一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置，包括有大功率半导体激光单管、温湿度传感器、主控模块、数码管、WIFI模块、Onenet平台和移动终端，将所述的温湿度传感器紧贴在大功率半导体激光单管的热沉外部端面上，温湿度传感器与主控模块连接，主控模块上还连接有数码管，主控模块通过WIFI模块与所述的Onenet平台连接，Onenet平台与移动终端通讯连接。本实用新型专利技术采用工业物联网技术，能实现激光器温湿度的远程采集与查看；使用温湿度传感器采集数据，能极大地提升检测数据的准确性，大大降低了人为误差大等因素的影响；成本较低、体积小、可靠性高、抗干扰能力较强，可用于工业环境。

A temperature and humidity monitoring device of high power semiconductor laser based on Internet of things

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置
本技术涉及光电控制与传感
，尤其涉及一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置。
技术介绍
随着半导体技术和光学材料技术的发展，半导体激光器的输出功率不断提高，光束质量得到明显改善，工业用大功率半导体激光器的输出功率和光束质量均已超过了灯泵浦YAG激光器，已经逐渐应用于打标切割、熔覆与合金化、塑料焊接、表面热处理、金属焊接等方面。大功率半导体激光单管是半导体激光器中的最核心部件，通过是多个单管激光合束成大功率的激光输出。半导体激光单管是对温度敏感的器件，其阈值电流、输出波长以及输出光功率的稳定性都对温度非常敏感，其工作寿命也与其工作温度密切相关。实验表明，温度每升高30℃激光器的寿命会降低一个数量级。另外半导体激光单管对湿度也比较敏感，湿度过高或者过低对于出光效率都会存在影响。特别温度比较高的时候，激光器的效率会下降，工作时间一长使用寿命也会有很大的影响的。对于可靠性要求高的场合，且保证激光器的寿命就需要对模块温度进行检测。传统的半导体激光单管温湿度监测只是粗略的等于激光器外壳内部的温湿度，并不准确。而且采用人工或者半人工查看方法，费时费力、效率非常低且容易出现监控和管理脱节现象，延误时机，导致异常事件处理不善。由于大功率半岛体激光器价格昂贵，实时保证其运行状态，减少因环境引起的激光器工作异常，延长其使用寿命非常有必要。
技术实现思路
本技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置。本技术是通过以下技术方案实现的：一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置，包括有大功率半导体激光单管、温湿度传感器、主控模块、数码管、WIFI模块、Onenet平台和移动终端，将所述的温湿度传感器紧贴在大功率半导体激光单管的热沉外部端面上，温湿度传感器与主控模块连接，主控模块上还连接有数码管，主控模块通过WIFI模块与所述的Onenet平台连接，Onenet平台与移动终端通讯连接。主控模块的PID控制端与大功率半导体激光单管连接，主控模块使用PID控制算法实时控制大功率半导体激光单管的功率从而将温度保持在设定值误差范围内。所述的温湿度传感器采用HTU21D传感器。所述的主控模块采用EFM8系列中的EFM8BB10F8G芯片。所述的WIFI模块采用ESP8266模块。本技术实时采集半导体激光单管的温度和环境湿度，实现异常温度的报警提示，提醒用户注意温度与湿度控制，从而可以有效地保证半导体激光单管的正常运行，减少因温湿度变化环境引起的激光器工作异常，延长其使用寿命。在半导体激光单管上放置温湿度传感器，使用单片机实时采集传感器的数据，将数据进行处理后在数码管中显示，同时通过WiFi收发模块将数据发送到互联网平台，用户利用电脑终端端或手机移动终端进行远程监控。对激光器中的温湿度进行采集。装置预留了RS232接口、485接口方便其他设备访问。同时，装置体积小，可以灵活放置在激光器中进行温湿度采集。本技术的优点是：本技术采用工业物联网技术，能实现激光器温湿度的远程采集与查看；使用温湿度传感器采集数据，能极大地提升检测数据的准确性，大大降低了人为误差大等因素的影响；成本较低、体积小、可靠性高、抗干扰能力较强，可用于工业环境；兼容RS232接口和RS485接口,符合工业需求。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为大功率半导体激光单管传感器安装示意图。图3为PID控制算法流程图。图4为物联网通信原理图。