一種半導體激光器溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種溫度控制系統(tǒng)，具體涉及一種半導體激光器的溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著信息技術的迅速發(fā)展，半導體激光器已經(jīng)廣泛地應用于光纖通信、光纖傳感和激光雷達等領域。由于激光器的輸出波長隨著器件溫度的升高逐漸向長波長方向漂移，此外，在高度集成化的器件結構中，過高的溫度將會降低元器件的性能，甚至燒毀元器件，在很大程度上降低了電子器件的穩(wěn)定性和可靠性。因此，必需對半導體激光器或系統(tǒng)采用合適的溫度控制技術，從而保證半導體激光器或系統(tǒng)能夠正常工作。為此，研究人員在溫度控制系統(tǒng)方面做了研究工作，獲得了一定的進展。2007年，樓祺洪等人提出的申請?zhí)枮?00710045711.0的實用新型專利“半導體激光器溫度控制系統(tǒng)”，利用電橋驅(qū)動芯片L298設計了熱電制冷器的驅(qū)動電路，實現(xiàn)了半導體激光器的溫度控制；2014年，朱俊提出的申請?zhí)枮?01410480407.9的實用新型專利申請“半導體激光器自動溫度控制系統(tǒng)”，采用惠斯通電橋和運算放大器設計的溫度檢測放大電路，實現(xiàn)半導體激光器溫度的控制。
[0003]以上現(xiàn)有技術具有一定的使用價值，但是，這些系統(tǒng)的溫度采集電路的溫度采集精度不尚，主要是由于溫度米集電路利用的是電橋電路造成的，同時沒有尚精度的算法進行控制，使得在控溫過程中會出現(xiàn)溫度的過沖以及在恒溫控制中的溫度波動現(xiàn)象，同時系統(tǒng)的響應速度較慢，因此，這些系統(tǒng)和方法的應用面較窄，限制其在高精度半導體激光器的溫度控制系統(tǒng)中的應用。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]實用新型目的:本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種半導體激光器溫度控制系統(tǒng)。
[0005]技術方案:本實用新型提供了一種半導體激光器溫度控制系統(tǒng)，包括連接被控物體的溫度采樣電路、與溫度采樣電路相連的A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤控制、顯示模塊、報警模塊、單片機系統(tǒng)以及相連接的TEC溫度控制芯片和TEC驅(qū)動電路，所述單片機系統(tǒng)上連接有A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤控制、報警模塊、顯示模塊和TEC驅(qū)動電路。
[0006]優(yōu)選的，所述單片機系統(tǒng)為ARM控制器、DSP控制器或普通單片機控制器，所述顯示模塊為液晶顯示或LED顯示，所述A/D轉(zhuǎn)換器為普通數(shù)模轉(zhuǎn)換器或高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0007]進一步，還包括為整個系統(tǒng)供電的電源模塊，所述電源模塊為線性穩(wěn)壓電源。
[0008]進一步，所述溫度采樣電路包括放大器芯片、電源和若干電阻、電容:
[0009]電阻Rl的一端連接電源，另一端通過電阻R4接地，同時另一端通過電阻R3連接放大器芯片的第2引腳，放大器芯片的第2引腳通過電阻R2連接第6引腳，第3引腳通過電阻R5接地，第4引腳連接電源，同時第4引腳通過電容Cl接地，放大器芯片的第7引腳連接電源，同時第7引腳通過電容C3接地，第7引腳通過電容C2與第4引腳連接，第6引腳通過電阻R6接地，同時，第6引腳連接所述A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的另一端連接所述單片機系統(tǒng)。
[0010]進一步，所述TEC驅(qū)動電路包括光電耦合器、第一驅(qū)動芯片、第二驅(qū)動芯片、電源和若干電阻、電容:
[0011]所述光電耦合器的第2和第3引腳連接到單片機系統(tǒng)，第I引腳連接電源，第4引腳通過電阻R7連接電源，第5引腳連接地線，第8引腳連接電源，第6和第7引腳分別通過電阻R9和R8連接電源，此外，第6引腳還通過電阻RlO連接到所述第一驅(qū)動芯片的第2引腳，第7引腳通過電阻R14連接所述第二驅(qū)動芯片的第2引腳；
[0012]所述第一驅(qū)動芯片的第3引腳通過電阻Rll連接電源，第6引腳通過電阻R12連接地線，第5引腳分別通過電容C4和電阻R13連接地線，第7引腳連接電源，第I引腳連接地線，第8和4引腳同時連接到所述TEC溫度控制芯片的一端；
