一种基于数字电位器的激光器驱动系统及控制方法与流程

本发明涉及激光器驱动控制，具体涉及一种基于数字电位器的激光器驱动系统及控制方法。

背景技术：

1、激光表演设备、激光显示设备及其他采用ilda模拟信号控制光源输出的设备，通常由控制台或配置软件产生控制数据，并由激光驱动板将ilda激光信号调理、放大后驱动ld激光器。为适配不同型号的ld激光器、不同光源功率及不同输出要求，驱动板一般设置门槛电压、启动电流、信号幅度和输出限幅等调节节点。传统驱动板多采用物理电位器逐项调节，安装完成后再次改变参数通常需要拆机或返厂处理。采用数字电位器并通过dmx512通信远程设置相应节点，能够减少人工调节并便于配置管理。

2、在运行状态下，dmx512调节数据连续到达，ilda激光信号也随图案或控制指令在非发光区段、由非发光向发光转换的区段以及持续发光区段之间变化。门槛电压节点和启动电流节点主要影响ld激光器由不发光状态进入发光状态的过程，信号幅度节点和输出限幅节点则主要影响已经形成的驱动电流及其变化范围。因而，同一时刻接收到的四类目标值，并不当然适合在当前ilda激光信号区段内同时写入。

3、另外，控制器经spi总线或i2c总线依次向多个数字电位器写入档位，各节点完成写入的时刻存在先后差异。在持续发光区段直接改变门槛或启动节点时，当前区段的驱动电流可能仍处于正常范围，但所述改变可能在下一次由非发光状态进入发光状态时表现为提前起光、起光延迟或短时突发输出。仅在全部参数写入后检查最终驱动电流，难以识别这种跨区段延后显现的问题。

4、现有的过流保护、过温保护、写入校验或参数回滚通常在检测值越限、通信失败或写入失败后执行，主要用于关断输出、限制输出或者恢复原参数。所述处理并未根据不同调节节点在ilda激光信号不同区段内的物理作用，确定当前可以执行的调节部分、必须留至后续区段的调节部分以及后续真实起光过程对前序写入的反向处理关系。因此，仍有必要提供一种能够在dmx调节数据持续更新和ilda激光信号持续变化的条件下，减少多节点非同步调节导致的短时误发光及后续起光异常的激光器驱动控制方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字电位器的激光器驱动系统及控制方法，以解决运行中dmx参数更新时间与ilda激光信号区段不匹配时，多个数字电位器直接写入容易形成中间驱动状态，并且门槛和启动节点的调节结果可能延后至下一次起光过程才显现的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于数字电位器的激光器驱动系统，包括通信接口、控制器、数字电位器组、激光信号调理驱动电路和反馈采样电路；

3、所述控制器依据所述通信接口接收的dmx512调节数据及ilda激光信号所处区段，控制门槛、启动、调幅和限幅数字电位器；

4、所述调节数据在发光区段到达时，所述控制器保持门槛和启动数字电位器的当前档位，由调幅和限幅数字电位器执行当前区段可执行的调节部分，并将剩余调节部分留至后续非发光区段；

5、进入所述非发光区段后，所述控制器写入门槛和启动数字电位器并保持调幅和限幅数字电位器的限制档位；

6、在随后首次转入发光区段时，所述控制器依据所述ilda激光信号进入发光区段与驱动电流离开非发光电流范围的先后关系及ld温度对应的允许电流范围，保留或撤销所述写入，或者延后所述剩余调节部分，并据此释放或继续限制调幅和限幅数字电位器，使所述激光信号调理驱动电路控制ld激光器输出。

7、可选地，所述通信接口包括dmx512收发接口以及与art-net配置端连接的协议转换接口；

8、所述控制器按照预设通道地址，从接收数据中分别取得门槛电压目标值、启动电流目标值、调幅目标值和限幅目标值，并将各目标值与接收时刻的ilda激光信号所处区段关联。

9、可选地，所述数字电位器组包括门槛数字电位器、启动数字电位器、调幅数字电位器和限幅数字电位器；

10、各数字电位器通过spi总线的片选端或i2c总线的设备地址与所述控制器独立连接，并分别接入所述激光信号调理驱动电路的门槛电压节点、启动电流节点、信号幅度节点和输出限幅节点。

11、可选地，所述激光信号调理驱动电路包括依次连接的ilda输入调理电路、运算放大电路和mos管功率输出电路；

12、所述反馈采样电路分别采集所述mos管功率输出电路的驱动电流和所述ld激光器的温度，所述控制器还从所述ilda输入调理电路取得用于区分发光区段、非发光区段以及二者转换区段的信号状态。

