[发明专利]3D打印光源控制系统

摘要

本发明公开了一种基于TMS320F2812单片机的3D打印光源控制系统，用于控制光源的光照强度和光源温度，从而达到精确成型，减少材料浪费的目的。该控制系统包括：主电路、PWM驱动电路、温度探测电路、紫外线探测电路、单片机，所述PWM驱动电路包括4路驱动电路，分别连接单片机的4个PWM输出端口，输入信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4，并输出4路开关管的控制信号；所述主电路包括电压控制电路、电流控制电路、软开关电路和紫外光控制电路。温度探测电路用于采集光源的温度，紫外线探测电路用于探测光源的光照强度，TMS320F2812单片机，与每个子模块都有接口，实现对各个模块的控制。本发明的3D打印光源控制系统结构精简，能够有效调节光源温度和光照强度，实现对光源的控制。

主权项

1.3D打印光源控制系统，其特征为，包括：主电路、PWM驱动电路、温度探测电路、紫外线探测电路、单片机，所述PWM驱动电路包括4路驱动电路，分别连接单片机的4个PWM输出端口，输入信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4，并输出4路开关管的控制信号；所述主电路包括电压控制电路、电流控制电路、软开关电路和紫外光控制电路，所述电压控制电路包括：5V精密电源、电感L1、二极管D1、电容C1、NMOS管Q1、电阻R1、电阻R2，NMOS管Q1漏极经过电感L1连接5V精密电源的正极，以及经过二极管D1连接电阻R1的一端和电容C1的一端，NMOS管Q1源极分别连接5V精密电源的负极、电阻R2的一端、电容C1的另一端并接地，NMOS管Q1栅极连接第一路开关管控制信号，电阻R1另一端与电阻R2另一端相连并输出第一采样电压AD1；所述电流控制电路包括：NMOS管Q3、变压器T、二极管D3、二极管D4、电感L2、电容C4、电阻R0，NMOS管Q3漏极连接电阻R2的一端，NMOS管Q3源极连接变压器T初级的一端，变压器T初级的另一端连接电阻R1的一端，变压器T次级的一端经过二极管D3连接电感L2一端以及二极管D4阴极，电感L2另一端连接电容C4的一端，变压器T次级的另一端连接二极管D4阳极、电容C4另一端并接地，NMOS管Q3栅极连接第三路开关管控制信号；所述软开关电路包括：电感L0、NMOS管Q4、电容C0，电感L0一端连接电容C4的一端，电感L0另一端连接NMOS管Q4漏极和电感C0的一端，NMOS管Q4源极和电感C0的另一端相连并接地，NMOS管Q4栅极连接第四路开关管控制信号；所述紫外光控制电路包括：NMOS管Q2、二极管光源D5，NMOS管Q2漏极经过二极管光源D5连接电容C0的一端，NMOS管Q2源极在输出信号AD20的同时经过电阻R0接地，NMOS管Q2栅极连接第二路开关管控制信号；信号AD20经过二级放大电路放大输出第二采样电压AD2至单片机；所述二极管光源D5与温度探测电路中的检测元件以及紫外线探测电路中的检测元件紧贴；利用电阻R1、R2组成的分压电路，将第一采样电压AD1送入单片机进行反馈控制，通过控制PWM1的占空比控制NMOS管Q1的导通和关断，实现电压或电流闭环控制；采样电阻R0的电压经二级放大电路放大后送入单片机进行反馈控制，通过控制PWM3的占空比控制NMOS管Q3，给3D打印机的二极管光源D5提供稳定的电流源，实现电流的反馈控制；所述紫外光控制电路根据3D打印系统要求，通过控制PWM2的占空比控制NMOS管Q2的导通和关断，实现二极管光源D5的开断频率控制，温度探测电路和紫外线探测电路完成光源检测，并分别输出检测信号AD3和AD4到单片机，当采集光源的温度、光照强度与给定不等时，单片机进行补偿，修正PWM2的占空比，通过紫外光控制电路实现闭环控制；软开关电路通过控制PWM4的占空比控制NMOS管Q4的导通和关断，谐振元件L0、C0在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠，同时降低开关噪声和损耗。