Tecnología y aplicaciones de controladores de temperatura
Tecnología de control de temperatura del sistema
Cada vez que opera un dispositivo láser, solo una parte de la energía suministrada se convierte en señal óptica. El resto se libera como calor que, si no se controla, puede dañar componentes del sistema y disminuir su longevidad. Esto es especialmente relevante para los diodos láser y muchos otros dispositivos optoelectrónicos.
Por ejemplo, un diodo láser de GaAs que opera en el infrarrojo cercano típicamente tiene una vida operativa de 10,000 horas si la temperatura se mantiene en 25 °C mediante control térmico. Sin embargo, si no se utiliza un controlador de temperatura, esta cantidad puede reducirse a la mitad por cada 10 °C por encima de la temperatura ideal. Por lo tanto, es recomendable integrar un módulo de enfriamiento operado por un controlador de temperatura para evitar daños potenciales y reducir costos. Además, se garantiza la calidad del haz láser, ya que el exceso de calor puede afectar las facetas emisoras, reduciendo tanto la cantidad como la calidad de la luz generada.
Para evitar esto, se recomienda emplear un controlador de temperatura adecuado junto con un sistema de enfriamiento pasivo y/o activo.
[product:206]
Enfriamiento pasivo vs. activo
Seleccione la solución más sencilla que mantenga de manera segura su dispositivo dentro del rango de temperatura especificado.
Un sistema de enfriamiento pasivo actúa como una vía de disipación térmica a la cual se transfiere el calor excedente (por ejemplo, un tanque de agua con ventilador). Aunque esto puede ser suficiente para sistemas de baja y media potencia, un controlador TEC con un módulo Peltier proporciona generalmente un enfoque más seguro y una mayor estabilidad térmica.
Módulos de controladores TEC
Los enfriadores termoeléctricos (dispositivos Peltier) permiten una regulación térmica compacta y precisa para montajes láser y óptica.
Un TEC (enfriador termoeléctrico) es un módulo cerámico alimentado que, bajo un controlador de temperatura, enfría un lado y transfiere el calor a la superficie opuesta. El soporte del láser actúa como disipador térmico en el lado caliente. El lado frío suele acoplarse al módulo láser mediante una placa fría de cobre o aluminio; se prefiere el cobre por sus superioridad térmica y distribución uniforme de la temperatura.
El lazo de control se completa conectando un sensor de temperatura del controlador TEC a la placa fría. Un sistema preconfigurado con una ranura dedicada para el termistor en la placa fría asegura una respuesta rápida minimizando la inercia térmica. Para aplicaciones de mayor potencia, añada un enfriador de agua en el lado caliente del módulo TEC. Se puede combinar una amplia gama de módulos de enfriamiento profesionales, módulos Peltier y controladores TEC correspondientes para lograr un rendimiento óptimo.
Tipos de controladores
Dos estrategias principales de control TEC son las más utilizadas: On/Off y PID.
Sistemas de controladores de temperatura On/Off
[product:102]
La forma más básica de prevenir daños térmicos es un controlador de temperatura On/Off. Activa el sistema solo cuando la temperatura medida está por encima (enfriamiento) o por debajo (calentamiento) del punto de consigna. No hay estado intermedio: el controlador aplica el 100% de la potencia hasta alcanzar ese punto. Este esquema simple es adecuado para sistemas que no requieren un control térmico preciso.
Módulos de controlador PID
Para aplicaciones exigentes, la regulación PID proporciona control rápido, preciso y estable.
El uso de un controlador TEC PID es la forma más efectiva de proteger dispositivos sensibles. Los controladores PID se emplean ampliamente en procesos industriales y—cuando están bien ajustados—suelen superar esquemas más complejos. Aproximadamente el 95% de los procesos industriales automatizados utilizan controladores térmicos PID.
[product:181]
Componentes PID:
- Proporcional (P): la potencia es proporcional a la desviación respecto al punto de consigna; un mayor valor P reduce la salida para un mismo error.
- Integral (I): elimina el error de estado estacionario integrando la diferencia en el tiempo; un valor I más alto ralentiza el término acumulado.
- Derivativo (D): predice desviaciones futuras en función de la tasa de cambio; un valor D más alto incrementa la respuesta ante perturbaciones.
En suma, un controlador de temperatura PID ofrece regulación rápida, proactiva y precisa, con una respuesta ágil ante cambios abruptos, garantizando una larga vida útil y un funcionamiento estable de diodos láser y sistemas ópticos.
Opciones de personalización
Adapte el controlador a sus necesidades de proceso e integración.
- Incorporación de interfaz táctil
- Mayor corriente y/o voltaje máximo
- Ajustes PID configurables por el usuario o preestablecidos
- Aceptación de diversos tipos de sensores (termistores, RTD, etc.)
- Desconexión automática por encima de una temperatura definida
- Múltiples canales controlados de forma independiente (TTL o analógico)
- Comunicación mediante UART, RS-232, RS-485 o USB
- Salida bipolar para enfriamiento y calentamiento
¿Necesita ayuda para elegir un controlador?
No dude en contactarnos si tiene preguntas o requerimientos específicos para un controlador de temperatura personalizado.