13、可选地，所述调节数据包括门槛电压目标值、启动电流目标值、调幅目标值和限幅目标值；

14、当所述调节数据到达时，所述控制器根据所述ilda激光信号所处区段以及各目标值对应驱动节点的作用阶段，判定门槛、启动、调幅和限幅数字电位器不能在当前区段共同执行所述调节数据时，禁止将各目标值直接写入所述数字电位器组，并将所述调节数据划分为当前区段可执行的调节部分和后续区段待执行的剩余调节部分。

15、可选地，所述控制器在发光区段保持门槛和启动数字电位器的当前档位，将不会扩大当前驱动电流的调幅目标值或限幅目标值列入所述当前区段可执行的调节部分，将门槛电压目标值、启动电流目标值以及会扩大当前驱动电流的调幅目标值或限幅目标值列入所述剩余调节部分；

16、所述控制器执行所述当前区段可执行的调节部分后，在后续非发光区段写入门槛和启动数字电位器，并使调幅和限幅数字电位器保持不高于写入前输出能力的限制档位，直至后续首次转换区段完成对所述剩余调节部分的处理。

17、可选地，所述控制器在写入门槛和启动数字电位器后的首次转换区段，确定所述ilda激光信号进入发光区段的时刻、所述驱动电流离开非发光电流范围的时刻以及所述ld温度对应的允许电流范围；

18、当所述驱动电流提前离开所述非发光电流范围时，撤销门槛和启动数字电位器的本次写入，并继续保持所述限制档位；当所述驱动电流在所述ilda激光信号进入发光区段后处于所述允许电流范围时，保留所述本次写入并释放调幅和限幅数字电位器以执行所述剩余调节部分；

19、当所述驱动电流未进入所述允许电流范围时，延后释放并将所述剩余调节部分保留至后续转换区段。

20、可选地，在所述剩余调节部分尚未处理完成时，若所述通信接口中断接收dmx512调节数据、后续调节数据改变所述剩余调节部分的调节方向、所述ilda激光信号在写入期间提前转入发光区段或所述驱动电流越出所述允许电流范围，所述控制器停止未完成写入并保持所述限制档位；

21、所述通信接口恢复接收或所述ilda激光信号再次进入非发光区段后，所述控制器依据最新目标值重新确定未完成的调节部分，并仅在后续转换区段满足输出放行条件时释放调幅和限幅数字电位器。

22、可选地，还包括配置管理端、dmx控制端和激光驱动板，所述激光驱动板设有激光通道；

23、所述配置管理端、所述dmx控制端和各激光驱动板中的任意控制主体单独或共同执行区段取得及调节部分划分，所述激光驱动板返回各激光通道的ilda激光信号所处区段、驱动电流、ld温度和剩余调节部分，所述控制主体分别确定各激光通道的写入资格与输出放行结果，使相同调节数据能够按照各激光通道的实际转换区段分别完成。

24、本发明还提供一种基于数字电位器的激光器驱动控制方法，包括：

25、接收dmx512调节数据，并取得ilda激光信号所处区段；

26、所述调节数据在发光区段到达时，保持门槛和启动数字电位器的当前档位，由调幅和限幅数字电位器执行当前区段可执行的调节部分，并将剩余调节部分留至后续非发光区段；

27、进入所述非发光区段后，写入门槛和启动数字电位器，并保持调幅和限幅数字电位器的限制档位；

28、在随后首次由非发光区段转入发光区段时，依据所述ilda激光信号进入发光区段与驱动电流离开非发光电流范围的先后关系以及ld温度对应的允许电流范围，保留或撤销门槛和启动数字电位器的本次写入，或者延后所述剩余调节部分，并根据处理结果释放调幅和限幅数字电位器以执行所述剩余调节部分，或继续保持所述限制档位，以控制ld激光器输出；

29、所述区段取得、调节部分划分、数字电位器写入和输出放行由配置管理端、dmx控制端及激光驱动板内控制器中的任意控制主体单独或共同执行。

30、与现有技术相比，本发明根据不同驱动节点在ilda激光信号不同区段内的物理作用，将同次dmx调节分配至相邻区段执行，能够减少多个数字电位器顺序写入形成的不允许中间驱动状态；通过使首次真实起光过程反向决定门槛和启动节点写入是否保留以及调幅和限幅节点能否释放，能够识别当前发光区段检测正常但下一次起光异常的情况；通过在通信中断、目标方向改变或区段提前变化时保持限制状态并重新确定未完成调节，有利于保持后续控制过程与实际激光输出状态连续。