專利名稱：一種激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路的制作方法
一種激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明有關(guān)一種檢測(cè)電路，特別是指一種采用能量反饋控制模式的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
目前，國際國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的激光焊接機(jī)主要是光纖傳導(dǎo)焊接機(jī)，在積極推進(jìn)節(jié)能減排、加強(qiáng)低碳化工業(yè)生產(chǎn)的大環(huán)境下，激光設(shè)備也急需提高其能量輸出的穩(wěn)定度，因此需要對(duì)激光設(shè)備輸出激光的能量進(jìn)行檢測(cè)，目前激光設(shè)備產(chǎn)品中對(duì)輸出激光能量的檢測(cè)大多數(shù)采用一級(jí)運(yùn)放檢測(cè)加一級(jí)運(yùn)放隔離放大電路的簡單設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，如此結(jié)構(gòu)缺乏對(duì)檢測(cè)環(huán)境的足夠重視和存在對(duì)實(shí)際應(yīng)用的細(xì)節(jié)考究上的一些缺陷，現(xiàn)有電路在實(shí)際應(yīng)用中由于操作安裝中的差異造成測(cè)量準(zhǔn)確性和一致性偏差，存在受應(yīng)用環(huán)境溫度影響較大以及實(shí)際調(diào)試更改不方便等問題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種采用能量反饋控制模式、且不受環(huán)境溫度影響的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其包括依次電連接的二極管初級(jí)檢測(cè)電路、反相電路、系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路及溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路，所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路為第一級(jí)電路，其作為采樣電路實(shí)現(xiàn)激光功率轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的功能，所述反相電路為第二級(jí)電路，實(shí)現(xiàn)了反相器功能，為所述系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路提供前置信號(hào)，所述系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路為第三級(jí)電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)零、信號(hào)放大作用，所述溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路為第四級(jí)電路，起到溫度補(bǔ)償和隔離輸出作用。
所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路由光電二極管D1、反饋電阻R1、電容C6、電阻R2及和運(yùn)算放大器UlA組成，所述光電二極管Dl的陽極連接所述運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端，所述光電二極管Dl的陰極與所述運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端一同連接系統(tǒng)電源的參考地，所述運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端與輸出端之間的反饋回路上并聯(lián)有所述反饋電阻 R1，其中所述反饋電阻Rl起到電流電壓轉(zhuǎn)換作用，所述電阻R2 —端接在所述運(yùn)算放大器 UlA的輸出端，另一端與所述電容C6相接，所述電容C6另一端連接系統(tǒng)電源的參考地，所述電阻R2和所述電容C6結(jié)合組成低通濾波電路。
所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路還包括有反饋電容Cl，該反饋電容Cl連接于所述運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端與輸出端之間的反饋回路上，所述反饋電容Cl取值小于InF， 主要為改善反饋系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
所述反相電路由運(yùn)算放大器UlB和電阻R3、電阻R4及電容C7組成，其中所述電阻R3 —端連接所述運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端，另一端連接系統(tǒng)電源的參考地，所述電阻R4連接于所述運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，所述運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端連接所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器UlB的輸出端接所述電容C7，實(shí)現(xiàn)第二次濾波，所述電容C7另一端接地。
