專利名稱：激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及固體激光器，特別是一種用于固體激光器泵浦的激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
固態(tài)激光器最有效的泵浦源是激光二極管(Laser Diode，以下簡(jiǎn)稱LD)。早在1963年，美國(guó)人紐曼就提出了用LD作為固體激光器泵浦源的構(gòu)想，進(jìn)入八十年代，由于量子阱結(jié)構(gòu)激光二極管的出現(xiàn)，激光二極管泵浦固體激光器(DPSSL-Diode Pumped Solid State Laser)研究工作取得了很大的進(jìn)展，人們開始認(rèn)識(shí)到LD代替閃光燈作泵浦源具有效率高、壽命長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。然而LD是否正常運(yùn)行與驅(qū)動(dòng)電源的性能、工作溫度等有著密切的關(guān)系，尤其是工作溫度，對(duì)于LD的壽命、閾值電流、輸出功率、激射波長(zhǎng)等指標(biāo)都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，必須給LD提供高精度和高穩(wěn)定性的工作溫度，才能保證DPSSL具有最大的輸出功率和最小的功率波動(dòng)。因此，激光器工作時(shí)，穩(wěn)定可靠的供電系統(tǒng)和高精度的溫度控制裝置是必需的。
傳統(tǒng)的泵浦用LD多采用供電和溫控分離的兩套電氣系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上也多采用模擬電路的方法，不僅線路復(fù)雜、體積大、功耗大，而且無法采用先進(jìn)的智能控制，也無法實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互。隨著LD的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)的要求越來越多樣化，同時(shí)具備溫度采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和輸出控制能力的智能化控制系統(tǒng)成為研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于開發(fā)一種同時(shí)具備溫度采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)檢測(cè)和輸出控制能力的智能化激光二極管(以下簡(jiǎn)稱LD)泵浦源的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具有體積小、功耗低、易于控制、功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種激光二極管(以下簡(jiǎn)稱LD)泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征是以一片單片機(jī)為控制中心，設(shè)置五個(gè)子功能模塊溫度采集和控制模塊、LD驅(qū)動(dòng)模塊、調(diào)Q電路模塊、人機(jī)交互模塊和LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊，該單片機(jī)統(tǒng)一控制所述的溫度采集和控制模塊、LD驅(qū)動(dòng)模塊、調(diào)Q電路模塊、人機(jī)交互模塊和LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)激光二極管泵浦源智能化工作。
所述的單片機(jī)為ADuc812型號(hào)單片機(jī)，通過植入算法實(shí)現(xiàn)LD驅(qū)動(dòng)信號(hào)和調(diào)Q信號(hào)的觸發(fā)、模糊邏輯溫度控制以及LD電流、能量的采樣、控制和監(jiān)測(cè)，采用頻率為11.0592MHz的晶振與兩個(gè)30pF的電容匹配，構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘發(fā)生電路；復(fù)位電路采用一個(gè)復(fù)位芯片來完成，該復(fù)位芯片在確保電流穩(wěn)定安全的前提下觸發(fā)單片機(jī)復(fù)位接口的電復(fù)位。
所述的溫度采集和控制模塊由溫度傳感器、第四運(yùn)算放大器(以下簡(jiǎn)稱為運(yùn)放)和致冷器組成，溫度傳感器實(shí)時(shí)采樣激光二極管工作的溫度值并轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，傳輸給所述的單片機(jī)，在單片機(jī)內(nèi)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和模糊邏輯計(jì)算，得到的控制量經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成模擬電壓信號(hào)，從模擬輸出端口輸出，經(jīng)第四運(yùn)放跟隨，輸出到致冷器，控制其加熱或致冷的功率，調(diào)節(jié)激光二極管的工作溫度為設(shè)定溫度。
