專利名稱：半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及設(shè)備的溫度控制，特別是一種半導(dǎo)體激光器的溫度 控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器(簡稱LD)具有體積小、重量輕、輸入電壓小、結(jié)構(gòu)簡 單、壽命長、轉(zhuǎn)換效率高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、使用安全、 易于調(diào)制等有利因素，用其作為干涉測量中的光源，使得干涉測量系統(tǒng) 的集成化、實(shí)用化變?yōu)榭尚?。另一方面，LD的輸出功率與溫度存在一定 的關(guān)系，當(dāng)LD內(nèi)部溫度增加時(shí)，輸出功率也隨之增加。而LD要在干涉測 量領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用，首要任務(wù)是使LD的輸出功率非常穩(wěn)定，如果溫度不穩(wěn) 則可能會(huì)引發(fā)模式跳躍現(xiàn)象，其結(jié)果會(huì)嚴(yán)重影響干涉場質(zhì)量。為了使干 涉測量達(dá)到優(yōu)良的精度，必須對(duì)LD的內(nèi)部溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。因此， 對(duì)LD的內(nèi)部溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，有著非常重要的意義。目前，對(duì)LD進(jìn)行溫度控制還需要解決的問題有測溫電路對(duì)溫度的監(jiān)測精度不高，主要是測溫的電橋電阻分流引起的；TEC驅(qū)動(dòng)電路常采用MOS管組成的電橋，但這需要解決開關(guān)過程中的直通等問題，因此往往設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，該系 統(tǒng)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單，快速、準(zhǔn)確地顯示和控制半導(dǎo)體激光器的溫度，能 自動(dòng)斷電保護(hù)的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，其特征是包括報(bào)警保護(hù)電路、按 鍵顯示電路、單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感電路、光電隔離電路和 熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路，其各個(gè)部分的連接關(guān)系為所述的報(bào)警保護(hù)電路、按鍵顯示電路、AD轉(zhuǎn)換電路和光電隔離電路都與單片機(jī)相連，所述的AD轉(zhuǎn)換電路的另一端與所述的溫度傳感電路相連，所述的光電隔離電路的另一端與所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路相 連，所述的溫度傳感電路和熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路與一半導(dǎo)體激光器相連；所述的溫度傳感電路內(nèi)部的連接關(guān)系如下第二電阻的一端接+ 5v電壓，第二電阻另一端與所述的半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的熱敏電阻的一端和雙電壓放大器的第一運(yùn)算放大器的正向輸入端的節(jié)點(diǎn)相連，該熱敏電阻的另一端接地；第三電阻的一端接+ 5v 電壓，另一端接第一電位器與第二運(yùn)算放大器的正向輸入端的節(jié)點(diǎn)，第 一運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端與該運(yùn)算放大器的輸出端相連后再接第三 運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端，該負(fù)向輸入端經(jīng)第八電阻與該第三運(yùn)算放大 器的輸出端相連，所述的第二運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端與輸出端相連后 再接第三運(yùn)算放大器的正向輸入端；該正向輸入端通過第七電阻接地； 所述的第三運(yùn)算放大器的輸出端連接到所述的AD轉(zhuǎn)換電路； 所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的連接關(guān)系如下電橋驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端和連接光電隔離電路的輸出端；VSS端接+5v電壓，Vs端接+ 8v電壓，ISEN A端接第二電位器的一端，該電位 器的中間抽頭接地；所述的電橋驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端OUT1和OUT2分別 經(jīng)第一電感和第二電感接所述的半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的熱電制冷器；第一 電感和第二電感與半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的熱電制冷器的節(jié)點(diǎn)分別經(jīng)第八 電容和第九電容接地。所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路的電橋驅(qū)動(dòng)芯片為L298，或LMD18200心片。溫度傳感電路檢測半導(dǎo)體激光器的溫度，將其轉(zhuǎn)換為電壓量，通過 AD轉(zhuǎn)換電路之后進(jìn)入單片機(jī)；由單片機(jī)根據(jù)檢測的溫度數(shù)據(jù)和用戶設(shè) 定的溫度參數(shù)通過程序計(jì)算來產(chǎn)生脈寬驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該脈寬驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過 光電隔離電路之后，輸送到熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路，從而控制半導(dǎo)體激光 器內(nèi)部的熱電制冷器，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器溫度的自動(dòng)控制。本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下所述的溫度傳感電路中采用了電壓放大器LM358組成的電壓跟隨 器進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，從而提高了溫度檢測的精度；所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路中采用電橋驅(qū)動(dòng)芯片L298或者 LMD18200，它使熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路更加簡單、穩(wěn)定；系統(tǒng)中附有報(bào)警保護(hù)電路，它在激光器溫度過高時(shí)通過蜂鳴器報(bào)警 并切斷電源，能有效的保護(hù)半導(dǎo)體激光器的安全。采用單片機(jī)控制，可快速、準(zhǔn)確地顯示和控制半導(dǎo)體激光器的溫度
