CZ27587U1 - Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody - Google Patents

Description

Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody

Oblast techniky

Předmětné řešení se týká zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody.

Dosavadní stav techniky

Měření a lokalizace teploty se provádí na základě vyhodnocení světla v optickém vláknu odraženého od nehomogenit v daném místě na základě jevu - Ramanova rozptylu. Pro tento účel je třeba mít výkonný zdroj světla, který svítí do optického vlákna. Zdroj světlaje realizován polovodičovou laserovou diodou

Komerčně vyráběné měřicí přístroje pro měření a lokalizaci teploty pomocí optického vlákna jsou poměrně drahé. Pro buzení optického vlákna se využívá laserových diod. Laserová dioda je polovodičová součástka sestávající z přechodu PN, která je schopná vyvolat proces stimulované emise vysoce koherentního záření (laseru). Fyzikálně dochází krekombinaci nosičů náboje (elektronů a děr) stimulované průchodem proudu v propustném směru přechodu PN. Procházející proud v propustném směru tedy slouží jako budící zdroj laserové diody. Emitované záření lze využít i opačným způsobem, tedy ozářením vhodně uspořádaného přechodu PN fotodiody lze vytvářet elektrický proud. Vhodným zapojením laserové diody a fotodiody do obvodu vzniká fotoelektrický senzor. Jistou nevýhodou laserových diod je, že je nelze vyrobit se shodnými parametry.

Existuje několik konfigurací vzájemného zapojení laserové diody a fotodiody. Jedním z řešení zapojení je společná katoda a rozdílné anody, přičemž je anoda laserové diody připojena na síťový zdroj a anoda fotodiody na uzemněnou jednotku generující napětí. Společná katoda s výhodou využívá jen jeden zdroj napětí v řídícím obvodu. Součástí řídícího obvodu je i stabilizátor proudu (current control element) upravující velikost proudu v diodě, dále zpětnovazebná jednotka (feedback control unit) udržující konstantní výstup laserového paprsku a prvek aplikující zpětné předpětí (reverse bias voltage) na fotodiodu. Uvedené řešení je podrobně popsáno v patentu EP 1494324 A2.

Jiné řešení zapojení spočívá v galvanickém oddělení laserové diody od fotodiody. Řídící obvod laserové diody může sestávat z jednoho nebo více zdrojů, což ovlivňuje systém buzení diody.

V řešení podrobně popsaném v patentové přihlášce US 2013308669 konfigurace řídícího obvodu zahrnuje laserovou diodu, předpěťový řídící obvod (bias-current drive circuit), řídící obvod na modulaci proudu (modulation-current drive circuit), dvě indukční cívky a dva rezistory. První indukční cívka je zapojena mezi anodovou stranu diody a kladný zdroj napětí, druhá indukční cívka je zapojena mezi katodovou stranu diody a záporný výstup předpětí z předpěťového obvodu. První rezistor je zapojen mezi uzlový bod 1 (mezi anodou diody a první cívkou) a záporný výstup modulačního obvodu, druhý rezistor je zapojen mezi uzlový bod 2 (mezi katodou diody a druhou cívkou) a kladný výstup modulačního obvodu. Součástí obvodu je i spojení mezi uzlovým bodem 1 a kladným výstupem modulačního obvodu. V zapojení se používá odlišný systém buzení laserové diody (LD) a ze dvou zdrojů. Laserová dioda je buzena sledem impulsů podložených stejnosměrnou hodnotou. Navrhované řešení používá spojitou regulovanou hodnotu budicího proudu.