所述的LD驅(qū)動(dòng)模塊包括第三運(yùn)放和LD觸發(fā)電路，LD脈沖觸發(fā)信號(hào)由單片機(jī)的模擬輸出端口，經(jīng)過第三運(yùn)放跟隨后，提供給LD觸發(fā)電路，輸出信號(hào)的大小由上位機(jī)發(fā)出的指令決定。
所述的調(diào)Q電路模塊，由單片機(jī)提供與LD脈沖觸發(fā)信號(hào)相匹配的調(diào)Q信號(hào)。
所述的人機(jī)交互模塊由電平轉(zhuǎn)換芯片和RS-232串行接口和上位機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)顯示。
所述的LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊包括LD電流采集和能量采集兩部分電流采集由LD電流采集點(diǎn)經(jīng)電流采樣保持芯片、第一運(yùn)放與單片機(jī)的輸入端口相連，該單片機(jī)的數(shù)字輸出端口與電流采樣保持芯片連接；能量采集由能量探測(cè)板經(jīng)能量采樣保持芯片和第二運(yùn)放與單片機(jī)的輸入端口相連，該單片機(jī)的數(shù)字輸出端口與能量探測(cè)板連接，向能量探測(cè)板提供復(fù)位信號(hào)。
所述的單片機(jī)，采用模糊控制算法對(duì)所采集的物理量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)激光二極管泵浦源實(shí)行智能控制。
溫度控制模塊的工作主要包括以下幾個(gè)步驟通過溫度傳感器實(shí)時(shí)采集LD的工作溫度并轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)；將模擬電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后輸入到單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并采用事先編好的模糊邏輯控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到用于調(diào)節(jié)溫度的控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)控制致冷器的工作，最終達(dá)到控制被測(cè)物溫度的目的。
上述的模糊邏輯控制算法屬于智能控制的范疇，主要以模糊數(shù)學(xué)和規(guī)則表組成控制決策，適用于難于建模的受控對(duì)象，對(duì)于復(fù)雜的工作環(huán)境和存在未知干擾的情況也能獲得較好的控制效果。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、該LD控制系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊；
2、采用單片機(jī)作為控制核心，不僅功能強(qiáng)大、線路簡(jiǎn)單，也降低了功耗；3、采用模糊控制算法進(jìn)行溫度自動(dòng)控制，與傳統(tǒng)的PID(Proportional-Integral-Derivative，比例積分微分)控制相比，適應(yīng)性強(qiáng)，在工作環(huán)境改變或有較大擾動(dòng)的情況下，也無需手動(dòng)調(diào)節(jié)控制參數(shù)。
4、友好的人機(jī)交互界面，LD工作電流大小方便調(diào)節(jié)，工作狀態(tài)易于監(jiān)測(cè)。


圖1為本實(shí)用新型激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)具體實(shí)施例的電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)軟件主程序流程。
圖4為本實(shí)用新型LD觸發(fā)信號(hào)和調(diào)Q觸發(fā)信號(hào)子程序流程。
圖5為本實(shí)用新型溫度采集與控制子程序流程。
圖6為本實(shí)用新型模糊邏輯控制算法子程序流程。
具體實(shí)施方式
下面以一片ADuc812單片機(jī)芯片為控制中心為實(shí)施例來說明本實(shí)用新型，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
先請(qǐng)參閱圖1和圖2，本實(shí)用新型激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，以一片ADuc812單片機(jī)2為控制中心，設(shè)置五個(gè)子功能模塊溫度采集和控制模塊1、LD驅(qū)動(dòng)模塊3、調(diào)Q電路模塊4、人機(jī)交互模塊5和LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊6，該單片機(jī)統(tǒng)一控制所述的溫度采集和控制模塊1、LD驅(qū)動(dòng)模塊3、調(diào)Q電路模塊4、人機(jī)交互模塊5和LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊6協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)激光二極管泵浦源智能化工作。。
