基于MSP430的SLED控制系统的设计

2019-08-02 16:05发布

 自1971年Kurbativ等人首次制备出半导体SLED以来,SLED得到了惊人的发展。特别是近几年,其在光纤陀螺仪、光纤传感、光时域发射仪等方面得到了广泛的应用。SLED兼有LD和LED的优点,是一种自发辐射单程光放大非相干光源,具有发射谱宽、高输出功率、体积小、质量轻的特点。另外,由于其时间相干性短和空间相干性长,能有效地将光耦合进单模光纤。
  对于SLED来说,其出射光功率及中心波长会随着驱动电流和管芯温度的漂移而发生变化。为了获得良好的光源性能,SLED管芯的电流和温度控制精度必须达到一定的水平。基于实现输出功率稳定、可靠,输出波长准确的目的,笔者设计了基于MSP430F449单片机的智能数字化SLED控制系统。
  SLED特点介绍
  系统采用了美国DenseLignt公司的DL-CS5029N SLED光源组件,它采用了标准的DIL14脚带尾纤的耦合封装,内置了热敏电阻和制冷器。内置的热敏电阻具有负温度系数,阻值随温度升高而减小,常温下(25℃)阻值为10kΩ。其中,该光源组件的TEC的制冷电压最高为1.8V,制冷电流为0.8A,在设计驱动电路时注意不要超过这个参数限制。
  当光源工作时,温度会升高,这对输出功率影响很大。当输入电流不变时,输出功率随温度的升高而减小,而且温度过高也会影响光源的使用寿命。因此,要想稳定功率,解决驱动电流和温度的问题很重要。SLED的驱动控制多采用恒流控制和制冷器控制,当温度不变时,输出光功率就随电流增加而增加。基于上面这几点特性要求,稳定输出功率的驱动光源电路要从控制驱动电流和制冷器入手,通过稳定电流和温度,间接来稳定输出光功率。
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7条回答
51xlf
2019-08-03 08:16
键盘和显示电路的设计

  键盘采用3键式独立按键,可以实现对PID控制算法三个参数的设置以及报警等功能的设计。由于MSP430的P1口具有中断功能,因此键盘软件的编写采用中断的方式来实现。显示电路采用RT1602C,这是一种能同时显示16×2个字符的液晶,内部存贮有常用的点阵字符图形,方便易用。由于是5V电压操作,而MSP430单片机在3.3V工作,因此采用了一个电平转换芯片SN74LVC4245DB来完成转换。

  实验结果

  该系统在室温下对功率为0.2mW左右的SLED光源组件DL-CS5029N进行试验,实验结果表明:其稳定度优于0.1%。

  结语

  采用“数控恒流源+高精度温控”的方案,设计了SLED控制系统,并且在系统内引入了PID 控制算法。通过多次试验表明,SLED光源可以显著提高光源出纤光功率的稳定性。数字控制方法是目前比较理想的驱动方案,具有较好的发展前途。

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