所述系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器U1C、電阻R5至R9以及電位器RPl和電位器RP2組成，該電阻R5 —端連接運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端，另一端連接所述反相電路的輸出端，電阻R6 —端連接運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端，另一端連接電位器RP1，該電位器RPl另一端連接電阻R7，該電阻R7另一端接+15V電源，電位器RPl的滑動(dòng)端連接該電阻R8，該電阻R8另一端連接-15V電源。
所述電阻R5、電阻R7、電阻R8及電位器RPl共同組成加法器輸入電路，并由+15V 和-15V電壓經(jīng)過所述電位器RPl調(diào)節(jié)并與所述電阻R6、R7、R8進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)零功能；所述電阻R9與所述電位器RP2串聯(lián)連接于所述運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間組成負(fù)反饋電路，起隔離放大作用。
所述溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路由運(yùn)算放大器UlD和U2A、熱敏電阻RT0、電阻RlO 至R20及電容C8組成，該熱敏電阻RTO —端與電阻R13 —端連接并連接+15V電源，熱敏電阻RTO另一端連接電阻R12，電阻R13另一端連接電阻R14，電阻R12另一端與電阻R14另一端相連接并連接-15V電源，熱敏電阻RTO與電阻R12之間通過電阻Rll連接運(yùn)算放大器 UlD的反相輸入端，電阻R13與電阻R14之間通過電阻R15連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，該電阻RlO—端接收來自所述第三級(jí)電路的輸出信號(hào)，另一端連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，運(yùn)算放大器UlD同相輸入端連接系統(tǒng)電源的參考地，電阻R16連接于運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與輸出端之間，所述熱敏電阻RTO和電阻Rll至R15組成橋式加法電路實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。
所述運(yùn)算放大器UlD的輸出端通過所述電阻R17接到所述運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端，所述電阻R19連接于所述運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端與輸出端之間，所述電阻 R18連接于系統(tǒng)電源的參考地與所述運(yùn)算放大器U2A的同相輸入端之間，所述運(yùn)算放大器 U2A的輸出端依次連接所述電阻R20與所述電容C8，以所述運(yùn)算放大器U2A為核心的電路起到反相和RC低通濾波作用。
電阻值R11=R15，R10=R16, R12=R13=R14，所述RTO為正溫度系數(shù)熱敏電阻，在常溫時(shí)電阻值 RT0=R12=R13=R14。
在所述運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與所述運(yùn)算放大器U2A的輸出端分別設(shè)有限幅電路。
本發(fā)明通過四級(jí)電路實(shí)現(xiàn)激光焊接機(jī)輸出激光能量檢測(cè)，為采用能量反饋控制模式的激光焊接機(jī)系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)具有很強(qiáng)的通用性，可操作性，抗干擾性，新穎性和環(huán)境適應(yīng)性，且設(shè)計(jì)成本不高，具有很強(qiáng)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。


圖1為本發(fā)明激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中反相電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明中系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明中溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為便于對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。如圖1所示，本發(fā)明的一種激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路包括依次電連接的二極管初級(jí)檢測(cè)電路、反相電路、系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路及溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路。如圖2所示，光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路為第一級(jí)電路，其作為采樣電路實(shí)現(xiàn)激光功率轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的功能。本發(fā)明中的光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路由光電二極管Dl、反饋電阻Rl、反饋電容Cl、電容C6、電阻R2及和運(yùn)算放大器UlA組成，光電二極管Dl的陽極接運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端，光電二極管Dl的陰極與運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端接系統(tǒng)電源的參考地，運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端與輸出端之間的反饋回路上并聯(lián)有反饋電阻與反饋電容Cl，其中反饋電阻Rl起到電流電壓轉(zhuǎn)換作用， 電阻R2 —端接在運(yùn)算放大器UlA的輸出端，另一端與電容C6相接，電容C6另一端連接系統(tǒng)電源的參考地，電阻R2和電容C6結(jié)合組成低通濾波電路，在電路中主要起到低通無源濾波的效果，濾除部分高頻噪聲。