本文關(guān)鍵詞：激光電源的控制子系統(tǒng)研制

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【摘要】：近年來(lái),社會(huì)對(duì)電源控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)的電源控制系統(tǒng)由于數(shù)字化程度不高、速度不夠快、精度和可靠性低等缺點(diǎn),使其逐漸滿足不了人們的需求。隨著電力電子技術(shù)、功率器件和數(shù)字芯片的發(fā)展,嵌入式設(shè)備電源控制系統(tǒng)逐漸進(jìn)入人們的視野。同傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)相比,嵌入式設(shè)備電源系統(tǒng)具有速度快、可靠性強(qiáng)、通訊實(shí)時(shí)性好以及故障診斷處理等優(yōu)點(diǎn)。因此,在科研和生產(chǎn)中,嵌入式設(shè)備電源控制系統(tǒng)有很好的應(yīng)用前景�；诖�,本文基于嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)了一種激光電源控制子系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,采用AVR單片機(jī)作為主控制芯片,并設(shè)計(jì)了多路測(cè)量信號(hào)調(diào)理電路、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的隔離和驅(qū)動(dòng)電路、通訊單元、脈沖調(diào)制成形單元等電路。此系統(tǒng)可用于發(fā)送控制命令和配置參數(shù),通過(guò)采集電源的電壓、電流和溫度等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,保證電源的正常運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)激光器按預(yù)設(shè)流程一鍵出光,并通過(guò)采集的數(shù)據(jù)對(duì)電源工作狀態(tài)進(jìn)行故障診斷,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和報(bào)警,實(shí)現(xiàn)電源的抗浪涌擊穿、斷電保護(hù)和過(guò)流保護(hù)等多種功能,避免生產(chǎn)事故的發(fā)生,從而節(jié)約大量的人力和事故支出。本設(shè)計(jì)以ATMEL公司的MCU芯片ATxmega128A1為核心控制器,設(shè)計(jì)了激光電源控制子系統(tǒng)的硬件電路,主要包括CAN通信硬件設(shè)計(jì)電路、電流源設(shè)計(jì)電路、溫控系統(tǒng)保護(hù)電路和過(guò)流保護(hù)電路,采用負(fù)反饋原理和閉環(huán)控制思想分別實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電流和溫度的控制。在硬件電路的基礎(chǔ)上,使用ATMEL公司的AVR studio配合C高級(jí)語(yǔ)言的軟件開發(fā)平臺(tái)完成了軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、故障診斷以及控制脈沖信號(hào)產(chǎn)生等功能。本論文給出整體結(jié)構(gòu),該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上進(jìn)行了調(diào)試,滿足激光器電源的控制需求。測(cè)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)報(bào)文的發(fā)送、接收、故障診斷處理等功能,可靠性強(qiáng),通訊實(shí)時(shí)性好。該系統(tǒng)能夠控制激光器電源輸出占空比20%及以上的0.5～6A范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)定的電流,能使激光驅(qū)動(dòng)電路一小時(shí)內(nèi)電流偏差率控制在0.02%,溫度控制偏差控制在±0.005°。另外,電氣隔離電路的設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力;同時(shí),軟件設(shè)計(jì)部分采用自頂向下的模塊化設(shè)計(jì)方法,增強(qiáng)系統(tǒng)的可移植性。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273;TN24

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本文編號(hào)：1273513