Podstata technického řešení

Technické řešení řeší zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody s cílem udržet vlnovou délku a optický výkon záření laserové diody konstantními po celou dobu její životnosti. K tomu je nutné technicky zajistit konstantní elektrický proud laserové diody a udržet konstantní teplotu laserové diody.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením pro regulaci teploty a proudu laserové diody, jehož podstata spočívá v tom, že má první vstup a výstup bloku laserové diody a připojen k op-1 CZ 27587 Ul tickému vláknu a svůj druhý výstup připojen na vstup bloku měření interní teploty, jehož výstup je dále připojen na třetí vstup bloku procesoru, na jehož druhý vstup je připojen signál SI aktivace externího napájení a na první vstup pak signál S2 ovládacího tlačítka, přičemž třetí výstup bloku procesoru je připojen na vstup bloku externího napájení, a první výstup bloku procesoru je připojen na vstup bloku ovládání interní teploty, která má výstup připojen na druhý vstup bloku laserové diody, který má čtvrtý vstup připojen na první výstup bloku regulovatelného zdroje, přičemž druhý výstup bloku procesoru je připojen na vstup bloku chlazení, jehož výstup je připojen na třetí vstup bloku laserové diody, zatímco pátý výstup bloku procesoru je připojen na třetí vstup bloku regulovatelného zdroje, jehož druhý vstup je připojen na svorku U2 řídícího napětí, a dále je na druhý vstup bloku regulovatelného zdroje připojen na měřící svorku a dále má blok procesoru svůj čtvrtý výstup připojen na vstup bloku nadřízeného počítače, jehož výstup je připojen na čtvrtý vstup bloku procesoru.

Výhody této varianty zapojení spočívají v úspoře několika elektronických součástek, zmenšení rozměrů přístroje a nepatrném zjednodušení programu v bloku procesoru. V této variantě zapojení přístroje chybí blok diferenčního zesilovače. Výhodou je, že odpadá nutnost ručního seřizování diferenčního zesilovače pomocí signálu Ul s ohledem na časovou změnu parametrů laserové diody vlivem jejího stárnutí. Absencí výše jmenovaného bloku lze zmenšit rozměry přístroje. Další výhodou řešení je použití procesoru, výhody plynou z velkého potenciálu, který tento procesor má (jeho vnitřní hardwarové bloky, velikost paměti programu a paměti dat). Tento potenciál procesoru je zatím využit z cca 10 %, procesor má v rezervě cca 90 % svého výkonu a je tím zajištěna možnost realizace dalších případných úprav přístroje, například naprogramování dodatečných funkcí (např. komunikace s nadřízeným počítačem), které se v průběhu vývoje ukážou jako potřebné apod. Výhodou je to, že signálem U2 se nastavuje velikost proudu laserové diody. Takovéto řešení zapojení podle vynálezu umožňuje použití všech laserových diod daného typu, které od výrobce mají relativně značné výrobní tolerance parametrů. Zapojení nárokované v hlavním nároku pracuje při širokém rozsahu teplot prostředí 5 až 50 °C. Obsluha přístroje může volit pomocí signálů Sl, S2 teplotu, na které se bude udržovat laserovou diodu integrovanou v bloku laserové diody, tímto je možno měnit vlnovou délku emitovaného záření, což rozšiřuje možnosti použití. Teploty umožňuje zobrazit blok procesoru prostřednictvím datové sběrnice.

Varianta zapojení popisovaná s absencí bloku chlazení, zahrnuje kombinaci bloků uváděných v prvním nároku kde blok procesoru má na první vstup připojen signál Sl aktivace externího napájení, přičemž třetí výstup bloku laserové diody má připojen na druhý vstup bloku diferenčního zesilovače, jehož výstup je připojen jednak k prvnímu vstupu bloku regulovatelného zdroje a jednak na měřící svorku výstupního signálu, přičemž první výstup bloku regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup bloku laserové diody a druhý výstup bloku regulovatelného zdroje je připojen na měřící svorku, přičemž druhý vstup bloku regulovatelného zdroje je připojen na svorku U2 řídícího napětí, přičemž svorka Ul vstupního napětí je připojena na první vstup bloku diferenčního zesilovače.