在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中，輸入的激光能量通過光學(xué)漏光和衰減環(huán)節(jié)后，選取實(shí)際激光能量的3%的能量作為采樣輸入激光能量，此入射在光電二極管Dl上的激光能量與通過光電二極管Dl的反向電流(也稱光電流)成正比關(guān)系。為了測(cè)試方便和靈活，采用波長為532nm、635nm、650nm三種波長的小功率紅光激光器(額定供電功率為3W)作為輸入信號(hào)發(fā)射裝置。光電二極管由于響應(yīng)快、靈敏度高、性能穩(wěn)定、測(cè)量線性度好、噪聲低而被廣泛應(yīng)用于光電檢測(cè)電路特別是激光功率測(cè)量電路中，質(zhì)量好的光電二極管，分辨率可達(dá)1(T12W。電阻R2與電容C6之間為測(cè)試點(diǎn)TP1，此處為第一級(jí)電路的輸出電壓U1，該 Ul 為U1=R1 Xi111 ；
公式中的iD1為流過光電二極管Dl的反向電流，本發(fā)明中，考慮到光電二極管的信噪比與輸入電路的元件參數(shù)有關(guān)，必須保證負(fù)載阻抗為零，以滿足測(cè)量時(shí)的嚴(yán)格線性要求，因此，采用低噪聲運(yùn)算放大器接成電流-電壓轉(zhuǎn)換器電路滿足之一要求。如圖1所示，光電二極管的等效模型中Dl含有內(nèi)阻，利用負(fù)反饋電路可以得到該負(fù)反饋運(yùn)放輸入阻抗為 Rin=Rl/(1+A)；
其中，A為運(yùn)算放大器UlA的開環(huán)增益，Rl為運(yùn)算放大器UlA的反饋電阻；一般地，運(yùn)算放大器的開環(huán)增益A》106，所以輸入阻抗Iiin 0，從而滿足了光電二極管的負(fù)載阻抗為零的條件。以上設(shè)計(jì)，一方面，可提高光電二極管的測(cè)量線性特性，另一方面因光電二極管工作區(qū)域接近短路狀態(tài)，電路可獲得最小噪聲系數(shù)。該級(jí)電路中，反饋電容Cl可根據(jù)需要添力口，其取值小于InF為宜，主要為改善反饋系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。如圖3所示，本發(fā)明中的反相電路為第二級(jí)電路，該級(jí)電路由運(yùn)算放大器UlB和電阻R3、電阻R4及電容C7組成。其中電阻R3 —端連接運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端， 另一端連接系統(tǒng)電源的參考地，電阻R4連接于運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，電容C7 —端連接運(yùn)算放大器UlB的輸出端，另一端連接系統(tǒng)電源的參考地。電阻R3的取值考慮了阻抗匹配功能，為R3和R4的并聯(lián)等效值，本發(fā)明中電阻R3和R4取值應(yīng)滿足 R2=R4=R3/2。第一級(jí)電路的輸出電壓為Ul(如測(cè)試點(diǎn)TPl所示位置)，經(jīng)過運(yùn)算放大器U1B，在測(cè)試點(diǎn)TP2(運(yùn)算放大器UlB的輸出端)處實(shí)現(xiàn)了反相，測(cè)試點(diǎn)TP2處的電壓U2=-U1。第二級(jí)電路中電容C7起到低通濾波作用，在具體應(yīng)用電路中可以選擇不用，因?yàn)樵谄淝昂箅娐分卸荚O(shè)置了比較恰當(dāng)?shù)臑V波電路。反相電路主要實(shí)現(xiàn)了反相器功能，為下一級(jí)電路即系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路提供一個(gè)基礎(chǔ)，并達(dá)到阻抗匹配、抗干擾能力強(qiáng)的目的。如附圖4所示，本發(fā)明中的系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路為第三級(jí)電路，該級(jí)電路由運(yùn)算放大器U1C、電阻R5 R9以及電位器RPl和電位器RP2組成，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)零電路、信號(hào)放大電路作用，在整個(gè)激光能量檢測(cè)電路中是關(guān)鍵一環(huán)。該級(jí)電路中電阻R5—端連接運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端，另一端連接所述反相電路的輸出端，電阻R6 —端連接運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端，另一端連接電位器RP1，該電位器RPl另一端連接電阻R7，該電阻 R7另一端接正15V電源，電位器RPl的滑動(dòng)端連接電阻R8，電阻R8另一端連接一負(fù)15V電源。其中電阻R5和電阻R7、電阻R8、電位器RPl共同組成加法器輸入電路，電位器RPl選擇最大取值為100K歐姆的電位器，其中R5接收來自第二級(jí)電路的輸出信號(hào)，為第三級(jí)電路的主要輸入端，而另外由+15V和-15V電壓經(jīng)過電位器RPl調(diào)節(jié)并與電阻R6、R7、R8進(jìn)行匹配，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)零功能，因?yàn)橐环矫婕词乖跊]有激光功率輸入時(shí)，運(yùn)放本身存在輸入噪聲，采用的激光功率轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號(hào)極易受干擾和疊加，所以必須加以濾除輸入噪聲； 另一方面，光電二極管本身有可能存在零漂，即外界不輸入激光功率時(shí)，有可能經(jīng)過反饋電阻Rl會(huì)有小電流信號(hào)，因此電位器RPl在對(duì)稱的正負(fù)電源疊加下非常即時(shí)地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)輸入調(diào)零，為下一級(jí)放大電路的準(zhǔn)確性提供了基礎(chǔ)。