半导体激光器

热特性试验作为控温执行器件，的温度变化特性直接影响控制系统采样周期等参数的选择。

首先，将固定在导热铝板和散热片之间。

然后，安装热敏电阻。

打开开关，室温下测量热敏电阻的阻值，将可调电压源设定为，开关闭合，测量热敏电阻阻值随时间的变化，三分钟后打开开关。

隔段时间，当热敏电阻的阻值恢复到室温状态下的温度后，重复上述实验，可调电压源的电压值分别设为，实验曲线如图所示。

零功率电阻根据国标规定，额定零功率电阻值是热敏电阻在基准温度时测得的电阻值，这个电阻值就是热敏电阻的标称电阻值。

通常所说热敏电阻多少阻值，亦指该值。

材料常数热敏指数值被定义为温度时的零功率电阻值温度时的零功率电阻值，指定的两个温度。

对于常用的热敏电阻，其热敏指数般都介于之间。

芯片介绍针对的驱动问题，以及等公司都推出了专用的芯片，如公司的，公司的，公司的等。

如果，单纯从设计产品的角度出发，选择其中的种应用到设计中，就可以实现设计目的下面我们介绍下公司芯片的设计思想。

从剖析这些芯片的设计思想，我们可以学到很多设计理念，应用到我们自己的设计当中。

是专用的热电致冷器，它采用技术，内部带有控制器。

其工作原理如图所示，除了增加了控制器外，的功率驱动电路采用先进的技术，其电路包括输入控制部分三角波发生器部分以及桥电路驱动逻辑控制部分。

并且电路中还设置了过流过热保护电路，增加了系统的可靠性。

其封装形式为的封装。

如图图相同阻值，不同值特性曲线热敏电阻在室温下的变化范围在欧姆，温度系数。

热敏电阻器可广泛应用于温度测量温度补偿抑制浪涌电流等场合。

电阻值和温度变化的关系式为零功率电阻值指在规定温度时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。

在温度时的热敏电阻阻值在额定温度时的热敏电阻阻值规定温度热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。

此关系式只是我们所了解的经验公式，只能在有限的温度范围内和有限的阻值范围内才具有定的精确度。

因为材料本身关系的温度常数也是个与温度有关的函数。

图温控系统负反馈电路图中，和接热敏电阻，热敏电阻受温度变化影响，其阻值变化引起点的电势变化。

根据图，两个放大器部分，其中上面的放大器，起放大电压作用，第二个放大器起到电压跟随和放大作用。

，，容易计算出反馈电路增益代入数据，可算出电路放大增益。

输入端电阻值为，则输入端电压值为本章介绍了半导体激光器温控系统的硬件组成，包括温度传感器，数据处理的核心单片机及其接口电路，以及系统的执行机构半导体制冷器和它的驱动电路。

作为系统的控制核心，单片机除了控制各连接器件的运行外，还以程序的形式引入了，因此也可以看作为个模糊控制器。

当温度传感器将温度信号送入单图片内资源图作为单芯片的控制器，它和其它的单芯片控制器样，采用了外部。

这种方式可以让设计者更灵活的根据驱动电流来选择，提高工作效率。

对激光器温度进行控制时，控制精度可到。

该芯片还具有实时监控温度功能，能对温度控制系统进行实时监控。

硬件测试根据以上各部分热电特性响应特性，本文设计温控系统负反馈电路如下图处理后送入显示芯片实现温度数据显示的同时还作为模糊控制器的输入信号，用于实现模糊控制的功能。

第章算法控制系统的设计，都是在计算机环境下，根据设计方案给定的性能指标和参数，设计出控制器的运算规律和算法。

在工业生产过程控制中，对于控制对象的数学模型很难精确的设计，而系统参数也是比较灵活多变，运用现代控制理论分析综合要耗费很大资源花很大代价进行模型识别，并且结果往往不理想。

因此，般在生产中，控制系统都采用调节器，并根据经验对参数进行在线调整。

在用计算机进行控制器设计时，由于软件系统的灵活行，控制器可以修正的更加完善，因此算法应用很广泛。

总结调节器，它有如下优点调节器结构简单，便于工程技术人员理解和掌握参数易于调整，在长期的工程应用中，技术人员有自己的经验判断参数的设置对控制系统的影响针对大多数受控对象，控制器的控制能力都能很好的实现控制器不需要受控对象的精确数学模型，就能实现理想有效的控制，这对于大多数工程来说，减少了很多麻烦。

