[發(fā)明專利]高精度數(shù)字式溫控器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110247113.8
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102393766A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田懷勇;施偉;沈宏華;金英杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海致凱捷激光科技有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溫控器，特別是一種高精度數(shù)字式溫控器，主要用于半導(dǎo)體激光器的精確溫度控制，如激光二極管(LD)、恒溫晶體、恒溫激光腔等。

技術(shù)背景

在半導(dǎo)體激光器中，激光二極管、激光腔體和晶體等的許多關(guān)鍵參數(shù)都與溫度有著密切的關(guān)系，如激光二極管輸出的中心波長、閾值電流和效率等；激光腔體受溫度不同而引起的變形直接影響激光腔的穩(wěn)定性，嚴(yán)重的會引起激光腔失調(diào)，導(dǎo)致功率衰減；晶體的吸收效率與其溫度更是有直接的關(guān)系，溫度不同，晶體的匹配角度就會發(fā)生變化，導(dǎo)致激光輸出功率不穩(wěn)定。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，總是期望激光二極管、激光腔體和晶體有盡可能穩(wěn)定的溫度。

目前應(yīng)用于半導(dǎo)體激光器中的溫控器，都是基于專用的溫控集成芯片，如MAX1968，這種溫控器無法對溫度進(jìn)行非線性校正，穩(wěn)定性不高，溫度漂移大。

也有數(shù)字式溫度控制器，如歐姆龍E5系列溫控器，該控制器對熱敏電阻采用電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，采樣信號容易因采樣電路的噪聲導(dǎo)致存在誤差；通過調(diào)整半導(dǎo)體制冷片(TE)的電流大小調(diào)整目標(biāo)溫度，溫度調(diào)整滯后性大；接口基本采用RS232或RS485，而且僅用于參數(shù)設(shè)置，無法實(shí)時(shí)傳送溫度值、輸出量和故障原因，不利于分布式組網(wǎng)控制。

傳統(tǒng)的溫控器只能實(shí)現(xiàn)1個(gè)環(huán)路的控制，如有2個(gè)以上的控制點(diǎn)，就必須增加更多的溫控器，大大增加了激光器的體積和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高精度數(shù)字式溫控器，該溫控器具有單向/雙向溫度控制功能，能適應(yīng)全系列溫度傳感器；并集成有實(shí)時(shí)通訊功能，支持軟件在線升級，控溫精度高等特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種高精度數(shù)字式溫控器，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括嵌入式處理器，該嵌入式處理器包含1個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊和多個(gè)PWM脈寬調(diào)制發(fā)生器，具有CAN總線，多個(gè)IO接口、多個(gè)捕捉端口和多個(gè)PWM輸出端口，該嵌入式處理器連接有一個(gè)以上的第一控制回路或/和第二控制回路。

所述的第一該控制回路由溫度測量電路、半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路和直流風(fēng)機(jī)構(gòu)成，所述的溫度測量電路、半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路和第一直流風(fēng)機(jī)都與所述的嵌入式處理器相連接，所述的半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路的另一端與所述的半導(dǎo)體制冷片相連接，所述的溫度測量電路與第一直流風(fēng)機(jī)相連，所述的和半導(dǎo)體制冷片的另一端與控制對象連接。

所述的第二控制回路由溫度測量電路、半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路和半導(dǎo)體制冷片構(gòu)成，所述的溫度測量電路和半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路都與所述的嵌入式處理器相連接，所述的半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路的另一端與所述的半導(dǎo)體制冷片相連接，所述的半導(dǎo)體制冷片的另一端與控制對象連接。

所述的溫度測量電路的構(gòu)成和連接關(guān)系如下：

該溫度測量電路中第一電容的一端和所述的控制對象內(nèi)部的熱敏電阻的一端連接后與運(yùn)算放大器的反相端相連；所述的控制對象的熱敏電阻的另一端、第四電阻的一端、第二電容的一端、運(yùn)算放大器的輸出端的節(jié)點(diǎn)與所述的嵌入式處理器的CCP0相連接；第四電阻的另一端、第二電阻的一端、第三電阻的一端組成節(jié)點(diǎn)與所述的運(yùn)算放大器的同相輸入端相連接，該運(yùn)算放大器的電源端與3.3V電源相連接，運(yùn)算放大器接地端接地；第三電容接在3.3V電源和地之間，所述的第二電阻的另一端接3.3V電源；所述的第一電容、第二電容、第三電容和第三電阻的另一端接地。

所述的半導(dǎo)體制冷片驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)芯片，該電路的構(gòu)成和連接關(guān)系如下：