電阻R9與電位器RP2串聯(lián)連接于運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間組成負(fù)反饋電路，主要形成PI環(huán)節(jié)進(jìn)行信號(hào)的隔離放大作用，電位器RP2可以根據(jù)不同系列的產(chǎn)品進(jìn)行放大倍數(shù)調(diào)節(jié)，在其后可以加限幅電路， 如圖6所示由二極管D2與D3組成的限幅電路，主要目的是確保所有輸入運(yùn)放的電壓值不超過其供電電壓范圍，使得輸出信號(hào)達(dá)到采集輸出電壓的范圍，以便準(zhǔn)確和穩(wěn)定的反映輸入的激光功率，保證運(yùn)算放大器本身的安全和系統(tǒng)可靠性。如附圖5所示，本發(fā)明中溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路為第四級(jí)電路，由運(yùn)算放大器 UlD和U2A、PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻RT0、0805封裝電阻R1(TR20、電容C8組成，主要起到溫度補(bǔ)償和隔離輸出作用。其中以運(yùn)算放大器UlD和熱敏電阻RTO為核心組成的溫度補(bǔ)償電路是本發(fā)明的應(yīng)用電路中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。由于光電二極管的光電流隨溫度的上升而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，如溫度升高30度，暗電流可以增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，光電流增加10%左右。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用情況，必須考慮晝夜溫差較大的使用環(huán)境，以便產(chǎn)品有廣泛的適應(yīng)性，特別對(duì)產(chǎn)品能在國際范圍和特殊軍工等領(lǐng)域使用均有重要意義，因此加入了溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。由圖5可知，光電流雖然與入射光強(qiáng)度成線性關(guān)系，但是當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時(shí)，即使在同一入射光功率下，光電流也會(huì)發(fā)生變化，引起I-P之間的線性度，因此在溫度變化較大情況下需要加入溫度補(bǔ)償，以消除不同環(huán)境溫度引起的光功率測(cè)量偏差。光敏二極管大都是正的溫度系數(shù)。也就是說在溫度升高時(shí)，它們的電流會(huì)隨著溫度有所增加。所以為了消除溫度對(duì)光敏二極管的影響就需要利用加入能抵消這一額外增加量的電路或者元件(如負(fù)溫度系數(shù)的二極管)進(jìn)行修正。本電路為了考慮系統(tǒng)的靈敏度和調(diào)試的方便采用了橋式平衡電路，使用了如圖5所示的PTC熱敏電阻(正溫度系數(shù))RTO和1%高精度電阻R11 R15組成的橋式加法電路。熱敏電阻RTO —端與電阻R13 —端連接并連接+15V電源，熱敏電阻RTO另一端連接電阻R12，電阻R13另一端連接電阻R14，電阻R12另一端與電阻R14另一端相連接并連接-15V電源，熱敏電阻RTO與電阻R12之間通過電阻Rll連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，電阻R13與電阻R14之間通過電阻R15連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，電阻RlO — 端接收來自第三級(jí)電路的輸出信號(hào)U3，另一端連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，運(yùn)算放大器UlD同相輸入端連接系統(tǒng)電源的參考地。電阻R16連接于運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與輸出端之間。譬如在常溫25度時(shí)，電橋平衡，由Rll和R15加入的電壓均為零。而當(dāng)環(huán)境溫度上升到35度時(shí)，RTO會(huì)隨溫度上升而使得自身電阻值上升，從而在RTO和R12組成的支路中R12的分壓將小于零并隨RTO阻值增加而幅度變大(依然小于零)，因此，通過Rll 疊加在RlO支路上的電壓會(huì)因此而下降，保證設(shè)計(jì)電路時(shí)Rll支路產(chǎn)生負(fù)電壓值等于光電二極管Dl因溫度升高而使得RlO輸出電壓的增加的正電壓值，即可消除環(huán)境溫度的影響， 達(dá)到溫度補(bǔ)償目的。其中電阻R11=R15，R10=R16, R12=R13=R14，其中R12、R13和R15的選擇要求1%精度以上，以確保溫度補(bǔ)償電路具有足夠的精確度，RTO為PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻，在常溫(通常為25攝氏度)時(shí)RT0=R12=R13=R14。