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖；圖中Ul—報(bào)警保護(hù)電路U2 —按鍵顯示電路U3 —單片機(jī)U4—AD轉(zhuǎn)換電路U5 —溫度傳感電路U6 —光電隔離電路U7 —熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路LD—半導(dǎo)體激光器圖2為本實(shí)用新型溫度傳感電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型單片機(jī)程序流程圖。
具體實(shí)施方式
先請(qǐng)參閱圖1，圖1為本實(shí)用新型半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)的實(shí) 施例的方框圖，由圖可見，本實(shí)用新型半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，由報(bào)警保護(hù)電路U1、按鍵顯示電路U2、單片機(jī)U3、 AD轉(zhuǎn)換電路U4、 溫度傳感電路U5、光電隔離電路U6和熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路U7構(gòu)成，其各個(gè)部分的連接關(guān)系為所述的報(bào)警保護(hù)電路U1、按鍵顯示電路U2、 AD轉(zhuǎn)換電路U4和 光電隔離電路U6都與單片機(jī)U3相連，所述的AD轉(zhuǎn)換電路U4的另一 端與所述的溫度傳感電路U5相連，所述的光電隔離電路U6的另一端 與所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路U7相連，所述的溫度傳感電路U5和熱 電制冷器驅(qū)動(dòng)電路U7與一半導(dǎo)體激光器LD相連；所述的溫度傳感電路U5內(nèi)部的連接關(guān)系如圖2所示，第二電阻R2、 熱敏電阻R6、第三電阻R3和第一電位器R5連在一起構(gòu)成一個(gè)電橋。 所述的第二電阻R2的一端接+ 5v電壓，該第二電阻R2的另一端與所 述的半導(dǎo)體激光器LD內(nèi)部的熱敏電阻R6和雙電壓放大器的第一運(yùn)算 放大器Q7A的正向輸入端3的節(jié)點(diǎn)相連，所述的熱敏電阻R6的另一端 接地；第三電阻R3的一端接+ 5v電壓，另一端接第一電位器R5與雙 電壓放大器的第二運(yùn)算放大器Q7B的正向輸入端5的節(jié)點(diǎn)相連，第一 電位器R5的另一端接地；第一運(yùn)算放大器Q7A的負(fù)向輸入端2與該運(yùn) 算放大器Q7A輸出端1相連后再接第三運(yùn)算放大器Q8的負(fù)向輸入端 10，該負(fù)向輸入端10經(jīng)第八電阻R8與該第三運(yùn)算放大器Q8的輸出端 9相連，所述的第二運(yùn)算放大器Q7B的負(fù)向輸入端6與輸出端7相連后 再接第三運(yùn)算放大器Q8的正向輸入端12;該正向輸入端12通過第七 電阻R7接地；所述的第三運(yùn)算放大器Q8的輸出端9連接所述的AD 轉(zhuǎn)換電路U4。由雙電壓放大器Q7構(gòu)成的阻抗變換器，起到隔離測溫 電路和放大濾波電路的作用。所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路U7內(nèi)部的連接關(guān)系如圖3所示電橋驅(qū)動(dòng)芯片Q5的輸入端IN1和IN2接所述的光電隔離電路U6 的輸出端；Vss端接+ 5v電壓，Vs端接+ 8v電壓，ISENA端接第二電位器R10的一端，該第二電位器RIO的中間抽頭接地；所述的電橋驅(qū)動(dòng)芯片Q5的輸出端OUT1和OUT2分別經(jīng)第一電感Ll和第二電感L2 接半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的熱電制冷器P5;第一電感L1和第二電感L2與 半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的熱電制冷器P5的節(jié)點(diǎn)分別經(jīng)第八電容C8和第九 電容C9接地。在本實(shí)施例所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路U7的電橋驅(qū)動(dòng)芯片為 L298芯片。溫度傳感電路U5檢測半導(dǎo)體激光器LD的溫度，將其轉(zhuǎn)換為電壓量，通過AD轉(zhuǎn)換電路U4之后進(jìn)入單片機(jī)U3;由單片機(jī)U3根據(jù)檢測到的溫度數(shù)據(jù)和已設(shè)定的溫度參數(shù)來產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，該脈寬調(diào)制信號(hào)通過光電隔離電路U6之后，接到熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路U7，從而控制熱電制冷器，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器溫度的自動(dòng)控制。同時(shí)單片機(jī)U3實(shí)時(shí)比較監(jiān)測到的溫度和設(shè)定的最大溫度值， 一旦監(jiān)測到的溫度超過設(shè)定的最大溫度值，立即通過報(bào)警保護(hù)電路U1的蜂鳴器報(bào)警，并切斷電源，保護(hù)激光器的安全。調(diào)節(jié)第一電位器R5可以設(shè)定輸出到半導(dǎo)體制冷器的電流大小。脈寬調(diào)制控制量通過橋式驅(qū)動(dòng)芯片Q5控制半導(dǎo)體激光器內(nèi)的熱電制冷器P5的電流大小和方向，從而控制半導(dǎo)體激光器的溫度。