Pada masa ini, semikonduktor laser (LD) telah digunakan secara meluas dalam banyak bidang seperti komunikasi, pemeriksaan maklumat, rawatan perubatan dan pemprosesan ketepatan dan ketenteraan. Bekalan kuasa laser adalah bahagian penting peranti laser, dan prestasinya secara langsung mempengaruhi penunjuk teknikal keseluruhan peranti laser. Reka bentuk ini menggunakan sumber arus malar yang dikawal oleh DSP untuk menyediakan arus untuk laser semikonduktor. Dalam litar, prinsip maklum balas negatif digunakan untuk mengawal arus keluaran kuasa komposit pengatur untuk mencapai tujuan menstabilkan arus keluaran. Sistem ini menggunakan gabungan reka bentuk litar dan reka bentuk algoritma kawalan program untuk mengesan dan mengawal status kerja laser semikonduktor dalam masa nyata dari banyak aspek, supaya prestasi sistem bertambah baik dan bertambah baik, dan menyelesaikan ketepatan secara berkesan. laser semikonduktor. , Isu kestabilan dan kebolehpercayaan telah menambah baik lagi penunjuk keluaran laser semikonduktor.
Prinsip sistem
Untuk menjadikan output laser laser dengan panjang gelombang yang stabil, arus yang mengalir melalui laser diperlukan untuk menjadi sangat stabil, jadi litar bekalan kuasa memilih sumber arus malar yang rendah hingar dan stabil. Arus sumber arus malar boleh dilaraskan secara berterusan antara 0A dan 3A untuk menyesuaikan diri dengan spesifikasi laser yang berbeza. Pada masa ini, pembangunan sekunder bekalan kuasa laser semikonduktor secara amnya menggunakan sistem litar perkakasan tulen atau kawalan cip tunggal. Dengan pemprosesan mikro terbenam Dengan perkembangan pesat DSP, kawalan digital berdasarkan DSP boleh menyelesaikan masalah kestabilan, ketepatan dan kebolehpercayaan kerja laser semikonduktor dengan lebih berkesan. Prinsip pembangunan sekunder DSP ditunjukkan dalam Rajah 1.
Rajah 1 Diagram skematik sistem
. voltan output isyarat kawalan oleh DSP adalah output kepada penguat operasi, yang dikuatkan oleh penguat operasi dan output untuk mengawal pengawal selia komposit yang terdiri daripada triod 8050 dan pengawal selia TIP122. Pemancar tiub pengatur disambung secara bersiri dengan a relay dan pensampelan berkuasa tinggi Perintang. Ambil isyarat voltan dari kedua-dua hujung perintang pensampelan dan hantar ke litar penguat pembezaan U2 untuk mendapatkan voltan pada perintang pensampelan. Isyarat voltan ini melalui pengikut voltan dan memasuki saluran input isyarat analog ADC yang dikawal oleh DSP. ADC menukar isyarat analog input kepada isyarat digital, dan kemudian DSP melakukan pemprosesan data pada isyarat digital yang ditukar. Perintang pensampelan ialah perintang filem logam berkuasa tinggi 0.15Ω, yang memerlukan pekali suhu yang baik. Faktor penguatan penguat kendalian U1 menentukan ketepatan kawalan semasa. Lebih kecil faktor penguatan, lebih tinggi ketepatan keluaran semasa. Pada masa yang sama, faktor penguatan litar maklum balas pembezaan U2 juga akan menjejaskan ketepatan kawalan arus. Semakin besar faktor penguatan, semakin tinggi kestabilan arus, tetapi julat keluaran arus menjadi lebih kecil. Dalam kes voltan kawalan tertentu, pemilihan tepat gandaan penguat kendalian U1 dan gandaan litar maklum balas pembezaan U2 akan menjadi faktor penting dalam menentukan ketepatan keluaran semasa dan julat keluaran semasa sumber arus malar.
Rajah 2 Aliran kerja sistem
Sistem kawalan TMS320F2812
Litar reka bentuk adalah berdasarkan pemproses isyarat digital TMS320F2812. Bekalan kuasa terdiri daripada beberapa bahagian seperti litar kawalan, litar perlindungan dan litar utama, antaranya DSP memainkan peranan teras. Tugas kawalan utama ialah: 1. Mengawal sistem perolehan data. Menggunakan ADC 12-bit yang disertakan dengan cip DSP, kawalan dilakukan mengikut isyarat pensampelan selepas pemprosesan aritmetik PID. Perintah permulaan penukaran data dikawal oleh pin XF F2812, iaitu, pin XF ditetapkan ke tahap tinggi oleh perisian untuk mengawal penukaran data ADC. Selepas penukaran data selesai, isyarat SIBUK akan bertukar kepada tahap rendah, mencetuskan gangguan F2812 dan membaca data daripada talian data 16-bit D[15:0] serta-merta. Kod data sistem ini ialah kod pelengkap dua. F2812 memproses data yang diterima, menampannya dan menghantarnya ke LCD untuk paparan masa nyata.
