AQS系列数字Q驱动器使用说明书.doc

欢迎您使用苏州镭射光电科技有限公司生产的
AQS系列声光Q开关驱动器！

为确保驱动器能够安全、正常、高效地为您工作，在使用Q系列Q开关驱动器之前,请您务必仔细阅读本手册。
本手册适用于Q系列标准产品。对于用户有特殊要求的特制产品，请仔细阅读手册中另附的特别说明。
请您打开包装箱，核对随机附件。
使用手册 一份
电源线 一根
15芯计算机针式插头 一只
射频线 一根

目 录
1. 简介………………………………………………………………………………………………….2
2. 安装及操作说明…………………………………………………………………………………..3
3. 控制面板及对外接口………………………….………………………………………………….6
3.1. 控制面板……………………………………………………………………………………6
3.1.1.数码窗…………………………………………………………………………………6
3.1.2.RUN/STOP(运行)指示灯…………………………………………………………………6
3.1.3.ALARM（报警）指示灯…………………………………………………………………6
3.1.4.M1、M2、M3 指示灯……………………………………………………………………6
3.1.5.按键说明…………………………………………………………………………………6
3.2. 对外接口……………………………………………………………………………………7
3.2.1.外控接口的定义及应用…………………………………………………………………8
3.2.2.与上位机的通信…………………………………………………………………………11
4. 结构及工作原理………………………………………………………………………………….12
4.1. Q开关元件的工作原理………………………………………………………………12
4.2. 控制方式……………………………………………………………………………………12
4.2.1. M1控制方式………………………………………………………………………………12
4.2.2. M2控制方式………………………………………………………………………………14
4.2.3. M3控制方式………………………………………………………………………………14
4.2.4. M4控制方式………………………………………………………………………………15
4.2.5. M5控制方式………………………………………………………………………………15
4.3.调制脉冲及出光控制有效电平的设置……………………………………………………………16
4.4.保护逻辑……………………………………………………………………………………16
5. 异常现象释疑……………………………………………………………………………………17
联系方法………………………………………………………………………………………………….18

1. 简介
1.1. 概述
Q系列声光Q开关驱动器是本公司精心设计的高品质的声光Q开关（Acousto-Otipc Q-switch）驱动电源，内部由多个单片机进行控制。它能接受外部的控制信号，产生带调制的射频信号输出到Q开关元件，从而对固体YAG激光进行开、关控制和波形调制。凭借着独特的控制方式和调制技术，Q系列声光Q开关驱动器高频功率稳定，工作可靠性高，关断激光功率大。驱动器包括AQS2750A、AQS2775A；AQS2750B、AQS2775B；AQS2750C、AQS2775C；AQS2750D、AQS2775D等型号，其中
1) B系列较A系列更加小巧便捷，去掉了按键显示功能，通过EPP并口线与计算机连接，有计算机直接控制驱动器参数。
2) C系列较A系列更加小巧便捷，去掉了按键显示功能，通过USB线与计算机连接，有计算机直接控制驱动器参数。
3) D系列较A系列，增加了旋转开关，利用旋转开关可以更加快速地加减内部调制频率的变化。
驱动器的射频输出功率稳定好，输出波形失真很小，驱动阻抗（50Ω）相匹配的Q开关元件时，驻波比小于1.2。驱动器内软件集成了功能强大的多种控制方式，还有功能完善和配置方便的外部接口。因而，能适应不同的材料进行打标、雕刻、切割等应用，具有极强的通用性。
本驱动器的具有独特的首脉冲抑制功能（如M1控制方式），它能缓慢地“打开”声光Q开关，有效地抑制第一个调制脉冲释放的峰值激光功率，消除标刻加工中常见的俗称为“火柴头”的现象，使每一个标刻点的深度更均匀；首脉冲抑制的时间可由用户根据需要设置。驱动器配置有测试功能，能脱离上位机独立地工作，（)这使得对光路的测试和调整更方便。驱动器结构紧凑，参数设置、操作简单快捷。驱动器有丰富的功能及接口信号，操作界面方便。
诸多优点使得Q系列声光Q开关驱动器广泛应用于激光打标、雕刻、切割等激光加工领域，以及激光演示、激光医疗等设备。

1.2. 型号说明
AQS 27 50 A X

供电方式代码(缺省:AC220V, L:AC110V)
设计序号(A,B,C,D……)
输出最大功率（例如50代表50W）
谐振频率（例如27代表27MHZ）
产品系列代码（AQS系列）

1.3. 主要性能和技术指标
1) 驻波比小于等于： 1.2 。
2） 输入电网电压可选：(订货时声明)
AC220V ±15% 或 AC110V ±15% 。
3)接受标准TTL电平作出光控制信号，出光有效电平(高/低)可设定。
4） M1，M2，M3，M4，M5五种控制方式可选择。其中M1具有首脉冲功能；M2适用于打点；M3具有首脉冲功能，适用于打点；M4适用于器件打深；M5适用于器件打黑。
5） 调制脉冲可由内部产生或外部输入，调制脉冲重复频率和释放时间可调。
6） 机内有过热保护、射频输出端短路/开路保护、外控保护等功能，有一报警信号输出到外控口。
7） 射频输出包络线下降时间小于120纳秒（开激光），上升时间小于700纳秒（关激光）。
2. 安装及操作说明
2.1. 安装条件
驱动器驱动器面板尺寸符合标准的2U机箱相应尺寸。安装时请给驱动器提供良好的通风散热条件。驱动器侧面通风散热空间的宽度不小于5cm，驱动器上方通风散热空间的高度不小于5cm（勿将重物压于驱动器上方！），后面空间的深度不小于15cm。要保持驱动器表面清洁和干燥。
2.2. 电气安装连线
1) 接地：驱动器机壳通过电源插座或接地螺柱的引出线接大地。要求遵守电气安全操作规程，保证机壳可靠接地。
2) 电源：用截面积≥1平方毫米的多股铜芯线电缆从电源插座正确接入电源。注意：Q系列Q开关驱动器有AC220和AC110两种供电方式。接线错误将导致驱动器损坏！
3) 保险管：电源保险管为2A。
4) 外控接口：15芯计算机孔式插座。用随机附件--15芯计算机针式插头连接外控信号线。用户可以根据自己的控制方式来配置外控接口。
5) 外保护接点：外控接口的8、15脚。为保护Q开关元件，用户可将Q开关元件上的热敏开关触点（温度正常时接通）或水保护触点（水压正常时接通）接到外控保护接点上。或者，不采用外保护接点时，直接把外控保护接点短接。
注：外保护接点须接至无源触点或直接短接。
6) 射频输出插座：必须用Q9插头和阻抗50欧的射频同轴电缆做好连接线，将输出端连接到Q开关元件上。
注意：要保证阻抗匹配，连接可靠。否则，射频反射过大将使驱动器处于保护状态，长时间易导致驱动器损坏！
图一：应用接线示意图
2.3. 操作流程说明
驱动器与上位机连接之前，请按以下流程进行测试和调整。
1） 按第3.2.节要求完成电气安装连线。
2） 进入功能菜单中,选择控制方式P00X(M1、M2、M3、M4或M5)，选择出光有效电平、数字调制/模拟调制A00X，设置首脉冲抑制宽度FXXX、落笔延时bXXX、释放时间dXX。或使用默认参数/设置：P001、b000、F150、d06、A003、L001、5.0KHZ。
3） 在确保Q开关已有冷却水流通的前提下，合上电源总开关，电源指示灯亮。上电时处于RUN状态(“RUN”灯亮)，按RUN/STOP键切换到STOP状态(“RUN”灯灭)，然后按TEST键进入测试状态(“TEST”灯亮)，应出光；再按TEST键返回STOP状态(“TEST”灯灭)，应不出光。
4） 将驱动器与上位机连接，按RUN/STOP键切换为RUN状态（“RUN”灯亮），由上位机控制驱动器运行。
3. 控制面板及对外接口
3.1.1. 数码窗
4位LED数码显示窗：显示内部调制频率或菜单选项。
3.1.2. RUN/STOP(运行)指示灯
