半导体双水流保护装置的制作方法

1.本发明涉及大功率半导体激光器设备，具体涉及一种半导体双水流保护装置。本发明为在水流量不足的情况下提供有效可靠的保护动作和反馈的装置，适用于医疗用半导体激光设备所需保护装置。


背景技术：

2.在医疗领域内的大功率半导体激光设备中，半导体激光器工作在放大区，所以激光器的功率消耗很大，为了保护激光器不会因为温度过高烧毁，以及激光器温度过高而对使用人员造成烫伤；需要提供一个有效的散热方式，而最常用的散热方式为水冷的方式，为了达到散热效果，流过激光器的水流速度要求极为严格，稍有不慎就会造成激光器烧毁的后果，而激光器烧毁后无法修复，损失很大；从而在应用中实时监测水流的速度极为重要。
3.由于半导体激光器是极为精密的器件，对温度的要求极为严格。在当前技术条件下存在如下问题:
4.1、进口水流计价格高，采购周期长，供货不稳定，同时价格高；而国产替代水流计技术的稳定性和有效性存在一定差异；
5.2、软件系统在读取水流信号并在发生水流故障发出保护动作需要一定的反应时间，做不到实时保护；
6.3、软件芯片容易受到外界和程序问题的干扰影响，出现程序异常，发出错误的保护动作或者在出现水流异常时没有发出保护动作，造成设备使用的问题和激光器烧毁的问题。


技术实现要素：

7.本发明为解决现有半导体激光器在应用过程中存在易损坏且无法修复，同时现有水流计使用成本高等问题，提供一种半导体双水流保护装置。
8.半导体双水流保护装置，包括安装在半导体激光器进水口和出水口的第一水流计和第二水流计；与第一水流计连接的第一压频转换电路，与第二水流计连接的第二压频转换电路；
9.与所述第一压频转换电路和第二压频转换电路连接的门电路；
10.保护电路；所述保护电路分别连接门电路，激光电源、半导体激光器驱动电路以及单片机主控板。
11.进一步的，所述门电路采用或门电路。
12.进一步的，所述激光电源为220v直流电源。
13.本发明的有益效果：本发明中采用水流计作为水流速度检测的工具，在不同的水流速度条件下反馈出不同频率的电压信号，保护电路通过读取此电压信号的频率作出相应的工作状态。具体优点如下：
14.一、通过采用两只水流计替代进口水流计，使用水流计相关的反馈信号，作出保护
动作，大大压缩成本，同时降低了采购难度，并且提高供货稳定性；
15.二、结合水流计的稳定性和可靠性比进口水流计稍低，采用双水流计后，稳定性和可靠性提升二倍，从而大大超出进口水流计稳定性和可靠性；
16.三、保护信号直接作用于激光器驱动电路和激光电源，同时切断激光电源的供电和驱动板针对激光器的驱动输出，即提高了保护的可靠性，又大大提高了保护动作的快速反应；
17.四、采用硬件电路对水流信号进行处理，相较于软件电路的处理方式大大提高了稳定性和抗干扰能力，大大减少误报警和保护动作的延时。
附图说明
18.图1为本发明所述的半导体双水流保护控制系统的原理框图。
具体实施方式
19.本发明解决了现有技术存在的上述弊端，提高设备使用的效率，实时有效的给激光器提供保护，同时降低成本，从而提高设备的竞争力。提供半导体双水流保护控制系统和保护装置。
20.半导体双水流保护装置中包括：包括安装在半导体激光器进水口和出水口的第一水流计和第二水流计；与第一水流计连接的第一压频转换电路，与第二水流计连接的第二压频转换电路；
21.与所述第一压频转换电路和第二压频转换电路连接的门电路；
22.保护电路；所述保护电路分别连接门电路，激光电源、半导体激光器驱动电路以及单片机主控板。
23.本实施方式中，两个水流计采用国产水流计，其型号为sen-hz41wc。两个压频转换电路均为高通滤波电路。所述门电路采用或门电路。保护电路:采用隔离光耦，通过门电路输出端控制隔离光耦导通，达到保护动作。单片机主控板采用stm32系列单片机。所述激光电源为220v直流电源。
24.本实施方式所述的半导体双水流保护装置的工作过程为：
25.一、两只水流计安装于半导体激光器的进水口和出水口，同时检测水流状态，分别将相应的代表实时水流速度的不同频率的电压信号，分别反馈给第一压频转换电路和第二压频转换电路；
26.二、两个压频转换电路接收到水流速度信号后(电压频率信号)，判断水流速度，当水流速度达到设定值后，电路输出高电平信号，两路高电平信号输入至门电路；
27.三、所述门电路中采用或门电路，即两路水流信号有一路或两路都符合设定的要求电路即可正常工作，同时发出高电平信号进入保护电路；
28.四、所述保护电路收到门电路输入的相应的信号后，作出相应的动作，传递给半导体激光器驱动电路、激光电源和单片机主控板；
29.五、半导体激光器驱动电路收到保护电路给出的相关信号，并根据此信号对应的工作状态，执行相应的动作(截止或者驱动激光器工作)；
30.六、单片机主控板收到保护电路的给出的信号后，传递给人机界面；
31.七、保护电路发出的相关信号传递给激光电源，控制激光电源是否正常工作，当水流速度不能满足要求的时候，保护电路控制激光电源切断激光器驱动电路的电源，切断电源后，即使步骤五中激光器驱动电路出现异常，激光器也会得到保护动作；
32.八、操作人员根据人机界面相关提示进行相关操作。
33.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
34.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。


技术特征：
1.半导体双水流保护装置，其特征是：包括安装在半导体激光器进水口和出水口的第一水流计和第二水流计；与第一水流计连接的第一压频转换电路，与第二水流计连接的第二压频转换电路；与所述第一压频转换电路和第二压频转换电路连接的门电路；保护电路；所述保护电路分别连接门电路、激光电源、半导体激光器驱动电路以及单片机主控板。2.根据权利要求1所述的半导体双水流保护装置，其特征在于：所述门电路采用或门电路。3.根据权利要求1所述的半导体双水流保护装置，其特征在于：所述激光电源为220v直流电源。

技术总结
半导体双水流保护装置，涉及大功率半导体激光设备，解决现有半导体激光器在应用过程中存在易损坏且无法修复，同时现有水流计使用成本高等问题。本新型装置包括安装在半导体激光器进水口和出水口的第一水流计和第二水流计；与第一水流计连接的第一压频转换电路，与第二水流计连接的第二压频转换电路；与所述第一压频转换电路和第二压频转换电路连接的门电路；保护电路；所述保护电路分别连接门电路，激光电源、半导体激光器驱动电路以及单片机主控板。本新型中采用水流计作为水流速度检测的工具，在不同的水流速度条件下反馈出不同频率的电压信号，保护电路通过读取此电压信号的频率做出相应的工作状态。做出相应的工作状态。做出相应的工作状态。


技术研发人员：王金录 李钊 朱珠 张坤
受保护的技术使用者：吉林省科英医疗激光有限责任公司
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/10/28