本實(shí)用新型采用的是AD公司的ADuc812型號(hào)單片機(jī)2，ADuc812是全集成的高性能12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它在單個(gè)芯片內(nèi)集成了高性能的自校準(zhǔn)多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)21，兩個(gè)12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)22以及8位微控制器(MCU-Micro controller unit)26，片內(nèi)8KB的閃速/電擦除程序存儲(chǔ)器264，640字節(jié)的閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器267以及256字節(jié)數(shù)據(jù)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器268，均由可編程內(nèi)核261控制，另外MCU26還包括3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器263、看門狗定時(shí)器265、電源監(jiān)視器262和振蕩器266等，并為多處理器接口和輸入/輸出(I/O)擴(kuò)展提供了32條可編程的I/O線25和標(biāo)準(zhǔn)通用異步收發(fā)器(UART-UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter)串行口I/O269等。
ADuc812是一款51系列兼容的單片機(jī)，因此其基本外圍電路可以采用和51類似的電路實(shí)現(xiàn)，為了產(chǎn)生一個(gè)合適的通訊用的波特率，便于和計(jì)算機(jī)通訊，采用頻率為11.0592MHz的晶振與兩個(gè)30pF的電容匹配，構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘發(fā)生電路7；復(fù)位電路的設(shè)計(jì)上，采用一個(gè)專用的MCU復(fù)位芯片ADM1812 8來完成，該ADM1812芯片在確保電流穩(wěn)定安全的前提下觸發(fā)單片機(jī)復(fù)位接口RST上的電復(fù)位。
所述的溫度采集和控制模塊1由溫度傳感器11、第四運(yùn)放13和致冷器12組成，溫度傳感器11實(shí)時(shí)采樣LD工作的溫度值并轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，傳輸給所述的單片機(jī)2，在單片機(jī)內(nèi)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和模糊邏輯計(jì)算，得到的控制量經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成模擬電壓信號(hào)，從模擬輸出端口23輸出，經(jīng)第四運(yùn)放13跟隨，輸出到致冷器12，控制其加熱或致冷的功率，調(diào)節(jié)激光二極管的工作溫度為設(shè)定溫度。
所述的LD驅(qū)動(dòng)模塊3包括第三運(yùn)放31和LD觸發(fā)電路32，LD脈沖觸發(fā)信號(hào)由單片機(jī)2的模擬輸出端口24，經(jīng)過第三運(yùn)放31跟隨后，提供給LD觸發(fā)電路32，輸出信號(hào)的大小由上位機(jī)53發(fā)出的指令決定。
所述的調(diào)Q電路模塊4為常規(guī)調(diào)Q電路，由單片機(jī)2提供與LD脈沖觸發(fā)信號(hào)相匹配的調(diào)Q信號(hào)。
所述的人機(jī)交互模塊5由電平轉(zhuǎn)換芯片51和RS-232串行接口52和上位機(jī)53組成，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)2與上位機(jī)53之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)濕示。
所述的LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊6包括LD電流采集和能量采集兩部分電流采集由LD電流采集點(diǎn)61經(jīng)電流采樣保持芯片62、第一運(yùn)放63與單片機(jī)2輸入端口P1.1相連，該單片機(jī)2的數(shù)字輸出端口P2.7與電流采樣保持芯片62連接；能量采集由能量探測(cè)板64經(jīng)能量采樣保持芯片65和第二運(yùn)放67與單片機(jī)2的輸入端口P1.2相連，該單片機(jī)2的數(shù)字輸出端口P2.1與能量探測(cè)板64連接，向能量探測(cè)板64提供復(fù)位信號(hào)。
所述的單片機(jī)2，采用模糊控制算法對(duì)所采集的物理量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)激光二極管泵浦源實(shí)行智能控制。