運(yùn)算放大器UlD的輸出端通過電阻R17接到運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端，電阻 R19連接于運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端與輸出端之間，電阻R18連接于系統(tǒng)電源的參考地與運(yùn)算放大器U2A的同相輸入端之間，運(yùn)算放大器U2A的輸出端依次連接電阻R20與電容 C8，電阻R20與電容C8之間為測(cè)試點(diǎn)TP3。以運(yùn)算放大器U2A為核心的電路主要起到反相和RC低通濾波作用，其中R17=R19=R18/2，電阻R20和電容C8組成的低通濾波電路需要根據(jù)實(shí)際濾波要求進(jìn)行選取，提高系統(tǒng)抗干擾能力。為了保證系統(tǒng)的安全和可靠性，也可以采用加入如圖6所示的由二極管D4和D5組成的限幅電路，以確保輸出電壓值在要求的(T5V 范圍內(nèi)。在圖1和圖6所示的實(shí)施例中，電路僅需使用一個(gè)四通道的運(yùn)放和另外一個(gè)單通道運(yùn)放即可，簡單實(shí)用而具有高的使用價(jià)值，同時(shí)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試保證了系統(tǒng)抗干擾能力和調(diào)測(cè)方便。綜上所述，本發(fā)明通過四級(jí)電路實(shí)現(xiàn)激光焊接機(jī)輸出激光能量檢測(cè)，為采用能量反饋控制模式的激光焊接機(jī)系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)具有很強(qiáng)的通用性，可操作性，抗干擾性，新穎性和環(huán)境適應(yīng)性，且設(shè)計(jì)成本不高，具有很強(qiáng)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，其包括依次電連接的二極管初級(jí)檢測(cè)電路、反相電路、系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路及溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路，所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路為第一級(jí)電路，其作為采樣電路實(shí)現(xiàn)激光功率轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的功能，所述反相電路為第二級(jí)電路，實(shí)現(xiàn)了反相器功能，為所述系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路提供前置信號(hào)，所述系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路為第三級(jí)電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)零、信號(hào)放大作用，所述溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路為第四級(jí)電路，起到溫度補(bǔ)償和隔離輸出作用。
2.如權(quán)利要求1所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路由光電二極管Dl、反饋電阻R1、電容C6、電阻R2及和運(yùn)算放大器UlA 組成，所述光電二極管Dl的陽極連接所述運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端，所述光電二極管 Dl的陰極與所述運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端一同連接系統(tǒng)電源的參考地，所述運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端與輸出端之間的反饋回路上并聯(lián)有所述反饋電阻R1，其中所述反饋電阻Rl起到電流電壓轉(zhuǎn)換作用，所述電阻R2 —端接在所述運(yùn)算放大器UlA的輸出端，另一端與所述電容C6相接，所述電容C6另一端連接系統(tǒng)電源的參考地，所述電阻R2和所述電容 C6結(jié)合組成低通濾波電路。
3.如權(quán)利要求2所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路還包括有反饋電容Cl，該反饋電容Cl連接于所述運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端與輸出端之間的反饋回路上，所述反饋電容Cl取值小于InF，主要為改善反饋系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
4.如權(quán)利要求1所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，所述反相電路由運(yùn)算放大器UlB和電阻R3、電阻R4及電容C7組成，其中所述電阻R3 —端連接所述運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端，另一端連接系統(tǒng)電源的參考地，所述電阻R4連接于所述運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端之間，所述運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端連接所述光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器UlB的輸出端接所述電容C7，實(shí)現(xiàn)第二次濾波，所述電容C7另一端接地。
