基于STM32的高精度温度控制系统设计

设计一种使用STM32单片机来控制半导体制冷器TEC实现高稳定度、高精度温度控制系统,整个温度控制系统主要包括:STM32单片机最小系统、温度控制模块、温度控制串口上位机、PID算法、TEC等。通过对温度控制模块进行改良,来降低开关损耗,提升电路的工作效率以及可靠性,同时将积分分离PID算法改进为变速积分PID算法,实现稳定、高精度的温度控制。     

光纤耦合激光器驱动与控制技术研究

针对一种将多个半导体激光器(LD)芯片串联驱动,通过光纤耦合进行功率合成,构成光纤耦合高功率输出激光模块的特殊驱动要求,研发了小型化高效率激光电流源组件和小型化高效率半导体制冷(TEC)LD模块温度控制组件。组件工作温度范围为-45℃～55℃,实验证明达到了设计性能指标要求。建立了LD模块驱动电流源电路的数学模型,提出了LD模块电流源控制电路的数字化实现方法,并利用ADuC831单片机实现了数字化设计。给出了一种基于TEC的LD模块温度控制组件的结构,建立了简化、实用的温度控制系统数学模型,对TEC的性能系数ξ、控制端的热量Qc和TEC的工作电流I进行了寻优控制,减小了激光器输出波长随温度的漂移。     

应用于低噪声DPSL的高精度温度控制器

在LD泵浦固体激光器（DPSL）系统中温度变化对光电器件及腔参数影响明显,这对器件的温度控制提出了高精度和高稳定性的要求。给出了基于MAX1968专用控制芯片研制的一种高精度温度控制系统,采用半导体热电制冷器（TEC）作为温控器件,AT89C52单片机作为核心控制,通过PID处理优化温度控制,实现控温精度±0.02 ℃。该温控器还可提供高达3 A的电流驱动TEC,双向电流驱动可提供制冷和制热,以保证系统快速达到热平衡。该系统应用于低噪声DPSL系统,可使DPSL系统的光功率噪声小于1%。     

一种半导体激光器的精密温度控制电路

为了使半导体激光器(Laser Diode,LD)输出稳定的波长,必须精确控制对其特性影响很大的工作温度。以单片机为控制核心,采用高精度的负温度系数热敏电阻(Negative Temperature Coefficient resistance,NTC)结合半导体制冷器(Thermal Electronic Cooler,TEC)的方案,对TEC的驱动采用脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)方式和“H”桥式电路来实现,研制了一种对2A电流的半导体激光器进行精密温度控制的电路,控制精度可达±0.1℃。     

半导体激光器恒温控制技术研究

分析了温度对激光器特性的影响,引出对激光器进行温度控制的必要性;介绍了基于热电制冷技术的半导体激光器恒温控钢系统的结构;从温度检测,A／D转换、单片机控制、TEC的PWM驱动、控制算法的优化等方面进行了恒温控翻系统的详细设计,通过软件仿真和实验测试,验证了系统设计的合理性,达到了恒温控翻目标。     

基于高精度TEC温度控制器的可调光子微波信号产生的研究

为了获得高频可调谐光子微波信号源,设计了一种基于单片机的高精度TEC温度控制器,其控制芯片采用新华龙C8051F023单片机,通过数字温度传感器TMP112采集温度信息,由控制电路产生的脉宽调制(PWM)波驱动TEC芯片;同时设计了结构简单的单频布里渊激光器,利用TEC温度控制器控制布里渊激光器的增益介质,通过调节TEC的温度以及入射信号的波长,获得了10.837~11.076GHz的可调谐微波信号,且产生的微波信号可以进一步的展宽调谐范围。     

用于气体浓度检测的VCSELs温度控制电路设计

在利用可调谐半导体激光器吸收光谱（TDLAS）技术对气体浓度进行检测时,检测系统对激光器的温度稳定性要求较高。提出了一种基于max1978的VCSEL激光器自动温度控制（ATC）方案,建立了热电制冷器（TEC）的数学模型,对TEC的热惯性进行了测试,以热惯性测试结果为基础对比例积分微分控制（PID）电路参数进行了整定,设计出了具有较高控制性能的温度控制电路。电路采用闭环负反馈自动控制方案,采用PID电路产生控制信号,驱动TEC,实现了对VCSEL激光器工作温度的有效控制。实验测试结果表明,电路的温度控制精度达到+0.03℃,较好地实现了激光器工作温度稳定性的控制。     

基于USB通信的SLED自动控温系统

在SLED的温度控制系统中,以计算机设定半导体激光器工作温度,通过USB实现PC机与目标板之间的通信,针对半导体制冷器（TEC）的驱动特性,设计了基于MSP430单片机脉宽调制（PWM）、比例积分微分算法（PID）的自动温度控制单元。系统以CY7C68013为USB通信模块;利用单片机片内的12hit的A／D转换器采集数据;PC端软件以VC＋＋6．0为开发环境完成数据的输出。激光器温度控制精度在±0．02℃以内。     