所述的ADuc812單片機(jī)2和五個(gè)子模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。
LD驅(qū)動(dòng)模塊3為L(zhǎng)D提供重復(fù)脈沖信號(hào)，由單片機(jī)2提供準(zhǔn)確的時(shí)序，驅(qū)動(dòng)電流的大小可以通過上位機(jī)53接收指令來改變，該LD驅(qū)動(dòng)信號(hào)由ADuc812的模擬接口輸出，經(jīng)過放大環(huán)節(jié)提供給LD。調(diào)Q電路模塊4提供和LD觸發(fā)脈沖相配合的TTL(Transistor-Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯)電平調(diào)Q信號(hào)，也是由單片機(jī)2提供準(zhǔn)確時(shí)序，通過數(shù)字接口輸出。狀態(tài)檢測(cè)模塊6需要采集兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)LD電流和能量值，電流信號(hào)可以從電路中直接采集，能量值由特定的能量探測(cè)板64提供，在電流穩(wěn)定后，由單片機(jī)2發(fā)出采樣信號(hào)，并將采集來的狀態(tài)值通過串行接口顯示在人機(jī)交互界面上，讓工作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)LD的工作狀態(tài)。人機(jī)交互模塊采用ADM202電平轉(zhuǎn)換芯片和RS-232串行接口實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)在上位機(jī)上顯示狀態(tài)參數(shù)并接收控制指令。
本實(shí)施例中溫度傳感器11采用熱敏電阻，溫度的改變會(huì)導(dǎo)致熱敏電阻阻值的變化，與電阻分壓后溫度變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，送給ADuc812的模擬輸入端口P1.0，采集來的溫度值經(jīng)過多路開關(guān)20，再經(jīng)ADC21轉(zhuǎn)換后送入微處理器26，用事先編好的模糊邏輯控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到用于調(diào)節(jié)溫度的控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)通過DAC22轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，從模擬輸出端口DAC0 23輸出，經(jīng)第四運(yùn)放13跟隨，輸出到致冷器12，從而起到溫度控制的作用。
LD驅(qū)動(dòng)模塊3包括第三運(yùn)放31和LD觸發(fā)電路32，LD脈沖觸發(fā)信號(hào)由ADuc8122的模擬輸出端口DACl 24，經(jīng)過第三運(yùn)放31跟隨后，提供給LD觸發(fā)電路32，輸出信號(hào)的大小由上位機(jī)53發(fā)出的指令決定。
調(diào)Q電路模塊4比較簡(jiǎn)單，ADuc812的數(shù)字輸出端口P2.0直接與調(diào)Q電路板4連接，由單片機(jī)ADuc812提供和LD脈沖觸發(fā)信號(hào)相匹配的調(diào)Q信號(hào)。
狀態(tài)檢測(cè)模塊6需要采集LD電流和能量，61為L(zhǎng)D電流采集點(diǎn)，62為電流采樣保持芯片，63為第一運(yùn)放，64為能量探測(cè)板，65為能量采樣保持芯片，67為第二運(yùn)放，ADuc812的模擬輸入端口P1.1用于LD電流的采集，在LD觸發(fā)信號(hào)變成高電平后，延遲大于100μs的時(shí)間，待LD電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)由數(shù)字輸出端口P2.7輸出高電平，觸發(fā)LF398電流采樣保持芯片62，采樣得到的電流值經(jīng)過第一運(yùn)放63跟隨，輸入到ADuc8122的P1.1口。同理，P1.2口用于采集能量值，P2.6口用于觸發(fā)能量采樣保持芯片65，第二運(yùn)放67用于跟隨，不同的是，能量探測(cè)板64需要另外提供一個(gè)復(fù)位信號(hào)，由輸出端口P2.1提供。
人機(jī)交互模塊5，串口269外接ADM202電平轉(zhuǎn)換芯片51，經(jīng)由九針串行接口DB952和上位機(jī)53連接，用于串行通訊。本例采用了四運(yùn)放集成芯片OP481，分別為A、B、C、D四路，分別為第一運(yùn)放63、第二運(yùn)放67、第三運(yùn)放31、第四運(yùn)放13，它們?yōu)槟M信號(hào)的輸入輸出端口提供跟隨，以提高驅(qū)動(dòng)能力。本例采集到的LD電流、能量和溫度信號(hào)通過上位機(jī)53顯示給工作人員，用于檢測(cè)工作狀態(tài)。
