一种半导体激光器的温度控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及了一种半导体激光器的温度控制系统，包括半导体激光器、温度传感器、半导体制冷器、温度采集电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、键盘输入模块以及半导体制冷器驱动电路，所述半导体激光器、温度传感器以及半导体制冷器封装在一起，且与温度采集电路、半导体制冷器驱动电路相连；所述液晶显示器、键盘输入模块与单片机相连；所述A/D转换电路的一端与单片机相连、另一端与温度采集电路相连；所述半导体制冷器驱动电路的一端与单片机相连、另一端与半导体制冷器相连。该系统能够实现加热制冷双向控制的半导体激光器的温度控制系统。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及了一种半导体激光器的温度控制系统，包括半导体激光器、温度传感器、半导体制冷器、温度采集电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、键盘输入模块以及半导体制冷器驱动电路，所述半导体激光器、温度传感器以及半导体制冷器封装在一起，且与温度采集电路、半导体制冷器驱动电路相连；所述液晶显示器、键盘输入模块与单片机相连；所述A/D转换电路的一端与单片机相连、另一端与温度采集电路相连；所述半导体制冷器驱动电路的一端与单片机相连、另一端与半导体制冷器相连。该系统能够实现加热制冷双向控制的半导体激光器的温度控制系统。【专利说明】一种半导体激光器的温度控制系统
本技术涉及了温度控制领域，尤其涉及了一种半导体激光器的温度控制系统。
技术介绍
半导体激光器(LD)具有体积小、重量轻、结构简单、寿命长、转换效率高、功耗低、价格低廉、使用安全、易于调节等优点，普遍使用在现代光纤通信系统中。但半导体激光器工作时，其阈值电流和功率稳定性对温度敏感。为了使半导体激光器的激光波长和输出功率稳定，使用寿命尽可能延长，必须对其温度进行高精度的控制。 目前，国内许多科研单位进行了各种尝试，试图找出一种控温精确稳定，价格适中的方案。国内外在此方面都作了很多研究，在测温元件的选取、测温电路的检测精度和加热制冷装置方面做出了不同的尝试。控制方法由模拟PID到数字PID，由模糊控制到自适应控制，半导体制冷器制冷驱动电路的工作模式，从而逐渐提高控温精度。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的就在于提供了一种半导体激光器的温度控制系统，能够实现加热制冷双向控制的半导体激光器的温度控制系统。 为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是这样的:一种半导体激光器的温度控制系统，包括半导体激光器、温度传感器、半导体制冷器、温度采集电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、键盘输入模块以及半导体制冷器驱动电路，所述半导体激光器、温度传感器以及半导体制冷器封装在一起，且与温度采集电路、半导体制冷器驱动电路相连；所述液晶显示器、键盘输入模块与单片机相连；所述A/D转换电路的一端与单片机相连、另一端与温度采集电路相连；所述半导体制冷器驱动电路的一端与单片机相连、另一端与半导体制冷器相连；所述温度采集电路由恒流源电路与桥式测量电路组成，其基准电压源Vcc串联电阻Rs连接于运算放大器ICO的反相输入端，一端接地的电阻R经过稳压二极管连接于基准电压源Vcc且其另一端与运算放大器ICO的同相输入端相连，所述PNP三极管Ql的发射极与运算放大器ICO的反相输入端相连、基极与运算放大器ICO的输出端相连、集电极与电阻R1、电阻R3相连，所述电阻Rl经过热敏电阻R2连接于电压跟随器ICl的同相输入端，所述电阻R3经过电阻R4连接于电压跟随器ICl的反相输入端，该电压跟随器ICl的输出端与反向输入端相连，所述电阻R1、电阻R2之间设置有输出端b，电阻R3、电阻R4之间设置有输出端d，输出端b连接至电压跟随器IC2的同相输入端，所述电压跟随器IC2的反向输入端与输出端相连后经过电阻R9连接至运算放大器IC4的同相输入端，该运算放大器IC4的同相输入端经过电阻RlO后接地，所述输出端d连接至电压跟随器IC3的同相输入端，所述电压跟随器IC3的反向输入端与输出端相连后经过电阻R8连接至运算放大器IC4的反相输入端，所述连接至A/D转换电路的运算放大器IC4的输出端经过电阻Rf与反相输入端相连；所述半导体制冷器驱动电路由MOSFET管Q2、M0SFET管Q3、M0SFET管Q4、M0SFET管Q5对称构成，MOSFET管Q2的栅极接单片机输出的PWM信号OUTl、源极接Vcc、漏极接二极管Dll与Vcc相连，MOSFET管Q3的栅极接单片机输出的PWM信号0UT2、源极与电阻RO相连接地、漏极接二极管D12到电阻RO接地，MOSFET管Q4的栅极接单片机输出的PWM信号0UT3、源极接Vcc、漏极接二极管D13与Vcc相连，MOSFET管Q5的栅极接单片机输出的PWM信号0UT4、源极与电阻RO相连接地、漏极接二极管D14到电阻RO接地，MOSFET管Q2、MOSFET管Q3中间经电阻R11、电容Cl、电阻R12、电容C2串并联网络接半导体制冷器一端，MOSFET管Q4、M0SFET管Q5中间经电阻R13、电容C3、电阻R14、电容C4串并联网络接半导体制冷器另一端；所述的温度采集电路采用恒流源与桥式测量电路相连；所述的半导体制冷器驱动电路采用H桥功率双向驱动，所述单片机输出的PWM信号通过经0UT1、0UT2、0UT3、0UT4四个引脚输入由四个MOSFET管所组成的H桥电路，以控制所述半导体制冷器加热或制冷。 