圖4為單片機(jī)程序流程圖，上電之后，單片機(jī)U3開始工作并初始化，啟動(dòng)鍵盤掃描程序，用戶由鍵盤U2輸入設(shè)定半導(dǎo)體激光器LD的工作溫度值T0和最大溫度值T1;接著啟動(dòng)溫度采集程序，接收由AD轉(zhuǎn)換電路U4傳來的數(shù)據(jù)，獲得采集溫度T2;然后判斷采集溫度T2是否越限(即T2〉T1 ),如果采集溫度T2高于設(shè)定的最大溫度值T1，則調(diào)用報(bào)警保護(hù)程序，由報(bào)警保護(hù)電路Ul產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；若在正常溫度范圍內(nèi)，則調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序，根據(jù)設(shè)定的工作溫度值T0和檢測的溫度值T2的比較，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)，通過該脈寬調(diào)制信號(hào)來控制半導(dǎo)體的溫度；延遲0.5秒后，繼續(xù)采集溫度、產(chǎn)生控制信號(hào)， 從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器溫度的自動(dòng)控制。經(jīng)試用表明，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，快速、準(zhǔn)確地顯示和控制 半導(dǎo)體激光器的溫度并且能自動(dòng)斷電保護(hù)的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1、一種半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，其特征是包括報(bào)警保護(hù)電路(U1)、按鍵顯示電路(U2)、單片機(jī)(U3)、AD轉(zhuǎn)換電路(U4)、溫度傳感電路(U5)、光電隔離電路(U6)和熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路(U7)，其各個(gè)部分的連接關(guān)系為所述的報(bào)警保護(hù)電路(U1)、按鍵顯示電路(U2)、AD轉(zhuǎn)換電路(U4)和光電隔離電路(U6)都與單片機(jī)(U3)相連，所述的AD轉(zhuǎn)換電路(U4)的另一端與所述的溫度傳感電路(U5)相連，所述的光電隔離電路(U6)的另一端與所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路(U7)相連，所述的溫度傳感電路(U5)和熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路(U7)與一半導(dǎo)體激光器(LD)相連；所述的溫度傳感電路(U5)內(nèi)部的連接關(guān)系如下第二電阻(R2)的一端接+5v電壓，該第二電阻(R2)的另一端與所述的半導(dǎo)體激光器(LD)內(nèi)部的熱敏電阻(R6)和雙電壓放大器的第一運(yùn)算放大器(Q7A)的正向輸入端(3)的節(jié)點(diǎn)相連，所述的熱敏電阻(R6)的另一端接地；第三電阻(R3)的一端接+5v電壓，另一端接第一電位器(R5)與雙電壓放大器的第二運(yùn)算放大器(Q7B)的正向輸入端(5)的節(jié)點(diǎn)相連，第一電位器(R5)的另一端接地；第一運(yùn)算放大器(Q7A)的負(fù)向輸入端(2)與該運(yùn)算放大器(Q7A)輸出端(1)相連后再接第三運(yùn)算放大器(Q8)的負(fù)向輸入端(10)，該負(fù)向輸入端(10)經(jīng)第八電阻(R8)與該運(yùn)算放大器(Q8)的輸出端(9)相連，所述的第二運(yùn)算放大器(Q7B)的負(fù)向輸入端(6)與輸出端(7)相連后再接第三運(yùn)算放大器(Q8)的正向輸入端(12)；該正向輸入端(12)通過第七電阻(R7)接地；所述的運(yùn)算放大器(Q8)的輸出端(9)連接到所述的AD轉(zhuǎn)換電路(U4)；所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路(U7)內(nèi)部的連接關(guān)系如下電橋驅(qū)動(dòng)芯片(Q5)的輸入端IN1和IN2接所述的光電隔離電路(U6)的輸出端；Vss端接+5v電壓，Vs端接+8v電壓，ISEN A端接第二電位器(R10)的一端，該第二電位器(R10)的中間抽頭接地；所述的電橋驅(qū)動(dòng)芯片(Q5)的輸出端OUT1和OUT2分別經(jīng)第一電感(L1)和第二電感(L2)接半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的熱電制冷器(P5)；第一電感(L1)和第二電感(L2)與半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的熱電制冷器(P5)的節(jié)點(diǎn)分別經(jīng)第八電容(C8)和第九電容(C9)接地。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，其特征在 于所述的熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路(U7)的電橋驅(qū)動(dòng)芯片為L298，或 LMD18200芯片。
專利摘要一種半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，由報(bào)警保護(hù)電路、按鍵顯示電路、單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感電路、光電隔離電路和熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路組成。溫度傳感電路檢測半導(dǎo)體激光器的溫度，將其轉(zhuǎn)換為電壓量，通過AD轉(zhuǎn)換電路之后進(jìn)入單片機(jī)；由單片機(jī)根據(jù)檢測到的溫度數(shù)據(jù)和已設(shè)定的參數(shù)來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過光電隔離電路之后，接到熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路，從而控制熱電制冷器的工作，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器溫度的自動(dòng)控制。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，快速、準(zhǔn)確地顯示和控制半導(dǎo)體激光器的溫度并且能自動(dòng)斷電保護(hù)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D23/20GK201084032SQ20072007447
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者軍 周, 張壽棋, 樓祺洪, 董景星, 魏運(yùn)榮 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所