Vzhledem k absenci chlazení, nelze zajistit dostatečně intenzivní odvádění tepla z bloku laserové diody. Výhody této varianty zapojení spočívají v úspoře několika elektronických součástek, zmenšení rozměrů přístroje a nepatrném zjednodušení programu procesoru. Díky absenci chlazení přístroj může pracovat v omezeném rozsahu teplot okolí cca 5, až 50 °C. Teplota laserové diody je programem udržována na konstantní teplotě (její hodnota je definována v programu procesoru bloku procesoru). Výhodou je vyloučení chyby obsluhy (nemá možnost zadávat požadovanou teplotu laserové diody a tím ani ovlivňovat vlnovou délku emitovaného záření). Vzhledem k absenci bloku chlazení, dojde ke znatelnému snížení příkonu přístroje. Udržování stálého optického výkonu laserové diody zajištuje v této variantě blok diferenčního zesilovače, na jehož jeden vstup je přivedeno vstupní napětí Ul. Takto je umožněno udržování stálého optického výkonu s ohledem na stárnutí parametrů laserové diody. Teplotu laserové diody pak opět umožňuje zobrazit blok procesoru prostřednictvím datové sběrnice.

Další z variantních zapojení je kombinací zapojení nárokovaného v hlavním nároku a závislém nároku třetím nároku. Zapojení zahrnuje kombinaci bloků uváděných v prvním nároku, kde blok laserové diody má třetí výstup připojen na druhý vstup bloku diferenčního zesilovače, jehož vý-2CZ 27587 Ul stup je připojen jednak k prvnímu vstupu bloku regulovatelného zdroje a jednak na měřící svorku výstupního signálu, přičemž první výstup bloku regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup bloku laserové diody a druhý výstup bloku regulovatelného zdroje je připojen na měřící svorku, přičemž druhý vstup bloku (regulovatelného zdroje je připojen svorku U2 řídícího napětí.

Takovéto řešení zapojení přístroje umožňuje nastavit požadovaný proud protékající laserovou diodou v bloku pomocí signálu U2 a zajistit tak stálý optický výkon emitovaného záření laserové diody a to nastavením signálu Ul podle konkrétních parametrů použité laserové diody. Tím jsou zajištěny nej stabilnější výstupní parametry navrhovaného řešení zapojení i z dlouhodobého časového hlediska. Obsluha má možnost signálem S2 měnit teplotu na které bude udržována laserová dioda uspořádaná v bloku. Tím je dána možnost širšího použití navrhovaného řešení i v aplikacích, kde je požadována změna vlnové délky emitovaného záření laserové diody. Tuto teplotu umožňuje zobrazit blok procesoru prostřednictvím datové sběrnice. Další výhodou je, že pracuje v širokém rozmezí okolních teplot, což je dáno přítomností bloku chlazení. Popisované zapojení podle třetího nároku je technicky nej komfortnější, z ekonomického hlediska je přesto výrazně levnější než současné komerční přístroje tohoto typu. Tím i finální zamýšlený přístroj DTS (jehož součástí je zapojení podle obr. 3 bude v porovnání s konkurencí podstatně levnější. Objasnění výkresů

Předkládané technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje blokové schéma zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody, obr. 2 znázorňuje blokové schéma pro konstantní optický výkon a konstantní vlnovou délku a obr. 3 znázorňuje blokové schéma pro konstantní optický výkon a volitelnou vlnovou délku.

Příklady uskutečnění technického řešení

Princip zapojení objasněn bude osvětlen na příkladném provedení, popsaném v následném textu s odkazem na příslušné výkresy.

Jak je patrné z obr. 1. Zapojení určené k regulaci teploty a proudu laserové diody zahrnuje:

- Blok 1 laserové diody, který na venek tvoří jeden ucelený elektronický obvod, který se vnitřně skládá z následujících komponent: laserové diody LD s napojeným optickým vláknem, monitorovací fotodiody PD, Peltiérova chladicího článku a termistoru (teplotního senzoru). Monitorovací fotodioda PD měří optický výkon záření emitovaného laserovou diodou LD;

- Blok 2 regulovatelného zdroje konstantního proudu, jen je tvořen elektronickými součástkami - tranzistory, operačními zesilovači, rezistory, kondenzátory;