具体实施方式如图1、4所示，一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置，包括有大功率半导体激光单管1、温湿度传感器2、主控模块3、数码管4、WIFI模块5、Onenet平台6和移动终端7，将所述的温湿度传感器2紧贴在大功率半导体激光单管1的热沉外部端面上，温湿度传感器2与主控模块3连接，主控模块3上还连接有数码管4，主控模块3通过WIFI模块5与所述的Onenet平台6连接，Onenet平台6与移动终端7通讯连接。主控模块3的PID控制端与大功率半导体激光单管1连接，主控模块使用PID控制算法实时控制大功率半导体激光单管的功率从而将温度保持在设定值误差范围内，如图3所示。所述的温湿度传感器2采用HTU21D传感器。所述的主控模块3采用EFM8系列中的EFM8BB10F8G芯片。所述的WIFI模块5采用ESP8266模块。在多个大功率半导体激光单管上安装HTU21D温湿度传感器，主控模块采集的温湿度并进行中值滤波处理，可通过数码管显示出来，之后可以通过wifi模块将得到的温湿度值上传到onenet云平台，用户可通过手机平板灯移动信息终端查看实时的激光器的温湿度值，方便管理。温湿度传感器采用HTU21D传感器，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。其精度湿度为±3%RH，温度为±0.3℃，量程湿度为0~100%RH，温度为-40~125℃。传感器使用标准I2C接口与主控模块通信，使装置系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。大功率半导体激光单管传感器安装示意图如图2所示。传感器紧贴在每个大功率半导体激光单管芯片热沉外部端面上，这样能够最准确采集激光二极管芯片的温度。同时将每个传感器的信号都与主控模块连接。主控模块（MCU）使用SiliconLabs公司的EFM8系列中的EFM8BB10F8G芯片，该8位MCU的IO具有Crossbar功能，可以以25MHz速度运行具有8kB闪存、0.5kBRAM、16数字I/O引脚、4×16位定时器、3个PCA通道、-40至85ºC温度范围。主控模块使用I2C总线接口采集HTU21D传感器数字型号，并在数码管中进行显示，使用PID控制算法实时控制大功率半导体激光单管的功率从而将温度保持在设定值误差范围内。另外，MCU可以通过串口（USART）与ESP8266WIFI模块进行连接，从而向云平台发送数据和接收指令。大功率半导体激光单管的温度控制使用了PID算法。温度控制流程框图如图3所示。EFM8BB10F8G芯片作为MCU主要运行PID控制子程序。当设定好温度参数后，可以通过串口对激光单管的功率进行调节，从而改变单管的温度。温度传感器实时采集激光单管温度作为负反馈，与设定温度进行实时比较产生信号误差，调整PID参数，从而将激光单管温度保持在设定的温度范围内。如图4所示，MCU可以通过ESP8266模块连上WIFI，通过路由器使得MCU可以将数据上传到上onenet平台上，然后通过PC端或手机服务移动app进行查看，这样就大大地方便了我们对激光器温湿度检查，使得我们可以随时随地，想看就看。以上只是对本技术进行了示例性的说明，本技术的具体实现方式并不局限于此。任何采用本技术的构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置，其特征在于：包括有大功率半导体激光单管、温湿度传感器、主控模块、数码管、WIFI模块、Onenet平台和移动终端，将所述的温湿度传感器紧贴在大功率半导体激光单管的热沉外部端面上，温湿度传感器与主控模块连接，主控模块的PID控制端与大功率半导体激光单管连接，主控模块上还连接有数码管，主控模块通过WIFI模块与所述的Onenet平台连接，Onenet平台与移动终端通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的大功率半导体激光单管温湿度监测装置，其特征在于：包括有大功率半导体激光单管、温湿度传感器、主控模块、数码管、WIFI模块、Onenet平台和移动终端，将所述的温湿度传感器紧贴在大功率半导体激光单管的热沉外部端面上，温湿度传感器与主控模块连接，主控模块的PID控制端与大功率半导体激光单管连接，主控模块上还连接有数码管，主控模块通过WIFI模块与所述的Onenet平台连接，Onenet平台与移动终端通讯连接。


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【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓园，王红成，张耿，梁金朝，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东;44