系統(tǒng)軟件由主程序、初始化程序和中斷程序等組成。圖3所示是本例的主程序流程圖，在完成ADC/DAC初始化、串口初始化和定時(shí)器的初始化后進(jìn)入循環(huán)，等待定時(shí)器中斷。本系統(tǒng)的主要功能是通過兩個(gè)定時(shí)器中斷程序完成的，定時(shí)器0中斷程序的流程圖如圖4所示，用于發(fā)出重復(fù)頻率20Hz的LD電流觸發(fā)信號(hào)和調(diào)Q信號(hào)，而定時(shí)器1中斷程序用于溫度的采集和控制，流程圖如圖5所示，考慮到溫度是一個(gè)緩變量，本例溫度采樣的時(shí)間間隔為1秒，A/D轉(zhuǎn)換后的采樣值通過數(shù)字濾波算法消除可能附加在數(shù)據(jù)中的各種干擾，接著調(diào)用標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序算出采樣電壓對(duì)應(yīng)的溫度值，送給模糊溫度控制算法子程序，算出控制量輸出到執(zhí)行元件。
圖6所示為本例采用的模糊控制算法流程圖。模糊控制是一種智能化的控制方法，是基于人們?cè)谏a(chǎn)活動(dòng)中積累的一系列經(jīng)驗(yàn)得出控制規(guī)則，運(yùn)用微機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)這些控制規(guī)則，從而代替了人對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制方法。模糊控制具有以下幾個(gè)特點(diǎn)它不需要知道被控對(duì)象或過程的精確數(shù)學(xué)模型；易于實(shí)現(xiàn)對(duì)不確定性系統(tǒng)和強(qiáng)非線性系統(tǒng)的控制；對(duì)被控對(duì)象或過程參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性；對(duì)干擾有較強(qiáng)的抑制能力。在很多應(yīng)用場(chǎng)合，工作環(huán)境有可能出現(xiàn)未知擾動(dòng)，這些因素都會(huì)影響到數(shù)學(xué)模型中的具體參數(shù)，所以我們需要一種魯棒性好的控制方法，不僅對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化適應(yīng)能力強(qiáng)，而且在對(duì)象模型發(fā)生較大改變的情況下，也獲得良好的控制效果，所以選擇了模糊控制的方法。模糊控制器的設(shè)計(jì)包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容(1)確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量；(2)選擇模糊控制器的輸入變量及輸出變量的論域；(3)確立模糊化和非模糊化的方法；(4)設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則。
本例中采用的是二維模糊控制器，也就是兩個(gè)輸入變量誤差e和誤差變化ec，一個(gè)輸出變量控制量u。采樣得到的溫度值與設(shè)定溫度值比較得到誤差，對(duì)誤差求導(dǎo)得到誤差變化，采用二維控制器的目的在于使控制更精細(xì)。本例中確定e的論域?yàn)閇-6，-5，-4，-3，-2，-1，-0，+0，1，2，3，4，5，6]；e的模糊集為[NB，NM，NO，PO，PS，PM，PB]；ec的論域?yàn)閇-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6]；ec的模糊集為[NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB]；u的論域?yàn)閇-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，7]；u的模糊集為[NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB]；上述模糊集當(dāng)中的NB表示負(fù)大，NM表示負(fù)中，NS表示負(fù)小，NO表示負(fù)零，ZE表示零，PO表示正零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大，用這些詞匯來描述輸入輸出量。選擇的詞匯越多，分級(jí)越細(xì)，控制精度越高，但是考慮到算法的實(shí)現(xiàn)，也不宜選擇過多。
根據(jù)控制經(jīng)驗(yàn)得到一系列模糊推理規(guī)則，如ife＝NB and ec＝NB thenu＝PB，這樣共有8×7＝56條，根據(jù)這些規(guī)則可歸結(jié)為一個(gè)模糊關(guān)系R＝U(E×EC)×U可求得U＝(E×EC)·R
解模糊采用加權(quán)平均法，將模糊量U轉(zhuǎn)換成精確量u。
通過上面的模糊化、模糊推理和解模糊的過程，最終得到系統(tǒng)的模糊控制表如下表所示 此控制表放在ADuc812的閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器267中，實(shí)時(shí)控制時(shí)，用查表的方法獲得控制量，這種方法運(yùn)算量小，響應(yīng)速度快，資源開支少。
