Technologie regulatorów temperatury i ich zastosowania

Podczas pracy urządzenia laserowego jedynie część dostarczonej energii przekształcana jest w sygnał świetlny. Pozostała energia zostaje oddana w postaci ciepła, które – jeśli nie zostanie odprowadzone – może uszkodzić elementy systemu i skrócić jego żywotność. Ma to szczególne znaczenie w przypadku diod laserowych, jak również wielu innych elementów optoelektronicznych.

Na przykład dioda laserowa GaAs pracująca w zakresie bliskiej podczerwieni osiąga typową żywotność na poziomie 10 000 godzin, jeśli temperatura utrzymywana jest na poziomie 25°C przy odpowiedniej regulacji. Jednak jeżeli nie zastosuje się regulatora temperatury, żywotność ta może skrócić się dwukrotnie na każde 10°C powyżej wartości optymalnej. W związku z tym warto zastosować moduł chłodzenia sterowany przez regulator temperatury, aby zapobiec potencjalnym uszkodzeniom i zaoszczędzić środki finansowe. Zapewnia to także wysoką jakość wiązki laserowej, ponieważ nadmierna ilość ciepła może prowadzić do uszkodzeń powierzchni emisyjnych, ograniczając zarówno ilość, jak i jakość emitowanego światła.

Aby temu zapobiec, zaleca się zastosowanie odpowiedniego regulatora temperatury w połączeniu z pasywnym i/lub aktywnym systemem chłodzenia.

[product:206]

Pasywny system chłodzenia odprowadza nadmiar ciepła do odbiornika (np. zbiornik wodny z wentylatorem). W przypadku niskich i średnich mocy jest to często wystarczające, jednak regulator TEC z modułem Peltiera zapewnia wyższe bezpieczeństwo i większą stabilność temperatury.

TEC (termoelektryczny moduł chłodzący) to zasilany elektrycznie ceramiczny moduł, który pod kontrolą regulatora temperatury chłodzi jedną stronę, jednocześnie odprowadzając ciepło na stronę przeciwną. Mocowanie lasera pełni rolę radiatora po stronie gorącej. Strona zimna jest zazwyczaj sprzęgnięta z modułem laserowym poprzez płytkę zimną wykonaną z miedzi lub aluminium; preferuje się miedź ze względu na jej korzystniejsze właściwości przewodnictwa i równomierny rozkład temperatury.

Pętla regulacji domykana jest poprzez połączenie czujnika temperatury z modułu TEC z płytką zimną. Fabryczny układ z dedykowanym gniazdem pod termistor w płytce zimnej pozwala na minimalizację bezwładności cieplnej i błyskawiczną reakcję systemu. Dla aplikacji o wyższej mocy do strony gorącej modułu TEC należy dołączyć układ chłodzenia wodnego. Dla uzyskania optymalnej wydajności można konfigurować profesjonalne zestawy modułów chłodzących, modułów Peltiera oraz odpowiednich regulatorów TEC.

[product:102]

Najprostszym rozwiązaniem zapobiegającym przegrzaniu jest regulator temperatury typu włącz/wyłącz. Działa on tylko wtedy, gdy mierzona temperatura przekroczy (chłodzenie) lub spadnie poniżej (ogrzewanie) ustawioną wartość. Nie przewiduje stanów pośrednich – sterownik zapewnia 100% mocy aż do osiągnięcia zadanej temperatury. Schemat ten sprawdza się w układach, gdzie nie jest wymagana precyzyjna stabilizacja temperatury.

Zastosowanie regulatora PID TEC stanowi najskuteczniejszy sposób ochrony wrażliwych urządzeń. Regulatory PID są powszechnie wykorzystywane w procesach przemysłowych i – po właściwym dostrojeniu – oferują skuteczność przewyższającą rozbudowane układy sterowania. Około 95% automatycznych procesów przemysłowych korzysta z regulatorów temperatury pracujących w trybie PID.

[product:181]

Składowe PID:

• Proporcjonalna (P): moc jest proporcjonalna do odchylenia od wartości zadanej; większe wzmocnienie P zmniejsza wartość wyjściową dla tego samego błędu.
• Całkująca (I): eliminuje błąd ustalony przez całkowanie odchylenia w czasie; wyższa wartość I spowalnia przyrost składnika całkującego.
• Różniczkująca (D): przewiduje przyszłe odchylenia na podstawie szybkości zmian; wyższa wartość D zwiększa reakcję na zakłócenia.

Całościowo regulator temperatury PID oferuje szybką, proaktywną i precyzyjną regulację z błyskawiczną reakcją na nagłe zmiany — gwarantując długą żywotność oraz stabilną pracę diod laserowych i elementów optycznych.

Zapraszamy do kontaktu w przypadku pytań lub indywidualnych wymagań dotyczących dostosowanych regulatorów temperatury.