利用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器電流的精度控制

由于大電流開關(guān)電路會(huì)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(shí)間來降低高頻開關(guān)噪聲。雖然這會(huì)使開關(guān)效率降低一些,不過用這個(gè)代價(jià)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(huì)有一定的延遲,會(huì)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(shí),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(gè)模塊中,使它們緊密耦合。

溫度探測(cè)器的精度直接影響溫度控制的效果。

溫度探測(cè)電路部分與恒流源類似,采用NTC(負(fù)溫度系數(shù)) 的熱敏電阻作為溫度探測(cè)器。其中用陶瓷粉工藝制作的NTC 元件對(duì)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(duì)熱敏電阻兩端電壓采樣,將溫度變換為電信號(hào)。原理如圖5 所示。

溫度探測(cè)電路中采用的是TI 公司出品的CMOS單電源,低功耗雙運(yùn)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(diǎn),適用于手持移動(dòng)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(jī)為核心構(gòu)成的,它直接控制激光器的驅(qū)動(dòng)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(zhǔn)確的反映出來,而且對(duì)儀器操作也更加方便,精確。

整個(gè)單片機(jī)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(jí)。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(duì)溫度的分辨力會(huì)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(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)熱敏電阻采樣后進(jìn)行溫度換算和對(duì)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(fù)電壓經(jīng)平滑處理后得到- 5V 電壓。

2 　總　結(jié)

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