生和過溫、過壓、欠壓、過流及短路保護(hù)的功能。設(shè)計(jì)的TEC驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示，該電路采用兩片BTN7971構(gòu)成一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)，由于BTN7971是大電流驅(qū)動(dòng)芯片，因此，在單片機(jī)控制信號(hào)的輸出和BTN7971的輸入端之間加入了雙通道邏輯輸出高速光耦HCPL-2630電路起到隔離保護(hù)的作用，防止電路出現(xiàn)過流、短路等故障時(shí)，大電流流入單片機(jī)使單片機(jī)損壞。從兩個(gè)BTN7971輸出的兩個(gè)PffM波的高低電平控制TEC的加熱或者制冷，當(dāng)其中一個(gè)BTN7971 (IC2)的PffM波電壓高于另一個(gè)BTN7971 (ICl)的PffM波電壓時(shí)，電流從TEC+流向TEC-，同理也可提供從TEC-流向TEC+的電流，能夠?yàn)門EC提供雙向電流。該電路還包括電阻R7 (390歐姆)、R8 (390歐姆)、R9 (390歐姆)、RlO (10K歐姆)、RlKlK 歐姆)、R12(10K 歐姆)、R13(10K 歐姆)、R14(10K 歐姆)、R15(10K 歐姆)、R16(10K 歐姆)、R17(10K 歐姆)，電容 C4 (0.1 μ F)、C5 (0.1 μ F)。光電耦合器 HCPL-2630 第2和3引腳連接到單片機(jī)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7引腳分別通過電阻R9和R8連接電源，第6引腳通過電阻RlO連接到第一驅(qū)動(dòng)芯片BTN7971的第2引腳，第一驅(qū)動(dòng)芯片BTN7971的第3引腳通過電子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(shí)連接到TEC溫度控制芯片的一端；光電耦合器的第7引腳通過電阻R14連接第二驅(qū)動(dòng)芯片BTN7971的第2引腳，第二驅(qū)動(dòng)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Rl7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(shí)連接到TEC溫度控制芯片的另一端。
[0025]上述半導(dǎo)體激光器的雙PID串聯(lián)控制算法的溫度控制方法，溫度采樣電路采集到半導(dǎo)體激光器的溫度信息后傳送給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器傳輸至單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)通過雙PID串聯(lián)控制算法處理溫度信息并輸出PffM信號(hào)占空比，傳遞給TEC驅(qū)動(dòng)電路繼而產(chǎn)生所需的控制信息驅(qū)動(dòng)TEC溫度控制芯片工作，并且經(jīng)顯示模塊進(jìn)行顯不O
[0026]如圖4所示，具體的溫度控制系統(tǒng)的流程為:通過開機(jī)自檢后，從單片機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理單元的EEPROM存儲(chǔ)芯片中讀取上次關(guān)機(jī)時(shí)存儲(chǔ)的TEC溫度控制器芯片的溫度，若上次關(guān)機(jī)時(shí)沒有存儲(chǔ)溫度，則讀取當(dāng)前的TEC溫度控制器芯片的溫度，再進(jìn)入模塊初始化，通過鍵盤設(shè)置待控溫度X后，啟動(dòng)溫度控制程序，溫度控制程序讀取溫度采樣電路第一次測(cè)量的半導(dǎo)體激光器的溫度yl，第一次測(cè)量的溫度yl和設(shè)定溫度X進(jìn)行比較，得到比較誤差el = x-yI，然后通過單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理單元采用PID控制算法I (增量PID控制算法)輸出控制量ul，此時(shí)，再次啟動(dòng)溫度控制程序，溫度控制程序第二次測(cè)量的半導(dǎo)體激光器的溫度y2，第二次測(cè)量的溫度y2和輸出控制量Ul進(jìn)行比較，得到比較誤差e2 = ul_y2，然后通過單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元采用PID控制算法2 (增量PID控制算法)輸出控制量u2，經(jīng)控制量u2轉(zhuǎn)換成PffM信號(hào)后驅(qū)動(dòng)TEC溫度控制芯片工作，經(jīng)溫度采樣電路采集半導(dǎo)體激光器的溫度，最后通過單片機(jī)系統(tǒng)在顯示模塊上顯示設(shè)定的溫度X和半導(dǎo)體激光器的溫度I。當(dāng)半導(dǎo)體激光器的溫度I超過報(bào)警閾值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。
[0027]本實(shí)施例開始時(shí)半導(dǎo)體激光器的溫度為26.6°C，設(shè)定的溫度為10°C時(shí)，利用單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行溫度控制，半導(dǎo)體激光器的溫度與時(shí)間的關(guān)系如圖5所示，可以看出，雙PID控制器的調(diào)節(jié)時(shí)間約為60s，系統(tǒng)無(wú)超調(diào)；系統(tǒng)的誤差為±0.05。。。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:包括連接半導(dǎo)體激光器的溫度采樣電路、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(bào)警模塊、單片機(jī)系統(tǒng)以及相連接的TEC溫度控制芯片和TEC驅(qū)動(dòng)電路，所述單片機(jī)系統(tǒng)其上連接有A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤控制、報(bào)警模塊、顯示模塊和TEC驅(qū)動(dòng)電路。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:所述單片機(jī)系統(tǒng)為ARM控制器、DSP控制器或普通單片機(jī)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。3.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:還包括為整個(gè)系統(tǒng)供電的電源模塊，所述電源模塊為線性穩(wěn)壓電源。4.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:所述溫度采樣電路包括放大器芯片、電源和若干電阻、電容: 電阻Rl的一端連接電源，另一端通過電阻R4接地，同時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，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(jī)系統(tǒng)。5.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TEC驅(qū)動(dòng)電路包括光電親合器、第一驅(qū)動(dòng)芯片、第二驅(qū)動(dòng)芯片、電源和若干電阻、電容: 所述光電耦合器的第2和第3引腳連接到單片機(jī)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(dòng)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(dòng)芯片的第2引腳； 所述第一驅(qū)動(dòng)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Rl3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(shí)連接到所述TEC溫度控制芯片的一端； 所述第二驅(qū)動(dòng)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Rl7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(shí)連接到TEC溫度控制芯片的另一端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，包括連接半導(dǎo)體激光器的溫度采樣電路、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(bào)警模塊、單片機(jī)系統(tǒng)以及相連接的TEC溫度控制芯片和TEC驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)系統(tǒng)其上連接有A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤控制、報(bào)警模塊、顯示模塊和TEC驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)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(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)處理溫度信息，輸出PWM信號(hào)占空比并傳遞給TEC驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生所需的控制信息驅(qū)動(dòng)TEC溫度控制芯片工作，利用溫度采樣電路和TEC驅(qū)動(dòng)電路獲得高精度快速溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度的自動(dòng)采集與控制，本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高，速度快測(cè)量效率高，誤差小，操作方便。
【IPC分類】G05D23/24
【公開號(hào)】CN204925836
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520719472
【發(fā)明人】王如剛, 周六英, 周鋒, 袁鑫, 鄭都民
【申請(qǐng)人】鹽城工學(xué)院
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月16日