[0013]所述第二驅(qū)動芯片的第3引腳通過電阻R15連接電阻Rll的接電源端，第6引腳通過電阻R16連接地線，第5引腳通過并聯(lián)的電容C5和電阻R17連接地線，第7引腳連接電源，第I引腳連接地線，第8和4引腳同時連接到TEC溫度控制芯片的另一端。
[0014]有益效果:本實用新型溫度采樣電路采集到被控物體的溫度信息后通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送給單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)處理溫度信息，輸出PffM信號占空比并傳遞給TEC驅(qū)動電路產(chǎn)生所需的控制信息驅(qū)動TEC溫度控制芯片工作，利用溫度采樣電路和TEC驅(qū)動電路獲得高精度快速溫度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動溫度的自動采集與控制，本實用新型自動化程度高，速度快測量效率高，誤差小，操作方便。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的系統(tǒng)連接框圖；
[0016]圖2為實施例中溫度采集電路示意圖；
[0017]圖3為實施例中TEC驅(qū)動電路示意圖；
[0018]圖4為實施例中雙PID串聯(lián)算法流程圖；
[0019]圖5為實施例獲得的控溫數(shù)據(jù)圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本實用新型技術方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。
[0021]實施例:一種半導體激光器溫度控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括溫度采樣電路100、A/D轉(zhuǎn)換器101、鍵盤控制102、單片機系統(tǒng)103、報警模塊104、顯示模塊105、TEC驅(qū)動電路106、TEC溫度控制芯片107和電源模塊108。單片機系統(tǒng)103上連接有A/D轉(zhuǎn)換器101、鍵盤控制102、報警模塊104、顯示模塊105和TEC驅(qū)動電路106 ;溫度采樣電路100 —端連接半導體激光器，另一端連接A/D轉(zhuǎn)換器101，TEC驅(qū)動電路106 —端連接TEC溫度控制芯片107，另一端連接單片機系統(tǒng)103，電源模塊為整個系統(tǒng)供電。
[0022]其中，單片機系統(tǒng)103包含飛思卡爾單片機MC9S12XS128MAL芯片、時鐘電路、復位電路和JIAG結構。報警模塊104為無源蜂鳴器模塊5V低電平觸發(fā)發(fā)聲模塊，當半導體激光器的溫度超過報警閾值時，該蜂鳴器發(fā)出報警聲音。TEC溫度控制芯片107選用的是半導體制冷片TEC1-12706，A/D轉(zhuǎn)換器采用的是AD公司高精度轉(zhuǎn)換器LTC1859，電源模塊108選用的是綠揚YB1732A直流穩(wěn)壓電源。
[0023]具體的，如圖2所示，溫度采樣電路100包括電阻R1(10K歐姆)、R2 (470歐姆)、R3 (82歐姆)、R4(10K熱敏電阻)、R5 (68歐姆)和R6 (50歐姆)、電容Cl (10 μ F)、C2(0.1 yF),C3(10yF)以及放大器芯片，放大器芯片采用的是TI公司的0PA842放大芯片，共有8個引腳。電阻Rl的一端連接電源，另一端通過電阻R4連接地線，同時另一端通過電阻R3連接放大器芯片的第2引腳，放大器芯片的第2引腳通過電阻R2連接第6引腳，放大器芯片的第3引腳通過電阻R5連接地線，放大器芯片的第4引腳連接電源，同時第4引腳通過電容Cl連接地線，第7引腳連接電源，同時第7引腳通過電容C3接地，第7引腳通過電容C2與第4引腳連接，第6引腳通過電阻R6連接地線，同時，第6引腳連接A/D轉(zhuǎn)換器LTC1859，A/D轉(zhuǎn)換器的另一端連接單片機系統(tǒng)。
[0024]如圖3所示，TEC驅(qū)動電路106中采用的是英飛凌公司的集成高電流半橋驅(qū)動芯片BTN7971作為TEC驅(qū)動電路的主要驅(qū)動芯片，該芯片有16個引腳，它帶有一個P溝道的高邊M0SFET、一個N溝道的低邊MOSFET和一個驅(qū)動1C。BTN7971集成的驅(qū)動IC具有邏輯電平輸入、電流診斷、斜率調(diào)節(jié)、死區(qū)時間產(chǎn)