放大器Ul-Β、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及第十电阻R10。[0025]第四运算放大器U4-A的反相输入端通过第七电阻R7接地、并通过第八电阻R8连接第四运算放大器U4-A的输出端，第四运算放大器U4-A的同相输入端通过第六电阻R6连接电平转换电路110的输出端(即电压转电流电路120的输入端)、并通过第九电阻R9连接第五运算放大器Ul-B的输出端。第九电阻R9连接第五运算放大器Ul-B输出端的一端连接第五运算放大器Ul-B的反相输入端。第五运算放大器Ul-B的同相输入端通过第十电阻RlO连接第四运算放大器U4-A的输出端。第十电阻RlO连接第五运算放大器Ul-B同相输入端的一端是电压转电流电路120的输出端。图4是一实施例中还原电路130的电路原理图。参见图4，还原电路130包括第六运算放大器U6-A、第七运算放大器U7-A、第八运算放大器U8-A、第i^一电阻Rl 1、第十二电阻R12、第十三电阻R14及第十四电阻R14。第六运算放大器U6-A的同相输入端通过第十一电阻Rll接地，第十一电阻Rl I连接第六运算放大器U6-A同相输入端的一端连接电压转电流电路120的输出端(即还原电路130的输入端)，第六运算放大器U6-A的反相输入端连接其输出端，第六运算放大器U6-A的反相输入端和输出端的公共端通过第十二电阻R12连接第七运算放大器U7-A的反相输入端。第七运算放大器U7-A的同相输入端接地，第十二电阻R12连接第七运算放大器U7-A反相输入端的一端通过第十四电阻R14连接第七运算放大器U7-A的输出端，第十四电阻R14连接第七运算放大器U7-A输出端的一端是还原电路130的输出端，第十二电阻R12连接第七运算放大器U7-A反相输入端的一端还连接第十三电阻R13的一端，第十三电阻R13的另一端连接第八运算放大器U8-A的输出端和反相输入端，第八运算放大器U8-A的同相输入端外接负0.8V的电压。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因 此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种控制激光器油箱放电的电路，其特征在于，包括: 电平转换电路，输入端连接激光器的控制板的输出端，用于将所述控制板输出的控制信号转换成一正电压； 电压转电流电路，输入端连接所述电平转换电路的输出端，用于将所述正电压线性变换为电流信号； 还原电路，输入端连接所述电压转电流电路的输出端，输出端连接所述油箱的控制信号输入端，用于将所述电流信号还原为所述控制板输出的控制信号； 所述电平转换电路和电压转电流电路设置于所述控制板上，所述还原电路设置于所述油箱上。
2.根据权利要求1所述的控制激光器油箱放电的电路，其特征在于，所述电压转电流电路用于将所述正电压线性变换为以4毫安表示零信号、以20毫安表示信号满刻度的电流信号。
3.根据权利要求2所述的控制激光器油箱放电的电路，其特征在于，所述电平转换电路用于将所述控制板输出的以O伏特表示零信号、以10伏特表示信号满刻度的控制信号，转换成以0.8伏特表示零信号、以4伏特表示信号满刻度的电压信号。
4.根据权利要求3所述的控制激光器油箱放电的电路，其特征在于，所述电平转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻； 所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电阻连接所述激光器的控制板的输出端、并通过第二电阻连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二电阻连接第一运算放大器的输出端的一端连接所述第三电阻的一端，所述第二运算放大器的同相输入端外接负0.8伏特的电压，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第二运算放大器的输出端、且反相输入端和输出端的公共端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述第三电阻的另一端和所述第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的同相输入端接地，所述第三运算放大器的反相输入端和所述第三电阻、第四电阻的公共端通过所述第五电阻连接所述第三运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的输出端是所述电平转换电路的输出端。
5.根据权利要求3所述的控制激光器油箱放电的电路，其特征在于，所述电压转电流电路包括第四运算放大器、第五运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第十电阻； 所述第四运算放大器的反相输入端通过第七电阻接地、并通过所述第八电阻连接所述第四运算放大器的输出端，所述第四运算放大器的同相输入端通过所述第六电阻连接所述电平转换电路的输出端、并通过所述第九电阻连接所述第五运算放大器的输出端，所述第九电阻连接所述第五运算放大器输出端的一端连接所述第五运算放大器的反相输入端，所述第五运算放大器的同相输入端通过所述第十电阻连接所述第四运算放大器的输出端，所述第十电阻连接所述第五运算放大器同相输入端的一端是所述电压转电流电路的输出端。
6.根据权利要求3所述 的控制激光器油箱放电的电路，其特征在于，所述还原电路包括第六运算放大器、第七运算放大器、第八运算放大器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻及第十四电阻；所述第六运算放大器的同相输入端通过所述第十一电阻接地，所述第十一电阻连接所述第六运算放大器同相输入端的一端连接所述电压转电流电路的输出端，所述第六运算放大器的反相输入端连接所述第六运算放大器的输出端，所述反相输入端和输出端的公共端通过第十二电阻连接所述第七运算放大器的反相输入端，所述第七运算放大器的同相输入端接地，所述第十二电阻连接第七运算放大器反相输入端的一端通过第十四电阻连接所述第七运算放大器的输出端，所述第十四电阻连接所述第七运算放大器输出端的一端是所述还原电路的输出端，所述第十二电阻连接第七运算放大器反相输入端的一端还连接所述第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端连接所述第八运算放大器的输出端和反相输入端，所述第 八运算放大器的同相输入端外接负0.8伏特的电压。
专利摘要本实用新型涉及一种控制激光器油箱放电的电路，包括电平转换电路，输入端连接激光器的控制板的输出端，用于将控制板输出的控制信号转换成一正电压；电压转电流电路，输入端连接电平转换电路的输出端，用于将正电压线性变换为以4mA表示零信号、以20mA表示信号满刻度的电流信号；还原电路，输入端连接电压转电流电路的输出端，输出端连接油箱的控制信号输入端，用于将电流信号还原为控制板输出的控制信号；电平转换电路和电压转电流电路设置于控制板上，还原电路设置于油箱上。本实用新型利用4mA~20mA的电流传输激光器的控制板的输出的控制信号，利用电流对噪声不敏感的特性，提高了信号在传输过程中的抗干扰能力，最终达到稳定激光器功率的目的。
文档编号H01S3/097GK203135205SQ201320063379
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者吴树豪, 卢洪湖, 彭金明, 陈根余, 陈燚, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司