5.如權(quán)利要求1所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，所述系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器U1C、電阻R5至R9以及電位器RPl和電位器RP2組成， 該電阻R5 —端連接運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端，另一端連接所述反相電路的輸出端，電阻R6 —端連接運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端，另一端連接電位器RP1，該電位器RPl另一端連接電阻R7，該電阻R7另一端接+15V電源，電位器RPl的滑動(dòng)端連接該電阻R8，該電阻 R8另一端連接-15V電源。
6.如權(quán)利要求5所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，所述電阻 R5、電阻R7、電阻R8及電位器RPl共同組成加法器輸入電路，并由+15V和-15V電壓經(jīng)過所述電位器RPl調(diào)節(jié)并與所述電阻R6、R7、R8進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)零功能；所述電阻R9與所述電位器RP2串聯(lián)連接于所述運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端與輸出端之間組成負(fù)反饋電路，起隔離放大作用。
7.如權(quán)利要求1所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路由運(yùn)算放大器UlD和U2A、熱敏電阻RT0、電阻RlO至R20及電容C8 組成，該熱敏電阻RTO —端與電阻R13 —端連接并連接+15V電源，熱敏電阻RTO另一端連接電阻R12，電阻R13另一端連接電阻R14，電阻R12另一端與電阻R14另一端相連接并連接-15V電源，熱敏電阻RTO與電阻R12之間通過電阻Rll連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，電阻R13與電阻R14之間通過電阻R15連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，該電阻RlO一端接收來自所述第三級(jí)電路的輸出信號(hào)，另一端連接運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端，運(yùn)算放大器UlD同相輸入端連接系統(tǒng)電源的參考地，電阻R16連接于運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與輸出端之間，所述熱敏電阻RTO和電阻Rll至R15組成橋式加法電路實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ) mte ο
8.如權(quán)利要求7所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器UlD的輸出端通過所述電阻R17接到所述運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端，所述電阻 R19連接于所述運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端與輸出端之間，所述電阻R18連接于系統(tǒng)電源的參考地與所述運(yùn)算放大器U2A的同相輸入端之間，所述運(yùn)算放大器U2A的輸出端依次連接所述電阻R20與所述電容C8，以所述運(yùn)算放大器U2A為核心的電路起到反相和RC低通濾波作用。
9.如權(quán)利要求7所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，電阻值R11=R15，R10=R16, R12=R13=R14，所述RTO為正溫度系數(shù)熱敏電阻，在常溫時(shí)電阻值 RT0=R12=R13=R14o
10.如權(quán)利要求7所述的激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其特征在于，在所述運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端與所述運(yùn)算放大器U2A的輸出端分別設(shè)有限幅電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光焊接機(jī)輸出激光能量的檢測(cè)電路，其包括依次電連接的二極管初級(jí)檢測(cè)電路、反相電路、系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路及溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路，該光電二極管初級(jí)檢測(cè)電路作為采樣電路實(shí)現(xiàn)激光功率轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的功能，該反相電路實(shí)現(xiàn)了反相器功能，為系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路提供前置信號(hào)，該系統(tǒng)調(diào)零與信號(hào)放大電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)零、信號(hào)放大作用，該溫度補(bǔ)償與隔離輸出電路起到溫度補(bǔ)償和隔離輸出作用。本發(fā)明具有很強(qiáng)的通用性、靈活操作性、較強(qiáng)的抗干擾特性，且設(shè)計(jì)成本相對(duì)較低，提高了系統(tǒng)激光能量檢測(cè)精度，高效節(jié)能，具有很強(qiáng)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)G01J1/44GK102507000SQ20111030416
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者盧飛星, 葉姣, 孫林波 申請(qǐng)人:武漢華工激光工程有限責(zé)任公司