选用“数控恒流源+高精度温控”的计划,规划了SLED操控体系,并且在体系内引入了PID 操控算法。经过屡次实验标明,SLED光源能够明显进步光源出纤光功率的安稳性。数字操控办法是现在比较抱负的驱动计划,具有较好的发展前途。体系首要完结了恒流驱动及恒温操控等功用。整个体系由单片机操控。单片机选用MSP430($2.0250)系列的F449单片机,它其集成12位ADC和采样坚持电路,采样速度快,最高可达200ks/s。体系原理如图1所示。
恒流源电路
体系对恒流源的要求是电流高度安稳,漂移和噪声满足小。选用高精度DAC作为恒压源,再经过V-I转化电路就构成了数字式恒流源,电路原理如图2所示。本体系选用美信公司的12位串行DACMAX5812($3.1702)结合两个运放组成V-I转化电路。其间,MAX5812与单片机的通讯选用串行I2C总线,需注意的是其SDA、SCL管脚在运用时要外接上拉电阻。
该恒流源克服了模拟式恒流源的缺陷,能够依据体系需求灵敏地改动电流的巨细,且其精度与安稳度与DAC精度有关,假如选用更高位数的DAC就能够做成更高精度的恒流源。
温度采样电路
该光源模块组件选用温敏电阻来反映管芯温度,温度采样电路如图3所示。选用电阻桥式电路,后边合作专用的桥式扩大芯片和电压调度转化电路,将温敏电阻改变引起的电压改变转化为适合于单片机ADC输入的量程规模内。
电路中桥式扩大器选用了美信公司的MAX4194($2.4725)。它是一种微功耗、单电源、满摆幅、精细、增益可调的外表扩大器,十分适合于做桥式扩大器运用。但MAX4194的输出电压规模不适合MSP430F449($4.9500)单片机的输出量程,后边还需求加上信号调度电路,将信号调整到0~2.5V的输入电压规模。MSP430的ADC基准有片内和片外两种。尽管选用片内基准就能够不外接,减小电路的杂乱程度,但因为所需的转化精度较高,且片内基准的温度系数较大(100×10-6/℃),这儿选用了精度比较高的片外基准电压源MAX6173($2.7907)。它的输入电压为4.5~40V,输出电压为2.5V,最大温度系数为3×10-6/℃,能够到达规划要求。
TEC操控电路
TEC操控器按输出的作业形式可分红线性和开关两种。传统SLED的温度操控大多选用线性形式的TEC操控器,一个简略的线性驱动 TEC电路由两个推挽功率三极管构成,尽管具有电流纹波小且简单规划和制作的长处,但功率功率低,操控精度不高,电路集成度较低,并且存在温度操控“死区”问题。MAX1968($10.1714)是一款适用于 Pehier TEC模块的开关型驱动芯片,作业于单电源,能够供给±3 A双极性输出,选用直接的电流操控。MAX1968用于设定和安稳TEC的温度,每个加载在 MAX1968电流操控输入端的电压对应一个方针温度设定点。恰当的电流经过TEC将驱动TEC对SLED供热或制冷。SLED的温度由温度收集电路收集后,再经内部单片机运算后反馈给MAX1968,用于调整体系回路和驱动TEC作业。
图4为SLED温度操控电路原理图。在电路中,MAXIP和MAXIN引脚的电压用来操控流过TEC的最大正向和反向驱动电流,MAXIV 引脚的电压用来设置TEC的最大驱动电压。经过一个分压电路来完结各个引脚电压的设定,如图4所示。CS和OS1引脚之间的电阻RSENSE用来设置流过 TEC的最大作业电流,这儿选用了200mΩ的电阻。当VCTLI》1.5V时,MAX1968制冷,反之制热。在实践使用中,依据驱动不同的 SLED光源组件,合理设置参数即可。体系中主控回路选用负反馈,将温度传感器输出的电压与给定电压比较,所得误差值经PID操控算法处理后,经过DAC,送入MAX1968,以操控 TEC上的电压、电流的巨细和方向,从而完结制冷或制热。
键盘和显现电路
键盘选用3键式独立按键,能够完结对PID操控算法三个参数的设置以及报警等功用的规划。因为MSP430的P1口具有中止功用,因而键盘软件的编写选用中止的方法来完结。显现电路选用RT1602C,这是一种能一起显现16×2个字符的液晶,内部存贮有常用的点阵字符图形,便利易用。因为是5V电压操作,而MSP430单片机在3.3V作业,因而选用了一个电平转化芯片SN74LVC4245DB来完结转化。
修改点评:
体系中,电桥电路对温敏电阻进行电压采样,送入ADC进行转化,再经过内部的PID操控程序,经过DAC2输出一个电压来操控专用的半导体制冷器(TEC)操控芯片,以到达对SLED进行温度操控的意图。恒流功用由DAC1结合恒流源电路来完结。