算法介绍及背景比例积分微分控制，即控制是最早发展起来的控制策略之，由于其算法简单鲁棒性好可靠性高，被广泛应用于过程控制和运动控制中。

将偏差的比例积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称控制器。

控制器的微分方程，输入信号为误差信号，输出为控制量∫比例系数积分时间常数微分时间常数效果。

算法实现控制器的控制规律由式可以体现出来。

其传递函数为由其传递函数可以看出，实际上控制器的控制作用分为三部分，第部分为比例控制调节，第二部分为积分调节，第三部分为微分调节。

比例控制部分，响应速度快，偏差旦产生，立即产生控制作用，使被控制量朝减小偏差的方向进行。

般情况下，比例控制器对受控对象都存在定的静差，所谓静差是指，对阶跃响应终值为有限值的受控对象，存在个稳定的误差。

加大比例系数，可以减小静差，但是不能消除。

加大比例系数可以加快系统的响应速度，但是值过大会影响控制的动态品质，引起受控量超调过大，产生严重的震荡，甚至使闭环不稳定。

积分控制器滞后于偏差的变化，它可以消除比例调节中残存的静差，增大，将会减缓消除静差的过程，但可以减小超调和震荡，使系统趋于稳定。

同时，越大，积分调节作用越弱，越小，积分调节作用越强。

因此，必须根据实际情况来决定的大小。

对于温度控制来说，可以选取较大的值。

与积分调节相反，微分调节作用超前于偏差的变化。

实际上，它是按照偏差的变化率来产生调节作用，阻止偏差的变化。

偏差变化越快，则微分校正量越大。

因此，微分调节器有助于减小超调，克服震荡，提高系统的稳定性。

本章总结在自动控制系统中，调节是比例调节，积分调节和微分调节作用。

调节控制质量的好坏取决于控制规律的合理选取和参数的整定。

在控制系统中总是希望被控参数稳定在工艺要求的范围内。

但在实际中被控参数总是与设定值有定的差别。

工程上把被控参数的测量值与设定值之差称为偏差。

规律与偏差有定的关系，概括如下比例作用比例控制作用的输出与偏差值成正比。

比例调节器像个放大器。

偏差信号来放大送出去，比例度大，放大倍数低。

比例控制的特点是即时，主要有偏差调节器就有输出，比例调节的缺点是作用有较大偏差。

积分作用积分控制作用的输出变化速度与偏差信号的值成正比。

积分控制器，有累积能力，只要有偏差在，积分器便会直作用。

积分时间长，积分作用低。

积分的特点是消除余差。

当控制器加入积分作用后，会使调节器控制和调整反应速度变慢。

微分作用微分控制作用的输出与偏差值的变化速度成正比。

微分调节器，有超前调节能力，输入阶跃信号，导致输出上跳，微分时间长，下降慢。

微分作用与偏差的变化速度有关，有偏差存在但是不变化，调节器就不工作。

微分有超前调节作用，微分调节器不能单独使用。

参数设定的方法般是，先比例次积分后微分的顺序进行。

控制量的基准误差时的控制量。

在模拟控制系统中，最常用的控制方式就是控制。

控制原理如图系统由模拟控制器和受控对象组成。

图控制原理图在工程实际中，调节器根据情况可以分为类，即比例调节器，比例积分调节器，比例微分调节器，比例积分微分调节器。

调节器微分方程为调节器微分方程为∫调节器微分方程为本文研究的温度控制系统具有滞后性时变性和非线性的特征，所以要精确的建立该系统的模改变，为防止大幅值的改变量造成电流的超调以及冲击，调光功率慢调整子程序，其作用是使电流变化平滑，有助于保护激光管。

如果设定值未则对光功率进行控制。

为避免动作的过于频繁，消除由此所引起的振荡，控制是带死区的，死区参数在确保精度的前提下由实验确定。

程序界面下面是所编译的程序界面。

通过界面用户可以对驱动电路进行控制，包括驱动电流激光器功率参数设置等。

图所示为启动界面，在启动界面里可以查看项目号和号，核对单片机内核信息。

在端口设定区可以选择打开不同的串口，在命令列表的下拉菜单里面，可以选择发送命令的类型，包括控制信息和数据信息。

在选择完类型之后可以设定预期值。

在激光器系统出错以后，可以通过发送命令字来使系统复位。

图激光器系统操作界面在设定完命令之后，点击发送，右边的显示窗口会出现相应的光功率曲线或者单片机内部寄存器值。

技术人员可以通过反馈的信息，更改命令值或者相应参以修正驱动电流或者光功率。

图激光器操作界面二激光系统的启动或关闭由启停键控制。

如果判断为开机，则逐渐增加激光器的工作电流，直到激光功率接近达到设定值，从而实现慢启动。

如果判断为关闭，则逐渐缓慢降低工作电流直至零，实现慢关闭。

程序中为激光器工作电流的调整步长，ε为光功率偏差阈值，它们应根据激光管的特性由实验确定。

另外，转换器的数据转换状态以查询方式进行检测。

为进步消除噪声的影响，还必须对采样信号进行数字平滑滤波。

中断服务程序分别用于恒温控制和光功率的控制。

温度控制算法在许多资料中都有详细论述，此外不做介绍。

光功率的控制程序流程如图所示，第章结论现代通信技术中，对信息的需求量越来越大，对传输速度的要求也越来越高。

光通信的发展正好符合信息技术的要求，由于光的传输速度极快，并且对于不同