本實(shí)用新型經(jīng)試用表明本實(shí)用新型激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)具有體積小、功耗低、易于控制、功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征是以一片單片機(jī)(2)為控制中心，設(shè)置五個(gè)子功能模塊溫度采集和控制模塊(1)、LD驅(qū)動(dòng)模塊(3)、調(diào)Q電路模塊(4)、人機(jī)交互模塊(5)和LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)(2)為ADuc812型號(hào)單片機(jī)，通過植入算法實(shí)現(xiàn)LD驅(qū)動(dòng)信號(hào)和調(diào)Q信號(hào)的觸發(fā)、模糊邏輯溫度控制以及LD電流、能量的采樣、控制和監(jiān)測(cè)，采用頻率為11.0592MHz的晶振與兩個(gè)30pF的電容匹配，構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘發(fā)生電路(7)；復(fù)位電路采用一個(gè)復(fù)位芯片(8)來完成，該復(fù)位芯片(8)在確保電流穩(wěn)定安全的前提下觸發(fā)單片機(jī)(2)復(fù)位接口的電復(fù)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度采集和控制模塊(1)由溫度傳感器(11)、第四運(yùn)放(13)和致冷器(12)組成，溫度傳感器(11)實(shí)時(shí)采樣激光二極管工作的溫度值并轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，傳輸給所述的單片機(jī)(2)，在單片機(jī)內(nèi)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和模糊邏輯計(jì)算，得到的控制量經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成模擬電壓信號(hào)，從模擬輸出端口(23)輸出，經(jīng)第四運(yùn)放(13)跟隨，輸出到致冷器(12)，控制其加熱或致冷的功率，調(diào)節(jié)激光二極管的工作溫度為設(shè)定溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的LD驅(qū)動(dòng)模塊(3)包括第三運(yùn)放(31)和LD觸發(fā)電路(32)，LD脈沖觸發(fā)信號(hào)由單片機(jī)(2)的模擬輸出端口(24)，經(jīng)過第三運(yùn)放(31)跟隨后，提供給LD觸發(fā)電路(32)，輸出信號(hào)的大小由上位機(jī)(53)發(fā)出的指令決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)Q電路模塊(4)，由單片機(jī)(2)提供與LD脈沖觸發(fā)信號(hào)相匹配的調(diào)Q信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的人機(jī)交互模塊(5)由電平轉(zhuǎn)換芯片(51)和RS-232串行接口(52)和上位機(jī)(53)組成，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)(2)與上立機(jī)(53)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊(6)包括LD電流采集和能量采集兩部分電流采集由LD電流采集點(diǎn)(61)經(jīng)電流采樣保持芯片(62)、第一運(yùn)放(63)與單片機(jī)(2)輸入端口(P1.1)相連，該單片機(jī)(2)的數(shù)字輸出端口(P2.7)與電流采樣保持芯片(62)連接；能量采集由能量探測(cè)板(64)經(jīng)能量采樣保持芯片(65)和第二運(yùn)放(67)與單片機(jī)(2)的輸入端口(P1.2)相連，該單片機(jī)(2)的數(shù)字輸出端口(P2.1)與能量探測(cè)板(64)連接，向能量探測(cè)板(64)提供復(fù)位信號(hào)。
專利摘要一種激光二極管泵浦源的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以一單片機(jī)為控制中心，包括五個(gè)子功能模塊溫度采集和控制模塊、LD驅(qū)動(dòng)模塊、調(diào)Q電路模塊、人機(jī)交互模塊和LD實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)模塊。采用模糊控制算法對(duì)所采集的物理量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)激光二極管泵浦源實(shí)行智能控制。本實(shí)用新型具有體積小、功耗低、易于控制、功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F13/10GK2862440SQ20062003886
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者趙慰祖, 胡企銓, 吳姚芳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所