- Blok 3 procesoru, jenž je tvořen technickým vybavením - hardwarem tj. fyzickým procesorem, a programovým vybavením - softwarem v něm obsaženým;

- Blok 4 chlazení tvořený ventilátorem;

- Blok 5 externího napájení +15 V, -15 V, který tvoří elektronické součástky - integrovaný obvodem, relé, rezistory, kondenzátory;

- Blok 6 diferenčního zesilovače tvoří elektronické součástky - zahrnující operační zesilovače, integrované obvody, rezistory;

- Blok 7 měření interní teploty laserové diody tento je tvořen elektronickými součástkami zahrnující integrované obvody a rezistory;

- Blok 8 ovládání interní teploty laserové diody je tvořen elektronickými součástkami zahrnující integrované obvody a rezistory;

- Blok 9 nadřízeného počítače pro příjem naměřených teplot, jejich vizualizaci, archivaci, zadávání řídicích povelů do bloku 3 procesoru apod.

-3CZ 27587 Ul

Zapojení v této variantě zahrnuje blok I laserové diody, který má první vstup/ výstup II1/Q11 připojen k optickému vláknu 10, přičemž druhý výstup 012 je připojen na vstup 171 bloku 7 ovládání interní teploty. Blok 7 ovládání interní teploty je dále připojen na třetí vstup 133 bloku 3 procesoru, přičemž k prvnímu vstupu 131 je připojen signál Sl aktivace externího napájení a na druhý vstup 132 bloku 3 procesoru signál S2 ovládacího tlačítka. Třetí výstupO33 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 151 blok 5 externího napájení. A první výstup 031 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 181 bloku 8 ovládání interní teploty, jehož výstup 081 je připojen na druhý vstup I12bloku I laserové diody. A druhý výstup 032 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 141 blok 4 chlazení, jehož výstup 041 je připojen na třetí vstup 113 bloku I laserové diody. První výstup 021 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup 114 bloku I laserové diody, a druhý výstup 022 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na měřící svorku TP4. Dále má blok 2 regulovatelného zdroje svůj třetí vstup I23propoien s pátým výstupem 035 bloku 3 procesoru, přičemž druhý vstup 122 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen svorku U2 řídícího napětí. Dále má blok 3 procesoru svůj čtvrtý výstup 034 připojen na vstup 191 bloku 9 nadřízeného počítače, kde výstup 091 bloku 9 nadřízeného počítače je připojen ne čtvrtý vstup 134 bloku 3_procesoru.

Funkce zapojení, jež je součástí přístroje, je následující. Nejprve se připojí napájení o velikosti napětí +5 V na blok 3 procesoru. Obsluha v úvodu musí vydat pokyn signálem Sl, načež řídicí program v procesoru připojí přes blok 5 externího napájení +15V až -15V tento blok 3 procesoru k ostatním blokům zahrnutých v zapojení. Procesor zapojený v bloku 3 procesoru pak aktivuje blok 2 regulovatelného zdroje konstantního proudu, a tímto okamžikem začíná regulace konstantního elektrického proudu laserové diody prostřednictvím bloku 2 regulovatelného zdroje konstantního proudu a regulace teploty laserové diody v bloku 1 laserové diody. Laserová dioda generuje světelné záření do optického vlákna 10. Napětím U2 je možno měnit hodnotu konstantního proudu laserové diody zapojené v bloku i laserové diody. Procesor zapojený v bloku 3 procesoru měří interní teplotu laserové diody. Standardně je v programu bloku 3 procesoru nastavena výchozí teplota jisté hodnoty. Blok 3 procesoru dále reguluje teplotu laserové diody zapojené v bloku 1 laserové diody prostřednictvím bloku 7 ovládání interní teploty. Procesor uspořádaný v bloku 3 procesoru aktivně udržuje teplotu laserové diody zapojené bloku I pouze pomocí bloku 8 ovládání interní teploty. Vzhledem ke skutečnosti, že v této variantě zapojení chybí blok 6 měření tak nelze udržovat stálý optický výkon laserové diody. Následně to má za důsledek, že vlivem stárnutí (dlouhodobé časové změny parametrů) laserová dioda vysílá do optického vlákna 10, jež je integrální součástí laserové diody, světlo nižšího výkonu. Je-li obsluhou požadována jiná teplota laserové diody uspořádané v bloku 1 laserové diody než byla výchozí teplota, pak obsluha volí její teplotu pomocí signálu Sl, nově zvolenou teplotu musí potvrdit signálem S2.

