利用51单片机实现对激光器电流的精度控制

由于大电流开关电路会产生很大的噪声干扰,为减少干扰,可适当增大开关管的转换时间来降低高频开关噪声。虽然这会使开关效率降低一些,不过用这个代价换来噪声的大幅度改善还是值得的。

另外由于TEC 具有热惯性,改变状态会有一定的延迟,会给系统引起振荡。为了消除振荡,可在放大器两端并联积分电路,增加延时,消除振荡产生。要注意的是稳定的温度是由热敏电阻的反馈来决定的,因此要将TEC 与热敏电阻封装在一个模块中,使它们紧密耦合。

温度探测器的精度直接影响温度控制的效果。

温度探测电路部分与恒流源类似,采用NTC(负温度系数) 的热敏电阻作为温度探测器。其中用陶瓷粉工艺制作的NTC 元件对温度的微小变化有最大的电阻变化。特别是某些陶瓷NTC 在其寿命内(经适当老化) 具有0. 05 ℃稳定度。并且与其它温度传感相比,陶瓷NTC 的尺寸特别小。然后将热敏电阻串联入一恒流源,对热敏电阻两端电压采样,将温度变换为电信号。原理如图5 所示。

温度探测电路中采用的是TI 公司出品的CMOS单电源,低功耗双运算放大器TLC2252 。TLC225x系列具有高输入阻抗、微功耗、低噪音等优点,适用于手持移动设备。在1kHz 的噪音仅为19nV ,是同类产品的1/ 4。

1. 3 　主控制及显示部分

该控制器是以AT89C51 单片机为核心构成的,它直接控制激光器的驱动电流、温度,并且能够将系统当前温度、电流大小,预设电流和预设温度直观准确的反映出来,而且对仪器操作也更加方便,精确。

整个单片机控制部分流程如图6 所示,程序流程图如图7 所示。

恒流源的控制电压为0V～5V ,如输入端由8 位D/A 控制,分辨度为2. 5A ×1/ 2e8 = 0. 01A ,若采用12位D/ A ,则可精确到毫安级。热敏电阻阻值与温度呈非线性关系,大致为e 指数形式,因此在高温部分,对温度的分辨力会降低,所以A/ D 转换器应在12 位以上才能有较好的效果。并且在单片机的ROM中组织一张热敏电阻温度与电压关系表,通过查表的方法来实现对热敏电阻采样后进行温度换算和对H 桥温度控制。

此外, 像D/ A ,A/ D 这些器件有些需要使用- 5V电压作参考。可以用555 芯片作方波脉冲发生器,滤掉其直流成分,在用二极管将正向电压短路,留下的负电压经平滑处理后得到- 5V 电压。

2 　总　结

作者设计的激光控制器具有适应性强,输出电流范围大,温度控制精度高,操作简单直观等优点,是一种比较可行的激光控制器方案。