指示运行状态。RUN为运行状态，在此状态下，指示灯亮，驱动器受外部输入的信号控制，输出相应的调制射频信号。STOP为锁光状态，此时指示灯灭，驱动器不受外部输入信号的控制，强制发出“关断”命令（无调制射频输出），Q开关工作在关断状态。此时，驱动器输出射频功率最大。
3.1.3. ALARM（报警）指示灯
当驱动器出现过热、反射较大或外保护接点断开时，保护单元动作，报警（ALARM）指示灯亮，此时，无射频信号输出。
3.1.4. M1、M2、M3指示灯
M1灯亮，处于M1控制方式；M2灯亮，处于M2控制方式；M3灯亮，处于M3控制方式；M1、M2灯同时亮，处于M4控制方式；M2、M3灯同时亮，处于M5控制方式。
3.1.5. 按键说明
△、▽—内部调制脉冲频率及参数的增、减键。用这两个键可在RUN、STOP、TEST状态下改变调制脉冲的重复频率。频率在0.20KHZ~50.0KHZ的范围可调。进入菜单选项后，用这两个键可改变参数及选项的设置。
SELECT—菜单选择键。在STOP（锁光）或TEST（测试）状态下按此键可进入功能菜单。进入菜单状态后，有下列开放的选项：
1) P001~P005：对应M1~M5控制方式(M4用于打深处理、M5用于打黑处理)；
2) bXXX: XXX代表0~999μS，落笔延时。
3) FXXX：XXX代表50~999μS，首脉冲缓下降时间。
4) dXX：XX代表2~20μS，即释放时间，输出激光脉宽。
5) A000~A003：A000-低电平有效、外部模拟电压设定，面板按键失效；
A001-低电平有效、面板按键设定、数据通信设定；
A002-高电平有效、外部模拟电压设定，面板按键失效；
A003-高电平有效、面板按键设定、数据通信设定。
参见“5.4.调制脉冲及出光控制有效电平的设置”节。
6) ⑥L000~L002：锁定及恢复出厂参数，需密码进入。
a. 处于闭锁状态时，显示L000，当前菜单中其它项不可改。需开锁时如下操作：处于“L000”项时，按SAVE/ENTER键确认，待出现“- - - -”字样后，依次按密码键：△→▽→SELECT→SAVE/ENTER则自动转为开锁状态L001。
b. 处于开锁状态时，显示L001，当前菜单中其它项可改。需闭锁时如下操作：处于“L001”项时，按SAVE/ENTER键确认，待出现“- - - -”字样后，依次按密码键：△→▽→SELECT→SAVE/ENTER则自动转为闭锁状态L000。
c. 需恢复出厂参数时，使功能菜单处于“L002”项，按SAVE/ENTER键确认，待出现“- - - -”字样后，依次按密码键：△→▽→SELECT→SAVE/ENTER则自动恢复出厂参数并退出功能菜单。
出厂配置(默认)参数为：P001、b000、F150、d06、A003、L001。
数字（内部）调制频率为5.00KHZ。
SAVE/ENTER—保存/确认键。按下此键可将“调制频率”及“菜单选项”的当前设置保存，作为下次上电默认的设置。
RUN/STOP—运行/锁光状态切换键。RUN状态时，按此键切换为STOP状态。测试状态时，此键无效。上电默认为RUN状态。
TEST——测试功能键。测试状态是为了方便用户将驱动器与上位机脱离单独进行测试而设置的状态。STOP状态下，按此键切换为测试状态。RUN状态下，此键无效。测试状态下，可进入功能菜单改变参数及选项。
3.2. 对外接口
3.2.1. 外控接口的定义及应用