Další varianta zapojení přístroje určená k regulaci laserové diody je znázorněna na obr. 2. Zapojení v této variantě zahrnuje blok i laserové diody, který má první vstup/výstup 111/011 připojen k optickému vláknu W, přičemž druhý výstup 012 bloku i laserové diody je připojen na vstup 171 bloku 7 ovládání interní teploty. Tento blok má výstup 071 připojen na třetí vstup 133 bloku 3 procesoru, na jehož první vstup 131 je připojen signál Sl aktivace externího napájení. Třetí výstup 033 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 151 blok 5 externího napájení. Zatímco jeho první výstup 031 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 181 bloku 8 ovládání interní teploty, jehož výstup 081 je připojen na druhý vstup 112 bloku i laserové diody. A druhý výstup 032 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 141 blok 4 chlazení, jehož výstup 041 je připojen na třetí vstup 113 bloku 1 laserové diody. Dále je čtvrtý výstup O34blok 3 procesoru připojen na vstup 191 bloku 9 nadřízeného počítače, kde výstup 091 bloku 9 nadřízeného počítače je připojen na čtvrtý vstup 134 bloku 3 procesoru, přičemž pátý výstup 035 bloku 3 procesoru je připojen na třetí vstup 123 bloku 2 regulovatelného zdroje. Dále je třetí výstup 013 bloku i laserové diody připojen na druhý vstup I62bloku 6 diferenčního zesilovače, jehož výstup je připojen jednak k prvnímu vstupu 121 bloku 2 regulovatelného zdroje a jednak na měřící svorku TP2 výstupního signálu, přičemž první výstup 021 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup 114 bloku 1 laserové diody a druhý výstup 022 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na měřící svorku TP4, přičemž druhý vstupI22 bloku 2 je připojen svorku řídícího napětí U2, přičemž svorka vstupního napětí Ul je připojena na první vstup 161 bloku 6 diferenčního zesilovače.

-4CZ 27587 Ul

Funkce zapojení, jež je součástí přístroje, je následující. Nejprve se připojí napájení o velikosti napětí +5 V na blok 3 procesoru. Obsluha v úvodu musí vydat pokyn signálem Sl, načež řídicí program v procesoru uspořádaného v bloku 3 procesoru připojí přes blok 5 externího napájení +15 V až -15 V tento blok 3 procesoru k ostatním blokům zahrnutých v zapojení. Procesor v bloku 3 procesoru následně aktivuje blok 2 regulovatelného zdroje, a tímto okamžikem začíná regulace konstantního elektrického proudu laserové diody pomocí bloku 2 regulovatelného zdroje a regulace teploty laserové diody v bloku i laserové diody. Laserová dioda uspořádaná v bloku I generuje světelné záření do optického vlákna 10. Standardně je v programu procesoru bloku 3 procesoru nastavena výchozí teplota určité hodnoty. Blok 3 procesoru pak kontroluje teplotu laserové diody uspořádané v bloku 1 prostřednictvím bloku 7 ovládání interní teploty. Blok 3 procesoru aktivně udržuje teplotu laserové diody v bloku 1 pomocí bloku 4 externího chlazení a bloku 8 ovládání interní teploty. Jelikož u této varianty neexistuje signál ručního ovládání tlačítka S2, není možné zadání jiné požadované teploty laserové diody bloku 1 laserové diody.

Tato varianta zapojení přístroje udržuje interní teplotu laserové diody bloku I laserové na konstantní hodnotě, která je standardně uvedena v programu procesoru bloku 3 procesoru. Což má za důsledek, že přístroj pracuje s konstantní vlnovou délku emitovaného světla laserové diody.

Další varianta zapojení přístroje k regulaci laserové diody je znázorněna na obr. 3. Zapojení v této variantě zahrnuje blok i laserové diody, který má první vstup/výstup Ill/Oll připojen k optickému vláknu 10, přičemž druhý výstup 012 bloku I laserové diody je připojen na vstup 171 bloku 7 ovládání interní teploty. Tento blok je dále svým výstupem 071 připojen na třetí vstup 133 bloku 3 procesoru, na jehož první vstup 131 je připojen signál Sl aktivace externího napájení a na druhý vstup 132 bloku 3 procesoru pak signál S2 ovládacího tlačítka. Třetí výstup 033 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 151 bloku 5 externího napájení. A jeho první výstup 031 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 181 bloku 8 ovládání interní teploty, jehož výstup 081 je připojen na druhý vstup 112 bloku I laserové diody. A blok I laserové diody má první výstupO13 připojen na druhý vstup 162 bloku 6 diferenčního zesilovače, jehož výstup 061 je připojen, jednak k prvnímu vstupuI21 bloku 2 regulovatelného zdroje a jednak na měřící svorku TP2 výstupního signálu. První výstup 021 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup 114 bloku I laserové diody, a druhý výstup 022 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na měřící svorku TP4. Dále má blok 2 regulovatelného zdroje svůj třetí vstup I23propojen s pátým výstupem 035 bloku 3 procesoru, přičemž druhý vstup 122 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen svorku U2 řídícího napětí. Zatímco svorka Ul vstupního napětí je připojena na první vstup 161 bloku 6 diferenčního zesilovače. Dále má blok 3 procesoru svůj čtvrtý výstup 034 připojen na vstup 191 bloku 9 nadřízeného počítače, jehož výstup 091 je připojen na čtvrtý vstup 134 bloku 3 procesoru.

Funkce zapojení, jež je součástí přístroje, je následující. Při zapnutí napájecího napětí přístroje, je přivedeno napájecí napětí 5 V pro procesor integrovaný v bloku 3 procesoru (může se jednat např. o malý počítač) a ten vykonává svůj inicializační program. A čeká na stisk tlačítka Sl. Po stisku tlačítka Sl procesor vyšle signál do bloku 5 externího napájení a dojde tímto k připojení napájecího napětí +15 V až -15 V pro celou desku budicího zdroje a regulátoru teploty laserové diody. Po uplynutí doby cca 100 ms procesor integrovaný v bloku 3 procesoru vyšle signál pro aktivaci bloku 2 regulovaného napětí. Na základě této informace začne protékat proud laserovou diodou. Blok 2 regulovaného napětí zahrnuje regulovatelný zdroj konstantního elektrického proudu, který budí laserovou diodu integrovanou v bloku i laserové diody. Velikost proudu protékajícího laserovou diodou se nastavuje prostřednictvím řídicího napětí U2 na potřebnou velikost. A to podle konkrétního typu laserové diody. Signál z monitorovací fotodiody (která je vnitřní součástí laserové diody), je úměrný optickému výkonu laserové diody. Tento signál vysílaný monitorovací diodou je veden do bloku 6 diferenčního zesilovače. Zde je porovnáván s hodnotou řídicího napětí Ul, která je externě nastavitelná tak, aby při jmenovitém požadovaném optickém výkonu byl výstup z bloku 6 diferenčního zesilovače nulový. Dojde-li z jakýchkoli důvodů (například stárnutí laserové diody LD) k poklesu optického výkonu, dojde tím k poklesu signálu z monitorovací fotodiody a tedy ke vzniku nenulového signálu na výstupu bloku 6 diferenčního zesilovače. Tento výstupní signál způsobí zvýšení hodnoty elektrického proudu lasero-5CZ 27587 Ul vou diodou tak, aby bylo dosaženo opět nulové hodnoty na výstupu bloku 6 diferenčního zesilovače. Tímto způsobem regulace je udržován stálý optický výkon laserové diody. Při nárůstu optického výkonu laserové diody působí tento regulační mechanismus opačně, tj. způsobí odpovídající snížení proudu laserovou diodou. Aby byla stabilizována vlnová délka světla vysílaného laserovou diodou, je nutno stabilizovat teplotu pouzdra laserové diody. K tomu účelu slouží blok 7 měření interní teploty. Výstup z tohoto bloku 7 je úměrný teplotě laserové diody a je zpracováván procesorem integrovaným v bloku 3 mikroprocesoru. Mikroprocesor na základě signálu o teplotě dává pokyn do bloku 8 ovládání interní teploty což je funkční blok ovládající topný a chladicí systém bloku i laserové diody. Pokud protéká elektrický proud topným a chladicím systémem procesoru (čipu) vjednom směru, tak dochází k ochlazování laserové diody v bloku 1 laserové diody, protéká-li v opačném směru, dochází k oteplování laserové diody v bloku i laserové diody. Velikost změny teploty ať jde o zahřívání nebo chlazení je regulována řídicím programem v procesoru bloku 3 procesoru na základě PWM (pulse width modulation, pulsně šířková modulace), což znamená, že velikost změny teploty je přímo úměrná době trvání impulsu na výstupu bloku 8 ovládání interní teploty. Při počátečním běhu řídicího programu procesoru integrovaného v bloku 3 procesoru je automaticky udržována teplota bloku I laserové diody na 25 °C. Pokud je žádána jiná teplota, je možno tuto nastavit opakovaným stiskem tlačítka Sl a potvrdit platnost této hodnoty stiskem tlačítka S2. Bez stisku tlačítka S2 není změna teploty provedena. Hodnota teploty je zobrazována na externím displeji. Možno nastavit teplotu 15 až 30 stupňů Celsia s krokem 1. stupeň. Zařízení může pracovat v rozmezí teplot okolí +5 až +50 stupňů Celsia. Aby byla možná popisovaná stabilizace teploty, tak při teplotách nad 25 stupňů včetně, procesor zapne blok 4 ventilátoru, kterým se zajistí proud vzduchu na blok i laserové diody o stejné teplotě prostředí. Při teplotách nižších než 25 stupňů Celsia procesor vypne blok 4.

Průmyslová využitelnost

Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody je použitelné jako součást přístrojů proto je nutné technicky zajistit konstantní elektrický proud laserové diody a udržet konstantní teplotu laserové diody.

Claims (3)

1. Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody, vyznačující se tím, že první vstup/výstup (Ill/Oll) bloku (1) laserové diody je připojen k optickému vláknu (10), přičemž druhý výstup (012) bloku (1) laserové diody je připojen na vstup (171) bloku (7) měření interní teploty, jehož výstup (071) je dále připojen na třetí vstup (133) bloku (3) procesoru, přičemž k prvnímu vstupu (131) bloku (3) procesoru je připojen signál Sl aktivace externího napájení a k druhému vstupu (132) bloku (3) procesoru je připojen signál S2 ovládacího tlačítka, přičemž třetí výstup (033) bloku (3) procesoru je připojen ke vstupu (151) bloku (5) externího napájení, zatímco první výstup (031) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (181) bloku (8) ovládání interní teploty, který má výstup (081) připojen na druhý vstup (112) bloku (1) laserové diody, přičemž čtvrtý vstup (114) bloku (1) laserové diody je připojen na první výstup (021) bloku (2) regulovatelného zdroje, zatímco druhý výstup (032) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (141) bloku (4) chlazení, jehož výstup (041) je připojen na třetí vstup (113) bloku (1) laserové diody, přičemž pátý výstup (035) bloku (3) procesoru je připojen na třetí vstup (123) bloku (2) regulovatelného zdroje, jehož druhý vstup (122) je připojen na svorku U2 řídícího napětí, kde druhý vstup (022) bloku (2) regulovatelného zdroje připojen na měřící svorku (TP4) a dále má blok (3) procesoru svůj čtvrtý výstup (034) připojen na vstup (191) bloku (9) nadřazeného počítače, kde výstup (091) bloku (9) nadřazeného počítače je připojen na čtvrtý vstup (134) bloku (3) procesoru.

-6CZ 27587 Ul

2. Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody, vyznačující se tím, že první vstup/výstup (II l/Ol 1) bloku (1) laserové diody je připojen k optickému vláknu (10), přičemž druhý výstup (012) bloku (1) laserové diody je připojen na vstup (171) bloku (7) měření interní teploty, jehož výstup (071) je dále připojen na třetí vstup (133) bloku (3) procesoru, přičemž k prvnímu vstupu (131) bloku (3) procesoru je připojen signál Sl aktivace externího napájení, přičemž třetí výstup (033) bloku (3) procesoru je připojen k vstupu (151) bloku (5) externího napájení, zatímco první výstup (031) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (181) bloku (8) ovládání interní teploty, který má výstup (081) připojen na druhý vstup (112) bloku (1) laserové diody, kde čtvrtý vstup (114) bloku (1) laserové diody je připojen na první výstup (021) bloku (2) regulovatelného zdroje, přičemž třetí výstup (013) bloku (1) laserové diody má připojen na druhý vstup (162) bloku (6) diferenčního zesilovače, který má výstup (061) připojen, jednak k prvnímu vstupu (121) bloku (2) regulovatelného zdroje a jednak na měřící svorku (TP2) výstupního signálu, zatímco pátý výstup (035) bloku (3) procesoru je připojen na třetí vstup (123) bloku (2) regulovatelného zdroje, jehož druhý vstup (122) je připojen na svorku U2 řídícího napětí, kde druhý vstup (022) bloku (2) regulovatelného zdroje připojen na měřící svorku (TP4) a dále má blok (3) procesoru svůj čtvrtý výstup (034) připojen na vstup (191) bloku (9) nadřazeného počítače, kde výstup (091) bloku (9) nadřazeného počítače je připojen na čtvrtý vstup (134) bloku (3) procesoru.

3. Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody, vyznačující se tím, že první vstup/výstup (111/011) bloku (1) laserové diody je připojen k optickému vláknu (10), přičemž druhý výstup (012) bloku (1) laserové diody je připojen na vstup (171) bloku (7) měření interní teploty, jehož výstup (071) je dále připojen na třetí vstup (133) bloku (3) procesoru, přičemž k druhému vstupu (132) bloku (3) procesoru je připojen signál S2 ovládání tlačítka a k prvnímu vstupu (131) bloku (3) procesoru je připojen signál Sl aktivace externího napájení, přičemž třetí výstup (033) bloku (3) procesoru je připojen k vstupu (151) bloku (5) externího napájení, zatímco první výstup (031) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (181) bloku (8) ovládání interní teploty, který má výstup (081) připojen na druhý vstup (112) bloku (1) laserové diody, zatímco druhý výstup (032) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (141) bloku (4) chlazení, jehož výstup (041) je připojen na třetí vstup (113) bloku (1) laserové diody kde čtvrtý vstup (114) bloku (1) laserové diody je připojen na první výstup (021) bloku (2) regulovatelného zdroje, přičemž třetí výstup (013) bloku (1) laserové diody má připojen na druhý vstup (162) bloku (6) diferenčního zesilovače, jehož výstup (061) je připojen, jednak k prvnímu vstupu (121) bloku (2) regulovatelného zdroje, a jednak na měřící svorku (TP2) výstupního signálu, zatímco pátý výstup (035) bloku (3) procesoru je připojen na třetí vstup (123) bloku (2) regulovatelného zdroje, jehož druhý vstup (122) je připojen na svorku U2 řídícího napětí, kde druhý vstup (022) bloku (2) regulovatelného zdroje připojen na měřící svorku (TP4) a dále má blok (3) procesoru svůj čtvrtý výstup (034) připojen na vstup (191) bloku (9) nadřazeného počítače, kde výstup (091) bloku (9) nadřazeného počítače je připojen na čtvrtý vstup (134) bloku (3) procesoru.