作为一种优选方案，所述单片机为MSP430F149芯片。 作为一种优选方案，所述的半导体制冷器为TEC1-3103半导体制冷器，该制冷器允许通过的最大电流是3A。 与现有技术相比，本技术的有益效果: 1.具有简单、实用、抗干扰性强、测量精度高的特点； 2.采用恒流源与桥式测量电路相结合检测温度信号，不仅能消除电噪声，而且消除了单纯桥氏电路的非线形； 3.经过数字控制器处理调整，输出的数字控制量由占空比受控的PWM信号采用H桥功率双向驱动，可控制半导体制冷器加热或制冷，使环境温度高低不同的情况下，均能实现恒温控制。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的系统框图； 图2为本技术的温度采集电路原理图； 图3为本技术的半导体制冷器驱动电路原理图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本技术进行进一步说明。 实施例: 如图1所示，一种半导体激光器的温度控制系统，包括半导体激光器、温度传感器、半导体制冷器、温度采集电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、键盘输入模块以及半导体制冷器驱动电路，所述半导体激光器、温度传感器以及半导体制冷器封装在一起，且与温度采集电路、半导体制冷器驱动电路相连；所述液晶显示器、键盘输入模块与单片机相连；所述A/D转换电路的一端与单片机相连、另一端与温度采集电路相连；所述半导体制冷器驱动电路的一端与单片机相连、另一端与半导体制冷器相连。 温度采集电路原理图如图2所示，采用恒流源与桥式测量电路相结合，左侧为恒流源电路。采用热敏电阻作为温度传感器，在理想的情况下，流过NTC(R2)电流就是一个恒定的值，与其他参数无关。恒流源电路由基准电压源LM385、电阻R及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，PNP三极管9012和运算放大器TLV2252组成，其中R选择不同的电阻时，恒流源具有不同的输出。电阻R1，电阻R2半桥的电流Il是由串联可调整恒流源提供的稳定电流。通过使用电压跟随器，使电阻R1，电阻R2半桥和电阻R3，电阻R4半桥相互隔离，即电流Ii与电阻R3，电阻R4半桥的电流12无关，而两半桥的电压相等。电桥的初始平衡状态时，。当热敏电阻R2的阻值因温度改变而改变时，电桥偏了原来的平衡状态。和组成两个电压跟随器，输入阻抗极高，以保证在测量过程中不影响两个半桥的电压和电流。电桥输出为差压，将电桥输出进行放大。 半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器的温度控制系统，其特征在于：所述温度控制系统包括半导体激光器、温度传感器、半导体制冷器、温度采集电路、A/D转换电路、单片机、液晶显示器、键盘输入模块以及半导体制冷器驱动电路，所述半导体激光器、温度传感器以及半导体制冷器封装在一起，且与温度采集电路、半导体制冷器驱动电路相连；所述液晶显示器、键盘输入模块与单片机相连；所述A/D转换电路的一端与单片机相连、另一端与温度采集电路相连；所述半导体制冷器驱动电路的一端与单片机相连、另一端与半导体制冷器相连；所述温度采集电路由恒流源电路与桥式测量电路组成，其基准电压源Vcc串联电阻Rs连接于运算放大器IC0的反相输入端，一端接地的电阻R经过稳压二极管连接于基准电压源Vcc且其另一端与运算放大器IC0的同相输入端相连，所述运算放大器IC0的反相输入端与PNP三极管Q1的发射极相连，且PNP三极管Q1的基极与运算放大器IC0的输出端相连、集电极与电阻R1、电阻R3相连，所述电阻R1经过热敏电阻R2连接于电压跟随器IC1的同相输入端，所述电阻R3经过电阻R4连接于电压跟随器IC1的反相输入端，该电压跟随器IC1的输出端与反向输入端相连，所述电阻R1、电阻R2之间设置有输出端b，电阻R3、电阻R4之间设置有输出端d，输出端b连接至电压跟随器IC2的同相输入端，所述电压跟随器IC2的反向输入端与输出端相连后经过电阻R9连接至运算放大器IC4的同相输入端，该运算放大器IC4的同相输入端经过电阻R10后接地，所述输出端d连接至电压跟随器IC3的同相输入端，所述电压跟随器IC3的反向输入端与输出端相连后经过电阻R8连接至运算放大器IC4的反相输入端，所述连接至A/D转换电路的运算放大器IC4的输出端经过电阻Rf与反相输入端相连；所述半导体制冷器驱动电路由MOSFET管Q2、MOSFET管Q3、MOSFET管Q4、MOSFET管Q5对称构成，MOSFET管Q2的栅极接单片机输出的PWM 信号OUT1、源极接Vcc、漏极接二极管D11与Vcc相连，MOSFET管Q3的栅极接单片机输出的PWM 信号OUT2、源极与电阻R0相连接地、漏极接二极管D12到电阻R0接地，MOSFET管Q4的栅极接单片机输出的PWM 信号OUT3、源极接Vcc、漏极接二极管D13与Vcc相连，MOSFET管Q5的栅极接单片机输出的PWM 信号OUT4、源极与电阻R0相连接地、漏极接二极管D14到电阻R0接地，MOSFET管Q2、MOSFET管Q3中间经电阻R11、电容C1、电阻R12、电容C2串并联网络接半导体制冷器一端，MOSFET管Q4、MOSFET管Q5中间经电阻R13、电容C3、电阻R14、电容C4串并联网络接半导体制冷器另一端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛益娴，王晖，徐政，眭凯强，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32