图二：外控接口应用接线图
驱动器设有外控接口，接收外部输入信号并向外部输出保护信号，外控接口由一只15芯计算机针式插头引出，图二为外控接口应用接线图。外控接口的脚号及定义见表一。
两种接法举例：
①外控接口接线方式一如图三a所示。进入功能菜单中,选择任意控制方式P00X(M1、M2或M3)，设置首脉冲抑制宽度FXXX、落笔延时bXXX、释放时间dXX，选择出光有效电平、数字调制/模拟调制为A003，如：P001、b000、F150、d06、A003。面板调制频率设为5.0KHZ。

图三a：使用面板设置调制频率时的外控接口接线
②外控接口接线方式二如图三b所示。进入功能菜单中,选择控制方式P001（M1），设置首脉冲抑制宽度FXXX、落笔延时bXXX、释放时间dXX，如：P001、b000、F150、d06。用短路片短接主控板上的JP3插针，设备将自动接收外控口输入的调制脉冲信号。

图三b：使用外控口输入调制脉冲时的外控接口接线

图三c：使用外控口数据同步通讯控制时的外控接口接线
表一：外控接口的脚号及定义
脚号
定义
说明
8、15
外控接点
8 外控允许+
15 外控允许-
8、15脚短接时，驱动器正常工作；8、15脚断开时，驱动器工作在保护状态，无射频输出。
7
ALARM
报警输出信号
正常时，7脚输出TTL高电平；报警时，7脚输出TTL低电平。
1、9
外部调制脉冲输入
1、外调制+
9、外调制-
需外调制脉冲时使用，输入电平为TTL电平（出光时间为G7的导通时间），用短路片短接主控板上的JP3插针, JP5插针的2、3脚（靠近JP6的一侧）方可。
3、10
模拟调制脉冲频率外设定输入。
3、 模拟电压-
10、模拟电压+
信号幅值为0.1-5.0V，对应频率为：1.0-50.0KHZ。可从3、10脚输入电压。（不推荐使用此设定）
14
出光控制信号+
计算机的出光控制信号可由14脚、6脚接入，14脚接正，6脚接负，输入为TTL电平。
4、11
13、6
外部电源
4、11 外部电源+
13、6 外部电源-
11、13（/6）脚提供了一组+5V的电源供外控口接线使用。最大输出电流不允许超过150mA。
5、12
5、 同步信号
12、数据信号
同步信号SYN、数据信号DATA可用于与上位机通讯，具体通讯协议及使用方法可向本公司相关人员咨询。
注：要求输入的控制信号为标准TTL电平。如输入其它电平的信号时，流经各光耦二极管的电流须满足：
（1）导通时，电流大于5mA并小于10mA；
（2）截止时，电流小于0.1mA。

3.2.2. 与上位机的通信
以13脚为地，利用“5”和“12”信号引脚可进行串行同步通信实现重复调制频率、落笔延时、首脉冲宽度、释放时间等参数设定，每次可进行上述任意一种参数设定。上位机以串行同步方式发送数据到下位机，下位机收到合法数据立刻使数据有效，无返回应答。通信接口使用的3根信号线分别是：“引脚13”COM--地线；“引脚5”--同步；“引脚12”--数据。平时同步、数据信号均为高电平，同时为低电平大于100ms作为数据传送启始信号,数据帧长32bit，同步信号周期40ms以上，占空比0.5。同步信号上升沿发送端改变数据信号,同步信号下降沿由接收端读取数据信号，高位在前，低位在后。
4. 结构及工作原理
4.1. Q开关元件的工作原理
声光Q开关（Acousto-Otipc Q-switch）是激光光学系统中一个重要的光学器件，它通过阻断或不阻断光的谐振通道来抑制或允许激光脉冲产生（参阅图四）。

图四：Q开关工作机理示意图

4.2. 控制方式
4.2.1. M1控制方式
M1方式是一种带有Q调制功能和首脉冲抑制的控制方式，通过菜单的P001项可将当前控制方式设定为M1方式。在出光控制信号(图五中为低电平)有效期间，驱动器输出的射频信号会自动迭加上一串调制脉冲信号进行波形调制。T2为调制脉冲周期，T3为释放时间，T1为首脉冲抑制宽度。其中，T1包括落笔延时Tb及首脉冲缓下降时间Tf两部分(参阅图六)。选择“数字调制”时，调节面板上的△、▽键即可以改变调脉制冲的重复频率。通过菜单的bXXX项可设定落笔延时Tb， FXXX项可设定首脉冲缓下降时间Tf，dXX项可设定释放时间T3。释放时间T3在2~20uS范围可调（其中20uS时调制频率最高可到约35.0KHZ）。调节T2时，Tb、Tf、T3不改变。
出厂默认配置为：T2=5.0KHZ,T3=6uS,Tb=0,Tf=150μS。