高精度温度控制系统的设计及应用研究

为了获得连续可调谐高频微波信号,首先设计了一种基于单片机控制的高精度热电制冷器(TEC)温度控制系统,该控制系统的控制芯片采用MSP430F149单片机,通过温度传感器TMP112进行温度信息的采集,驱动电路产生的PWM波信号驱动TEC芯片进行温度的控制,稳态误差约为0.060C。其次,利用该温度控制器控制光纤的温度,通过调节TEC温度控制器的温度,获得了10.872-10.905GHz的高频微波信号,信号频移大小和温度的斜率为1.1MHz/0C,如果增加控制系统的温度调谐范围可以获得更宽调谐范围的微波信号。     

基于自整定模糊PID算法的LD温度控制系统

为了使半导体激光器(LD)能够稳定工作, 设计并实现了一个高效的温度控制系统。该系统使用MSP430单片机作为处理器,负温度系数热敏电阻(NTC)作为温度传感器,半导体制冷器(TEC)作为执行元件。系统通过自整定模糊PID算法,采用闭环负反馈结构实现对LD温度的稳定控制。实验结果表明,该控制系统温度从21.9 ℃上升到目标温度25 ℃,建立稳态的时间为68 s,且温度可控制在250.05 ℃范围以内。工作94 s后,系统能够将温度控制在250.008 ℃范围以内。与常规PID控制系统相比,基于模糊PID算法的温度控制系统能够在没有人工干预的情况下自动调节系统的PID参数,使系统具有更好的动态性能。     

基于数字PID增量控制的恒温晶体振荡器

针对晶体时钟振荡器输出频率易受外界温度变化影响的特点,设计了以MSP430F4618单片机为控制核心的恒温晶体振荡器.将高精度负温度系数热敏电阻作为传感器对晶体温度进行采样,并采用精密放大器IAN330芯片对晶体温度变化差值信号进行转换并输出至控制核心.输出的信号经12位A/D转换后进行数字PID增量控制运算得到控制量增量,再通过12位D/A转换输出至DRV593芯片驱动半导体制冷片(TEC)对晶体温度进行控制,并循环该过程使晶体振荡器的工作温度保持稳定.     

高温环境下高功率半导体激光器驱动电源设计

半导体激光器驱动电源的性能直接影响着激光输出稳定性和激光器寿命。给出40℃高温环境下100w高功率光纤耦合半导体激光器模块的驱动电源设计方法,主要包括：恒流源设计、TEc双向温度控制器及相应的单片机控制器和保护电路设计等。该驱动电源实现了电流输出范围0～45A连续可调,电流控制精度优于1％;控温范围＋15℃～＋35℃,控温精度0．5℃。     

高精度DPSS倍频激光器数字温控系统的设计

温度影响着典型的小型化半导体泵浦固态（DPSS）倍频激光器输出模式和激光功率。为获得稳定的倍频激光横模和输出功率,应用温度传感器、ADC和DAC集成的微处理器芯片,以及半导体致冷器（TEC）,设计开发了高精度DPSS倍频激光器数字温控系统。其结构紧凑、使用方便,温度不稳定度可达±0．05℃。通过改进PID算法的程序控制,避免了积分饱和,同时也加快了系统恒温的速度。     

基于单片机的模糊逻辑控制数字温控系统

介绍了一种基于单片机的模糊逻辑控制和多点温度设定新型数字温控系统.该系统硬件主要由单片机、热电阻和A/D转换芯片等构成,通过软件编程实现模糊逻辑控制和多点式线性逼近的方法,使得升温过程更加均匀、精确,升温曲线更具有线性.该设计具有线路简单、精度高、响应快、显示直观、使用方便等特点.     

基于单片机与DS18B20的机柜温度控制器设计

介绍了基于单片机C8051F310和DS18B20设计的机柜温度控制系统。该系统电路结构简单,以单片机为控制核心,利用温度传感器DS18B20芯片采集机柜内温度数据并送至控制器,并根据设定的温度范围自动控制空调出冷气,外围配备功能按键和数码显示,可根据实际环境自行设置温度范围。实际应用证明,该系统具有结构简单、温度转换精度高、稳定性好等特点,能实现一般要求的机柜温度实时自动控制。     

基于C8051F020的密闭环境温度恒温控制系统设计

给出了一种基于C8051F020单片机实现密闭环境温度自动控制的系统方案。将半导体制冷模块置于一个密闭环境,通过C8051F020单片机实现对半导体制冷片的制冷、制热和不同功率运行的控制,采用独立按键完成温控数据的输入,分别利用DS18B20采集密闭环境温度和实际环境温度,并通过TS1602LCD完成基本的状态数据和控制实时显示;通过PID算法编程实现密闭环境温度恒温控制。实验结果表明,在按键输入设定温度后,系统能够成功实现密闭环境温度的恒温控制,温度控制精度为±0.2℃。