Università degli Studi di Pavia
Progetto di un alimentatore con
controllo di temperatura per diodi
laser in continuous wave di
bassa potenza
di Alessandro Greborio
relatore: Prof.ssa Carla Vacchi
Obiettivo
Realizzare un alimentatore che rispetti le specifiche
richieste dal carico e permetta all’utente di interagire
con esso
CARICO
DIODO 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
Elementi a disposizione
• IL DRIVER
FINO A 2.2 AMPERE
CONTROLLATO IN TEMPERATURA
NTC
DIODO
PELTIER
Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Il modulo di Peltier
É formata da una serie di giunzioni pn elementari
Per effetto Peltier, al passaggio di corrente, corrisponde
una migrazione di calore da un lato all’altro del modulo
proporzionale 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
colloquio
PIC
DRIVER
DIODO
Errore termico
DISPLAY
Errore potenza
Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Il sistema di colloquio deve permettere:
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
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Elementi per il colloquio
• Microcontrollore PIC
CPU
programmazione del PIC
impostazione soglie
I/O
ADC
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
C
O
R
R
E
N
T
E
Confronto i dati fisici istantanei con le soglie preimpostate
Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Elementi per il colloquio
LA SCHEDA RAPPRESENTA L’ORGANO CENTRALE DI INTERFACCIA
TRA I VARI DISPOSITIVI INTERAGENTI NEL SISTEMA
Supporto circuitale per impostazione soglie
Alimentazione per driver, ventola e
dispositivi di segnalazione
Segnali
Driver-PIC
PIC-Driver
Esterno-PIC
Esterno-Driver
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Funzionamento del sistema
NTC
ENABLE
DIODO
T
PELTIER
SCHEDA
I
TRIMMER
corrente
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Funzionamento del sistema
NTC
ENABLE
DIODO
T
PELTIER
SCHEDA
I
TRIMMER
Errore
termico
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Funzionamento del sistema
NTC
ENABLE
DIODO
T
PELTIER
SCHEDA
I
TRIMMER
Errore
potenza
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Sviluppo della scheda
OBIETTIVO IMPOSTO
Elevata compattezza
La realizzazione ha seguito due fasi:
Cis
•Progettazione con il software
Orcad Capture
Layout
•Realizzazione fisica
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Capture Cis
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Capture Cis
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Capture Cis - connessioni
PIC
DRIVER
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Orcad Layout
Data la notevole quantità di interconnessioni ho optato per una soluzione su
doppia faccia
68 mm
100 mm
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Sviluppo fisico
Stampato lato top
Stampato lato bottom
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
ALIMENTAZIONE
VENTOLA
SCHEDA
DRIVER
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
DISPLAY
SPIA ON-OFF POTENZA
ERRORE
TEMPERATURA
CORRENTE
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
Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza