激光电源监控系统的设计
今天,激光技术已广泛应用在医疗、冶金、国防和工业制造等领域。激光加工技术的进步促进了工业的发展。激光打标机因为可以精确加工各种标牌,从而提高产品档次,已在工业加工过程中广泛应用。
作为打标设备的配套电源,增加智能接口后,可以在计算机控制下,实现对电流的自动控制,从而控制打标设备,实现精确打标。这样操作起来非常方便,也提高了生产效率。
激光电源的构成与主要技术要求
激光电源构成
激光电源监控是对激光电源的智能控制系统,因此应具有显示、设置、故障告警和保护、数据通信功能,以便于对激光电源的各种监测与控制。激光电源基本方框图如图1所示。 
主要技术指标
交流输入过、欠压:当交流电压小于323V或大于437V时,激光电源停机保护,并发出告警信号。散热器温度过高与保护:当散热器温度大于85°C时,激光电源停止工作,并发出告警信号。外控异常告警与保护:当冷却系统未工作或异常时,激光电源停止工作,并发出告警信号。 
激光电源监控的技术要求
由于激光电源输出与输入在电气上没有隔离,加上点火电压高达2万伏,因此必须考虑监控电路与机箱的爬电距离;与外界接口隔离;由于监控电路处在强电磁干扰环境里,必须有相应的抗干扰措施;由于是闭环控制,要考虑一定的响应时间。 
硬件电路设计
由于激光电源的环境恶劣,设计了两级看门狗,即ADUC812内部看门狗和MAX813L外部看门狗电路,以防程序死机而造成损失。激光电源监控方框图如图2所示。
应用软件设计
设计考虑到激光电源的功能及RAM有限、设置了8个任务,没有使用时间片循环任务调度。
应用程序8个任务如下:(由于是RTOS,所以每个任务都是死循环,在下面流程图中的“结束”实际上指向“开始”部分)。
抗干扰电路
由于激光电源的du/dt,di/dt都很大,而本监控电路与功率变换部分共地,因此监控电路在电源两端并联电容,输入信号回路串联电阻;在继电器线圈增加续流二极管;在电路板上每个IC并接一个0.1μF高频电容;高频电容的布线,连线靠近电源端并尽量粗短;布线时避免90度折线,减少高频噪声发射;激光电源外部信号进行光耦隔离;增加干扰源与单片机的距离;用地线隔离干扰源和敏感器件;使用电源监控及看门狗电路;为便于通信,选用11.0592MHz晶体等措施。
系统测试与运行
由于本设计使用的是SOC级CPU,外围电路相对比较简单,硬件电路调试也比较容易,因而整个调试工作主要在软件调试。
总结
由于采用了SOC系统级单片机ADuC812,使得控制简单、抗干扰性能好、占用体积小;采用TI2NYRTX51实时操作系统,使得程序设计灵活,修改、升级方便。配置的RS-232接口可方便地与计算机互联,来实现对激光电源实时控制。
作为打标设备的配套电源,增加智能接口后,可以在计算机控制下,实现对电流的自动控制,从而控制打标设备,实现精确打标。这样操作起来非常方便,也提高了生产效率。
激光电源的构成与主要技术要求
激光电源构成
激光电源监控是对激光电源的智能控制系统,因此应具有显示、设置、故障告警和保护、数据通信功能,以便于对激光电源的各种监测与控制。激光电源基本方框图如图1所示。
交流输入过、欠压:当交流电压小于323V或大于437V时,激光电源停机保护,并发出告警信号。散热器温度过高与保护:当散热器温度大于85°C时,激光电源停止工作,并发出告警信号。外控异常告警与保护:当冷却系统未工作或异常时,激光电源停止工作,并发出告警信号。
由于激光电源输出与输入在电气上没有隔离,加上点火电压高达2万伏,因此必须考虑监控电路与机箱的爬电距离;与外界接口隔离;由于监控电路处在强电磁干扰环境里,必须有相应的抗干扰措施;由于是闭环控制,要考虑一定的响应时间。
由于激光电源的环境恶劣,设计了两级看门狗,即ADUC812内部看门狗和MAX813L外部看门狗电路,以防程序死机而造成损失。激光电源监控方框图如图2所示。
应用软件设计
设计考虑到激光电源的功能及RAM有限、设置了8个任务,没有使用时间片循环任务调度。
应用程序8个任务如下:(由于是RTOS,所以每个任务都是死循环,在下面流程图中的“结束”实际上指向“开始”部分)。
抗干扰电路
由于激光电源的du/dt,di/dt都很大,而本监控电路与功率变换部分共地,因此监控电路在电源两端并联电容,输入信号回路串联电阻;在继电器线圈增加续流二极管;在电路板上每个IC并接一个0.1μF高频电容;高频电容的布线,连线靠近电源端并尽量粗短;布线时避免90度折线,减少高频噪声发射;激光电源外部信号进行光耦隔离;增加干扰源与单片机的距离;用地线隔离干扰源和敏感器件;使用电源监控及看门狗电路;为便于通信,选用11.0592MHz晶体等措施。
系统测试与运行
由于本设计使用的是SOC级CPU,外围电路相对比较简单,硬件电路调试也比较容易,因而整个调试工作主要在软件调试。
总结
由于采用了SOC系统级单片机ADuC812,使得控制简单、抗干扰性能好、占用体积小;采用TI2NYRTX51实时操作系统,使得程序设计灵活,修改、升级方便。配置的RS-232接口可方便地与计算机互联,来实现对激光电源实时控制。