Penapis digital dan reka bentuk perisian sistem
Reka bentuk penapis digital
Memandangkan kelemahan reka bentuk penapisan semasa dalam proses pembangunan projek ini sebelum ini, penapis digital berdasarkan TMS320F2812 kini diperkenalkan untuk menapis isyarat pensampelan semasa. Untuk mereka bentuk penapis dengan cepat dan mudah, gunakan terus perpustakaan fungsi perpustakaan penapis yang disediakan oleh TI untuk mereka bentuk. Langkah reka bentuk adalah seperti berikut: mengikut keperluan tugas sebenar, tentukan penunjuk prestasi penapis; dalam Matlab, panggil fungsi ezfir dalam perpustakaan perpustakaan penapis untuk mensimulasikan; tentukan nilai setiap parameter mengikut keputusan simulasi; panggil program pemasangan penapis.asmDSP dalam perpustakaan perpustakaan penapis Modul, dan salin nilai parameter simulasi dalam Matlab ke program, dan laksanakan penapisan pada F2812.
Rajah 3 Keluk kawalan punca arus malar
Reka bentuk perisian sistem
Aliran kerja sistem ditunjukkan dalam Rajah 2. Selepas menghidupkan kuasa, sistem mula menyemak sendiri. Selepas semakan kendiri selesai, ia memasuki permulaan sistem, termasuk DSP, DAC, LCD, dan pengawal gangguan dalaman dan kaunter DSP. Selepas sistem sedia, masukkan but Skrin. Hidupkan gangguan papan kekunci dan tunggu kekunci untuk memilih fungsi yang sepadan. Jika "tetapan parameter" dipilih, tekan kekunci kerja untuk memasuki antara muka "tetapan parameter", dan anda boleh menetapkan nilai voltan, arus dan kuasa. Selepas menetapkan, kembali ke skrin permulaan dan mulakan laser untuk berfungsi. Selepas sistem memasuki keadaan berjalan, pengguna masih boleh menetapkan nilai baharu tanpa menghentikan laser. Selepas tetapan selesai, laser akan mengeluarkan laser mengikut keperluan baharu.
Apabila terdapat ralat dalam proses semakan dan kawalan kendiri sistem, atau sistem lebih arus atau lebihan voltan, program perlindungan akan dipanggil secara automatik. Apabila sistem ditutup atau kuasa terputus secara tiba-tiba, untuk mengelakkan voltan pada kedua-dua hujung laser daripada jatuh kepada sifar, sistem menggunakan kaedah penutupan penuh. Prinsipnya adalah untuk mengurangkan secara beransur-ansur keluaran nilai sampel sehingga ia turun kepada sifar sebelum penutupan dibenarkan.
Mengakhiri ucapan
Artikel ini secara eksperimen menentukan bahawa pembesaran U1 dan U2 semuanya 1, arus keluaran ialah 0A”3A boleh laras, dan kuasa keluaran laser ialah 0W”2W boleh laras. Pengenalan sistem kawalan DSP telah meningkat dengan ketara berbanding dengan kawalan cip tunggal sebelumnya. Terutamanya ditunjukkan dalam: disebabkan tahap integrasi yang tinggi dan prestasi baik TMS320F2812, sistem ini mempunyai kelebihan saiz kecil, kelajuan pantas, kapasiti pemprosesan yang kuat, kebolehpercayaan yang tinggi dan penggunaan kuasa yang rendah; kaedah penapisan digital dalam TMS320F2812 adalah mudah dan kecekapan pembangunan dipertingkatkan. . Selepas reka bentuk pemacu dan litar perlindungan laser semikonduktor selesai, kimpalan dan penyahpepijatan hendaklah dijalankan. Jadual 1 menunjukkan hubungan antara voltan kawalan dan arus keluaran punca arus malar pada 25°C. Rajah 3 ialah lengkung kawalan sumber arus malar yang dilukis berdasarkan data dalam Jadual 1. Julat voltan keluaran ialah 0V”5V, dan kadar ralat arus keluaran ialah 0.1%. Voltan keluaran dan arus mempunyai hubungan linear, yang memenuhi keperluan..