[发明专利]一种半导体激光器温度控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种半导体激光器温度控制系统的控制方法，其特征在于：半导体激光器温度控制系统包括连接半导体激光器的温度采样电路、与温度采样电路相连的A/D转换器、键盘控制、显示模块、报警模块、单片机系统以及相连接的TEC温度控制芯片和TEC驱动电路，所述单片机系统其上连接有A/D转换器、键盘控制、报警模块、显示模块和TEC驱动电路；温度采样电路采集到半导体激光器的温度信息后传送给A/D转换器，A/D转换器传输至单片机系统，单片机系统启动温度控制程序通过双PID串联控制算法处理温度信息并输出PWM信号占空比，传递给TEC驱动电路继而产生所需的控制信息驱动TEC温度控制芯片工作，并且经显示模块进行显示；

双PID串联控制算法包括以下过程：通过开机自检后，从单片机系统中的数据处理单元的EEPROM存储芯片读取上次关机时存储的TEC温度控制器芯片的温度，若上次关机时没有存储温度，则读取当前的TEC温度控制芯片的温度，再进入模块初始化，通过键盘设定待控温度x后，启动温度控制程序，温度控制程序读取温度采样电路第一次测量的半导体激光器温度y1，将温度y1与设定温度x进行比较，得到比较误差e1＝x-y1，然后通过PID控制算法输出控制量u1，此时，再次启动温度控制程序第二次测量半导体激光器的温度y2，将温度y2和输出控制量u1进行比较，得到比较误差e2＝u1-y2，然后再次通过PID控制算法输出控制量u2，经控制量u2转换成PWM信号后通过TEC驱动电路控制TEC温度控制芯片工作，最后，经温度采样电路采集的半导体激光器温度y，通过单片机系统在显示模块上显示设定温度x和半导体激光器的温度y，当半导体激光器的温度y超过报警阈值时，报警模块进行报警。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器温度控制系统的控制方法，其特征在于：所述单片机系统为ARM控制器、DSP控制器或普通单片机控制器，所述显示模块为液晶显示或LED显示，所述A/D转换器为普通模数转换器或高精度模数转换器。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器温度控制系统的控制方法，其特征在于：半导体激光器温度控制系统还包括为整个系统供电的电源模块，所述电源模块为线性稳压电源。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器温度控制系统的控制方法，其特征在于：所述温度采样电路包括放大器芯片OPA842、电源和若干电阻、电容：

电阻R1的一端连接电源，另一端通过电阻R4接地，同时另一端通过电阻R3连接放大器芯片的第2引脚，放大器芯片的第2引脚通过电阻R2连接第6引脚，第3引脚通过电阻R5接地，第4引脚连接电源，同时第4引脚通过电容C1接地，放大器芯片的第7引脚连接电源，同时第7引脚通过电容C3接地，第7引脚通过电容C2与第4引脚连接，第6引脚通过电阻R6接地，同时，第6引脚连接所述A/D转换器，A/D转换器的另一端连接所述单片机系统。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器温度控制系统的控制方法，其特征在于：所述TEC驱动电路包括光电耦合器HCPL-2630、第一驱动芯片BTN7971、第二驱动芯片BTN7971、电源和若干电阻、电容：

所述光电耦合器的第2和第3引脚连接到单片机系统，第1引脚连接电源，第4引脚通过电阻R7连接电源，第5引脚连接地线，第8引脚连接电源，第6和第7引脚分别通过电阻R9和R8连接电源，此外，第6引脚还通过电阻R10连接到所述第一驱动芯片的第2引脚，第7引脚通过电阻R14连接所述第二驱动芯片的第2引脚；

所述第一驱动芯片的第3引脚通过电阻R11连接电源，第6引脚通过电阻R12连接地线，第5引脚分别通过电容C4和电阻R13连接地线，第7引脚连接电源，第1引脚连接地线，第8和4引脚同时连接到所述TEC温度控制芯片的一端；

所述第二驱动芯片的第3引脚通过电阻R15连接电阻R11的接电源端，第6引脚通过电阻R16连接地线，第5引脚通过并联的电容C5和电阻R17连接地线，第7引脚连接电源，第1引脚连接地线，第8和4引脚同时连接到TEC温度控制芯片的另一端。