[實用新型]激光器溫度檢測和控制電路

有效

• 申請號: 201520960449.2
• 申請日: 2015-11-28
• 公開（公告）號: CN205121276U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 劉松斌;李碩恒;王海星;馮志遠;趙宇;崔湘琦
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

技術領域：

本實用新型涉及的是溫度檢測和控制電路，具體涉及的是激光器溫度檢測和控制電路。

背景技術：

溫度控制是保證激光器正常工作非常重要的物理量，傳統的溫度檢測采用溫度傳感器如熱電阻、熱敏電阻、熱電偶、半導體溫度傳感器等將溫度變換為電壓信號，常采用惠斯通電橋實現對溫度的檢測，將激光器內置溫度傳感器作為惠斯通電橋的一個橋臂，當惠斯通電橋不平衡時，激光器溫度傳感器兩端將產生差分電壓，將差分電壓進行AD檢測從而實現溫度的控制。惠斯通電橋檢測激光器溫度主要的缺點是輸入和輸出信號沒有共地，這樣將產生很大的噪聲干擾，同時引線的連接將引線電阻引入導致很大的測量誤差。比例法測量激光器溫度是將激光器溫度檢測電阻與參考電阻串聯，并施加激勵源，由于流過激光器溫度檢測電阻與參考電阻的電流相同，二者電壓比即為電阻值之比。該電路結構簡單，所需器件比較少，但測量精度不高，同時引線電阻的存在導致測量誤差，從而影響激光器溫度控制精度。為了消除引線電阻導致的測量誤差，常采用三線制或四線制接法。四線制接法在需要高精度溫度控制領域得到了廣泛應用，但是，由于成本及其接線方式等因素的制約，在工業溫度控制領域，三線制的接法得到了廣泛應用。隨著數字核心處理器的發展，如51單片機、DSP2812和集成ARM，數字溫度控制在高精度溫度控制領域得到了廣泛應用，由于數字核心處理器硬件資源有AD接口，但是AD轉換精度都不高，這就制約了高精度溫度控制領域的應用，特別是激光器溫度控制對溫度穩定提出很高的要求。針對激光器溫度控制工程背景，激光器溫度檢測與控制電路在激光器控制中占有非常重要的地位。

發明內容：

本實用新型的目的是提供激光器溫度檢測和控制電路，這種激光器溫度檢測和控制電路用于解決現有技術中激光器溫度測量裝置存在測量誤差的問題。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：這種激光器溫度檢測和控制電路由核心微處理器STM32、TEC溫度控制電路、激光器、AD轉換芯片AD7793、液晶顯示器構成，AD轉換芯片AD7793內置恒流源采用四線制接法與激光器內置溫度檢測電阻RTD聯接，AD轉換芯片AD7793與核心微處理器STM32模擬轉換接口AD聯接，核心微處理器STM32通過通用輸入輸出接口GPIO與TEC溫度控制電路PWM輸入端口聯接，TEC溫度控制電路的TEC控制端與激光器的TEC輸入端聯接；TEC溫度控制電路故障輸出與核心微處理器STM32通用輸入輸出端口聯接，核心微處理器STM32外設接口與液晶顯示器聯接。

本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型可以實現對激光器溫度檢測并實現高精度溫度控制，具有過流及超溫度保護功能，同時可以對過流、超溫及欠壓實現故障指示；

2、本實用新型與傳統溫度控制電路相比，具有高效、低功耗和低噪聲的優點；

3、本實用新型克服傳統的模擬溫度控制的缺點，采用數字控制結合脈沖寬度調制技術（PWM），具有動態響應快和穩態精度高等優點；

4、本實用新型采用四線制接激光器的溫度采樣電阻，克服引線電阻引起的測量誤差。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構連接框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明：

如圖1所示，這種激光器溫度檢測和控制電路由核心微處理器STM32、TEC溫度控制電路、激光器、AD轉換芯片AD7793、液晶顯示器構成，AD轉換芯片AD7793內置恒流源采用四線制接法與激光器內置溫度檢測電阻RTD聯接，AD轉換芯片AD7793與核心微處理器STM32模擬轉換接口AD聯接，核心微處理器STM32通過通用輸入輸出接口GPIO與TEC溫度控制電路PWM輸入端口聯接，TEC溫度控制電路的TEC控制端與激光器的TEC輸入端聯接；TEC溫度控制電路故障輸出與核心微處理器STM32通用輸入輸出端口聯接，STM32串行外設接口與液晶顯示聯接。

本實用新型采用AD7793提高溫度采樣精度。AD7793內置兩路恒流源，24位內置ADC轉換，具有低噪聲、低功耗的特點，通過四線制連接激光器溫度檢測電阻消除引線電阻引起的測量誤差。激光器實際溫度通過AD7793經核心微處理器STM32模擬轉換接口AD實現高精度溫度檢測，核心微處理器STM32內部給定溫度與實際溫度構成溫度閉環控制，生成可調PWM脈沖信號，調制后的PWM信號經核心微處理器STM32通用輸入輸出口GPIO輸出，控制TEC溫度控制電路實現激光器的高精度溫度閉環控制。