利用51單片機實現(xiàn)對激光器電流的精度控制

由于大電流開關(guān)電路會產(chǎn)生很大的噪聲干擾,為減少干擾,可適當(dāng)增大開關(guān)管的轉(zhuǎn)換時間來降低高頻開關(guān)噪聲。雖然這會使開關(guān)效率降低一些,不過用這個代價換來噪聲的大幅度改善還是值得的。

另外由于TEC 具有熱慣性,改變狀態(tài)會有一定的延遲,會給系統(tǒng)引起振蕩。為了消除振蕩,可在放大器兩端并聯(lián)積分電路,增加延時,消除振蕩產(chǎn)生。要注意的是穩(wěn)定的溫度是由熱敏電阻的反饋來決定的,因此要將TEC 與熱敏電阻封裝在一個模塊中,使它們緊密耦合。

溫度探測器的精度直接影響溫度控制的效果。

溫度探測電路部分與恒流源類似,采用NTC(負溫度系數(shù)) 的熱敏電阻作為溫度探測器。其中用陶瓷粉工藝制作的NTC 元件對溫度的微小變化有最大的電阻變化。特別是某些陶瓷NTC 在其壽命內(nèi)(經(jīng)適當(dāng)老化) 具有0. 05 ℃穩(wěn)定度。并且與其它溫度傳感相比,陶瓷NTC 的尺寸特別小。然后將熱敏電阻串聯(lián)入一恒流源,對熱敏電阻兩端電壓采樣,將溫度變換為電信號。原理如圖5 所示。

溫度探測電路中采用的是TI 公司出品的CMOS單電源,低功耗雙運算放大器TLC2252 。TLC225x系列具有高輸入阻抗、微功耗、低噪音等優(yōu)點,適用于手持移動設(shè)備。在1kHz 的噪音僅為19nV ,是同類產(chǎn)品的1/ 4。

1. 3 　主控制及顯示部分

該控制器是以AT89C51 單片機為核心構(gòu)成的,它直接控制激光器的驅(qū)動電流、溫度,并且能夠?qū)⑾到y(tǒng)當(dāng)前溫度、電流大小,預(yù)設(shè)電流和預(yù)設(shè)溫度直觀準確的反映出來,而且對儀器操作也更加方便,精確。

整個單片機控制部分流程如圖6 所示,程序流程圖如圖7 所示。

恒流源的控制電壓為0V～5V ,如輸入端由8 位D/A 控制,分辨度為2. 5A ×1/ 2e8 = 0. 01A ,若采用12位D/ A ,則可精確到毫安級。熱敏電阻阻值與溫度呈非線性關(guān)系,大致為e 指數(shù)形式,因此在高溫部分,對溫度的分辨力會降低,所以A/ D 轉(zhuǎn)換器應(yīng)在12 位以上才能有較好的效果。并且在單片機的ROM中組織一張熱敏電阻溫度與電壓關(guān)系表,通過查表的方法來實現(xiàn)對熱敏電阻采樣后進行溫度換算和對H 橋溫度控制。

此外, 像D/ A ,A/ D 這些器件有些需要使用- 5V電壓作參考。可以用555 芯片作方波脈沖發(fā)生器,濾掉其直流成分,在用二極管將正向電壓短路,留下的負電壓經(jīng)平滑處理后得到- 5V 電壓。

2 　總　結(jié)

作者設(shè)計的激光控制器具有適應(yīng)性強,輸出電流范圍大,溫度控制精度高,操作簡單直觀等優(yōu)點,是一種比較可行的激光控制器方案。