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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
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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
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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
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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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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, corrispondeuna migrazione di calore da un lato all’altro del moduloproporzionale a tale corrente
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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
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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:
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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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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
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
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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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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
Erroretermico
I
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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
Errorepotenza
I
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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
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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Capture Cis
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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Capture Cis
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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Capture Cis - connessioni
PIC DRIVER
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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Orcad LayoutData la notevole quantità di interconnessioni ho optato per una soluzione su doppia faccia
68 mm
100 mm
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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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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Scheda ultimata
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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Alimentatore
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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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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza
Alimentatore
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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
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Progetto di un alimentatore con controllo di temperatura per diodi laser in continuous wave di bassa potenza