Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa

potenza

di Alessandro Greborio

Università degli Studi di Pavia

relatore: Prof.ssa Carla Vacchi

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Obiettivo

Realizzare un alimentatore che rispetti le specifiche richieste dal carico e permetta all’utente di interagire

con esso

CARICODIODO DI POMPAGGIO PER CAVITA’ LASER

CHE CARATTERISTICHE DEVE AVERE L’ALIMENTAZIONE DEL DIODO?

•CONTROLLATA IN TEMPERATURA

•NON DEVE DARE ELEVATE VARIAZIONI DI CORRENTE AL CARICO

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Controllo di temperatura

•MANTENERE ACCORDATA LA LUNGHEZZA D’ONDA DEL RAGGIO EMESSO DAL DIODO CON LA FREQUENZA DI MASSIMO ASSORBIMENTO

DI POTENZA DELLA CAVITA’ LASER

•UN AUMENTO DI TEMPERATURA PUO’ PROVOCARE LA ROTTURA DELLA GIUNZIONE

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

• IL DRIVER

Elementi a disposizione

FINO A 2.2 AMPERE

CONTROLLATO IN TEMPERATURA

NTC

DIODO

PELTIER

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Il modulo di Peltier

É formata da una serie di giunzioni pn elementari

Per effetto Peltier, al passaggio di corrente, corrispondeuna migrazione di calore da un lato all’altro del moduloproporzionale a tale corrente

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

CI SERVE QUINDI UN SISTEMA DI COLLOQUIO TRA OPERATORE E DRIVER CHE MONITORI IL PROCESSO

E GARANTISCA LA SICUREZZA NECESSARIA

DRIVER DIO DOPIC

DISPLAY

Errore term ico

Errore p oten za

colloquio

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Impostare dinamicamente la corrente di alimentazione al diodo

Permettere di visualizzare a display la corrente erogata al diodo

Bloccare l’erogazione di corrente in caso di errori

QUALI SONO GLI ERRORI?

Erogazione eccessiva di corrente al diodo

Aumento eccessivo della temperatura del diodo

Il sistema di colloquio deve permettere:

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

• Microcontrollore PIC

TEMPERATURA

CORRENTE

programmazione del PIC

impostazione soglie

Elementi per il colloquio

Confronto i dati fisici istantanei con le soglie preimpostate

I/O

ADC

CPU

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Elementi per il colloquio

Driver-PIC

PIC-Driver

Esterno-PIC

Esterno-Driver

Supporto circuitale per impostazione soglie

Alimentazione per driver, ventola e dispositivi di segnalazione

Segnali

LA SCHEDA RAPPRESENTA L’ORGANO CENTRALE DI INTERFACCIA TRA I VARI DISPOSITIVI INTERAGENTI NEL SISTEMA

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

NTC

SCHEDA

ENABLE

T

DIODO

PELTIER

TRIMMER

Funzionamento del sistema

corrente

I

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NTC

SCHEDA

ENABLE

T

DIODO

PELTIER

TRIMMER

Funzionamento del sistema

Erroretermico

I

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NTC

SCHEDA

ENABLE

T

DIODO

PELTIER

TRIMMER

Funzionamento del sistema

Errorepotenza

I

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Sviluppo della scheda

OBIETTIVO IMPOSTO

Elevata compattezza

La realizzazione ha seguito due fasi:

•Progettazione con il software Orcad Capture

•Realizzazione fisica

Cis

Layout

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Capture Cis

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Capture Cis

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Capture Cis - connessioni

PIC DRIVER

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Orcad LayoutData la notevole quantità di interconnessioni ho optato per una soluzione su doppia faccia

68 mm

100 mm

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Stampato lato top Stampato lato bottom

Sviluppo fisico

Confrontato con lo stampato di un progetto simile risulta Il 30% inferiore in termini di area

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Scheda ultimata

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Alimentatore

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Alimentatore

DRIVERSCHEDA

VENTOLA

ALIMENTAZIONE

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Alimentatore

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza

Alimentatore

DISPLAYSPIA ON-OFF POTENZA

ERRORE

TEMPERATURACORRENTE

Rispetta le norme elettriche di sicurezza

Costo di realizzazione poco elevato

Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza