本实用新型专利技术公开了一种基于模糊控制的半导体激光器温度控制装置，该装置包括电源模块、单片机系统、TEC驱动电路、TEC温度控制芯片、导热板、激光二极管、温度传感器系统、键盘控制、显示模块和报警模块；所述单片机系统上连接有键盘控制、报警模块、显示模块和温度传感器系统，所述TEC驱动电路一端连接单片机系统，另一端连接TEC温度控制芯片，TEC温度控制芯片利用硅胶粘贴在导热板的一面，导热板的另一面用硅胶粘贴激光二极管，温度传感器系统中的传感器紧密连接导热板。本实用新型专利技术的基于模糊控制的半导体激光器温度控制装置，单片机读取温度传感器系统的数值，单片机根据温度传感器的数值驱动TEC温度控制芯片，控制精度高，而且效率大大提高。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及基于模糊控制的半导体激光器温度控制装置，属于半导体激光器领域。
技术介绍
随着信息技术的迅速发展，半导体激光器已经广泛地应用于光纤通信、光纤传感和激光雷达等领域，具有广阔的应用前景。温度是影响激光器性能指标的主要因素之一，当激光器的温度升高，其输出波长逐渐向长波长方向漂移，同时，温度控制的精度也影响着激光器的线宽和功率，因此，必需对半导体激光器采用合适的温度控制技术，从而保证半导体激光器或系统能够正常工作。为此，研究人员在温度控制系统方面做了研究工作，获得了一定的进展。2007年，楼祺洪等人提出的申请号为200710045711.0的技术专利，利用电桥驱动芯片设计了热电制冷器的驱动电路，实现了半导体激光器的温度控制；2014年，朱俊提出的半导体激光器自动温度控制系统(申请号:201410480407.9)，采用惠斯通电桥和运算放大器设计的温度检测放大电路，实现半导体激光器温度的控制。以上的技术具有一定的应用参考价值，但是，这些技术的温度采集电路采用的是模拟电路，因此温度采集电路相对比较复杂，主要是由于温度采集电路利用的是电桥电路造成的，同时没有高精度的算法进行控制，使得在控温过程中会出现温度波动现象，造成激光器温度变化，导致激光器输出的波长、线宽和功率都将出现波动现象，为其后续的系统造成一定的影响。
技术实现思路
技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本技术提出一种基于模糊控制的半导体激光器温度控制装置，可以更精确的控制激光二极管的温度。技术方案:为解决上述技术问题，本技术的基于模糊控制的半导体激光器温度控制装置，包括为整个装置提供电源的电源模块、单片机系统和激光二极管；所述单片机系统上连接有键盘控制、显示模块和温度传感器系统，所述单片机系统与TEC驱动电路一端，TEC驱动电路另一端连接TEC温度控制芯片，TEC温度控制芯片利用硅胶粘贴在导热板的一面，导热板的另一面用硅胶粘贴激光二极管，温度传感器系统中的传感器紧密连接导热板。作为优选，所述导热板为铝板或紫铜。作为优选，所述TEC驱动电路包括驱动芯片L298N、电源和若干二极管，所述驱动芯片的第1、8和15引脚接地，第4和9引脚连接电源，第5和7引脚连接单片机系统，第2引脚通过二极管Dl连接电源模块，同时第2引脚通过二极管D2接地，第3引脚通过二极管D4连接电源模块，同时第3引脚通过二极管D3接地，第2和3引脚分别连接到所述TEC温度控制芯片的正极和负极。作为优选，所述单片机系统还与报警系统连接。在本技术中，所述温度传感器系统包括温度传感器DS18B20、电源和电阻，温度传感器DS18B20的第I引脚接地，第2引脚连接单片机系统，第3引脚连接电源，第2引脚通过电阻Rl连接第3引脚。所述显示模块为液晶显示或LED显示，单片机系统为普通单片机控制器、DSP控制器或ARM控制器中的一种。有益效果:本技术的基于模糊控制的半导体激光器温度控制装置，单片机读取温度传感器系统的数值，单片机根据温度传感器的数值驱动TEC温度控制芯片，控制精度高，而且效率大大提高，并且控制系统能够实现数据通信、数据处理及系统控制等处理功能，自动化程度高，速度快测量效率高，误差小，操作方便。【附图说明】图1为本技术的系统连接框图；图2为实施例中温度传感器系统示意图；图3为实施例中TEC驱动电路示意图；图4为实施例中模糊PID控制算法结构示意图；图5为实施例1中获得的控温数据图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作更进一步的说明。实施例1如图1至图4所示，包括电源模块100、单片机系统10UTEC驱动电路102、TEC温度控制芯片103、激光二极管104、导热板105、温度传感器系统106、显示模块107、键盘控制108和报警模块109。所述单片机系统上连接有TEC驱动电路102、温度传感器系统106、显示模块107、键盘控制108和报警模块109，TEC驱动电路102 —端连接单片机系统101，另一端连接TEC温度控制芯片103，TEC温度控制芯片103利用硅胶粘贴在导热板105的一面，导热板105的另一面用硅胶粘贴激光二极管104，温度传感器系统106中的传感器紧密连接导热板105，温度传感器系统106另一端连接单片机系统101，电源模块100为整个系统供电。其中，电源模块100选用的是绿扬YB1732A直流稳压电源，单片机系统101包含飞思卡尔单片机MC9S12XS128MAL芯片、时钟电路、复位电路和JIAG结构。TEC温度控制芯片103选用的是半导体制冷片TEC1-12706，导热板105选用的是铝板，具体的，如图2所示，TEC驱动电路102包括驱动芯片L298N和4个二极管，L298N是SGS(通标标准技术服务有限公司)公司的产品，是15脚Multiwatt封装，其内部包含4通道逻辑驱动电路。内含二个H桥的高电压、大电流双全桥驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。驱动芯片L298N的第1、8和15引脚接地，第4和9引脚连接电源，第5和7引脚连接单片机系统，第2引脚通过二极管Dl连接电源，同时第2引脚通过二极管D2接地，第3引脚通过二极管D4连接电源，同时第3引脚通过二极管D3接地，第2和3引脚分别连接到所述TEC温度控制芯片的正极和负极。如图3所示，温度传感器系统106包括温度传感器DS18B20、电源和电阻R1(10K欧姆)，DS18B20数字温度传感器提供9-12位摄氏温度测量而且有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失而改变的报警功能。它的测温范围为-55?+125°C，温度传感器DS18B20的第I引脚接地，第2引脚连接单片机系统，第3引脚连接电源，第2引脚通过电阻Rl连接第3引脚。图4为模糊PID控制算法结构示意图，其中X为系统输入量，在本实施例中为温度传感器检测的激光二极管的温度，Y为系统输出量，为单片机经过控制算法处理后的温度，为TEC温度控制芯片的输入温度，e (t) = x-y为偏差值作积分分离H)控制算法和模糊PID控制算法的输入，ec (t) = de (t) /dt为系统偏差变化率作模糊PID控制算法的输入，控制开关选择以偏差阈值ε为标准，控制方式在大偏差时(|e|> ε )，选择简单的积分分离H)控制算法的输出量作为控制量U1，小偏差时(|e| ( ε)则采用模糊PID控制算法输出作为控制量u2，PID控制算法的三个控制参数(Kp为比例作用系数，K工为积分作用系数，KD为微分作用系数)在线整定，进一步完善PID控制算法的性能，改善了温度控制系统的参数变化。该实施例系统设计的两个控制方式，设定当|e|>3(即ε =3)采取H)控制算法，当|e|彡3(即ε =3)时采取模糊PID控制算法对温度进行控制。其温度控制系统的流程为:通过开机自检后，从单片机系统中的数据处理单元的EEPROM存储芯片中读取上次关机时存储的TEC温度控制芯片的温度，若上次关机时没存储温度则读取开机时当前TEC温度控制芯片的温度，通过键盘进行温度的设定，在键盘设置待控温度后，启动模糊PID控制算法，输出的控制量一方面驱动TEC温度控制芯片工作，另一方面信号反馈到温本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于模糊控制的半导体激光器温度控制装置，其特征在于：包括为整个装置提供电源的电源模块、单片机系统和激光二极管；所述单片机系统上连接有键盘控制、显示模块和温度传感器系统，所述单片机系统与TEC驱动电路一端，TEC驱动电路另一端连接TEC温度控制芯片，TEC温度控制芯片利用硅胶粘贴在导热板的一面，导热板的另一面用硅胶粘贴激光二极管，温度传感器系统中的传感器紧密连接导热板。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈东军，王如刚，周六英，周锋，沈兆军，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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