图五：M1控制方式（低电平出光）
图六：首脉冲抑制宽度（低电平出光）
在出光控制信号有效之前，射频信号施加了相对长的时间，因而宝石棒内积累了相对多的能量，因此，第一个激光脉冲的峰值功率比后序脉冲的高得多，第一个烧蚀点深度也比后序的深得多，出现俗称“火柴头”的现象。
因此，Q系列驱动器引入首脉冲抑制功能。从出光控制信号有效的第一个沿起，射频包络线在T1时间内线性下降（图六），使Q开关元件“缓慢”打开，抑制第一个激光脉冲的峰值功率，使首脉冲的峰值功率跟后续脉冲的相等，消除“火柴头”现象，使标刻深度均匀。
4.2.2. M2控制方式
M2是一种射频输出信号跟随出光控制信号的控制方式(参阅图七)。图十六中控制信号的出光有效电平为低电平。对于M2方式，射频输出信号快速跟随控制信号。射频包络线下降时间不大于120nS，上升时间小于700nS。
图七：M2方式（低电平出光）
4.2.3. M3控制方式
M3方式是一种较特殊的控制方式。
M3的控制时序见图八，图中出光有效信号设置为低电平。从每一个出光有效信号前沿起，射频信号包络线在t1时间(首脉冲抑制宽度)内缓慢下降，而后维持于出光状态直至控制信号变为无效电平。控制信号一旦变为无效电平，射频信号迅速出现并维持至控制信号再变为有效电平。M3方式经常应用于塑料和木材等材料的加工场合。
图八：M3控制时序图（低电平出光）
4.2.4. M4控制方式
M4方式与M1方式相似，它的参数设定适用于器件打深。
出厂默认配置为：T2=2.0KHZ,T3=4uS,Tb=0,Tf=150μS。

4.2.5. M5控制方式
M5方式与M1方式相似，它的参数设定适用于器件打黑。
出厂默认配置为：T2=20.0KHZ,T3=10uS,Tb=0,Tf=150μS。

4.3. 调制脉冲及出光控制有效电平的设置
内部调制脉冲由主控板上的CPU产生。调制脉冲的重复频率（调制频率）可由面板上的“△、▽”键来改变或通过外控口通讯信号来设定，又称“数字调制”；也可由外控接口（3、10脚）输入电压，线性地调节调制脉冲（参阅表一）, 又称“模拟调制”，输入电压为5.0V时对应调制频率50.0KHZ。低、高电平有效指出光控制信号（外控口14脚）对应出光时段的有效电平（如图九）。
通过菜单A001~A003项可选择采用“数字调制”或“模拟调制”，选择“低电平有效”或“高电平有效”。出厂时默认设置为A003（高电平有效、数字调制）

图九：低、高电平分别有效时的输出波形
4.4. 保护逻辑
当射频单元内部过热、射频反射较大或外保护接点开路时，保护单元动作，保护逻辑将封锁射频输出，以保护射频单元的安全，同时报警指示灯（ALARM）亮，向外控口输出报警信号。
4.4.1. 超温保护
由于某种原因造成驱动器内部温度升高达到70℃±5℃时，驱动器自动关断输出，并在外控口输出一TTL低电平保护信号，同时显示故障码“E002”。
4.4.2. 外控保护
本机在外控口预留一对外控保护接点（参阅图三），保护接点短接时，驱动器正常工作；保护接点断开时，驱动器工作在保护状态，无射频输出，并在外控口输出一TTL低电平保护信号，同时显示故障码“E001”。用户可以将Q开关元件上热敏开关的常闭触点接到外控保护接点，在Q开关元件因过时进行保护。
4.4.3. 反射保护
当本机射频输出口的阻抗不匹配，造成射频反射较大时(如输出端短路/开路)，射频输出自动关断，并在外控口输出一TTL低电平保护信号，同时显示故障码“E004”。
5. 异常现象释疑
用户如发现机器有异常现象，可参阅下表进行检查和处理，涉及机内任何部件的调整，应获得代理商或本公司技术部门的指导。
异常现象
原因
处理方法
1．电源指示灯不亮
（1）AC220V未连好
(2）指示灯坏
（3）电源插座保险断
接好电源线
更换电源开关
更换保险
2．保护指示灯亮，显示故障代码“E00X”,且无射频输出
（1）E001--外控保护,外保护接点断开
（2）E002--超温保护,内部过热，保护单元动作
（3）E004--反射保护,Q元件与驱动器不匹配,或两者的连接不可靠，或输出端有短路，引起反射过大导致内部保护单元动作
检查外保护接点
改善散热条件

测驻波比
检查射频连接线缆
请向本公司咨询
3．运行指示灯亮,无射频输出
无效的出光控制信号
无效的控制方式设置
检查出光控制信号脉冲
检查控制方式的设置
4．加工图文错乱
出光有效电平设置错误
重新设置出光有效电平
5．可关断激光功率偏小
（1）Q开关元件有问题
（2）输出射频功率偏小
（3）Q元件与驱动器不匹配
检查Q开关
检查12V直流开关电源输出电压的大小
6．激光脉冲峰值功率偏小
（1） 激光平均功率偏小
（2）Q开关元件有问题
调节光路
检查Q开关元件