Технология и области применения контроллеров температуры

При эксплуатации лазерного устройства лишь часть подведенной мощности преобразуется в оптическое излучение. Остальная энергия высвобождается в виде тепла, которое, при отсутствии контроля, может повредить компоненты вашей системы и снизить ее срок службы. Данный аспект особенно важен для лазерных диодов и других оптоэлектронных устройств.

Например, лазерный диод на основе GaAs, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне, обычно обеспечивает наработку до 10 000 часов при температуре 25 °C и поддержании терморегулирования. Однако при отсутствии контроллера температуры срок службы сокращается вдвое на каждые 10 °C превышения идеальной температуры. Поэтому важно внедрять модуль охлаждения, управляемый контроллером температуры, чтобы предотвратить повреждение и снизить эксплуатационные расходы. Кроме того, это гарантирует высокое качество излучаемого лазерного луча, так как перегрев может разрушить эмитирующие грани, что ведет к снижению мощности и ухудшению характеристик излучения.

Во избежание подобных проблем рекомендуется использование соответствующего контроллера температуры в сочетании с пассивной и/или активной системой охлаждения.

[product:206]

Пассивная система охлаждения функционирует как теплоотвод, в который отводится избыточное тепло (например, бак с водой и вентилятором). Такой вариант может быть достаточен для низко- и среднемощных систем, однако использование TEC-контроллера с модулем Пельтье обычно обеспечивает более безопасное решение и высокую стабильность температуры.

TEC (термоэлектрический охладитель) — это керамический модуль с питанием, который под управлением контроллера температуры охлаждает одну сторону, отводя тепло на противоположную поверхность. Крепление лазера при этом служит радиатором для горячей стороны. Холодная сторона обычно сопрягается с лазерным модулем через медную или алюминиевую пластину; медь предпочтительна благодаря лучшей теплопроводности и равномерному распределению температуры.

Контур управления замыкается подключением температурного датчика от TEC-контроллера к холодной пластине. Преднастроенная система с отдельным посадочным местом для термистора в холодной пластине обеспечивает быструю реакцию за счет минимизации тепловой инерции. Для высокомощных систем рекомендуется добавить водяное охлаждение на горячую сторону модуля TEC. Для достижения оптимальных характеристик возможно комбинирование различных профессиональных модулей охлаждения, модулей Пельтье и соответствующих TEC-контроллеров.

[product:102]

Наиболее простой подход к предотвращению теплового разрушения — on/off контроллер температуры. Он включается только тогда, когда измеренная температура превышает (охлаждение) или опускается ниже (нагрев) заданного значения. Промежуточных состояний не предусмотрено — контроллер подает 100% мощности до достижения заданной температуры. Такая схема подходит системам, не требующим высокой точности регулирования температуры.

Применение PID TEC-контроллера — наиболее эффективный способ защиты чувствительных устройств. PID-контроллеры широко используются в промышленных процессах и при правильной настройке часто превосходят более сложные системы. Около 95% автоматизированных промышленных процессов используют PID-контроллеры температуры.

[product:181]

Компоненты PID-регулирования:

• Пропорциональная составляющая (P): мощность обратно пропорциональна отклонению от уставки; увеличение коэффициента P снижает выходной сигнал при том же отклонении.
• Интегральная составляющая (I): устраняет статическую ошибку путем интегрирования разницы по времени; увеличение I уменьшает нарастание интегральной составляющей.
• Дифференциальная составляющая (D): прогнозирует будущие отклонения по скорости изменения; увеличение D повышает чувствительность к возмущениям.

Таким образом, PID-контроллер температуры обеспечивает быструю, проактивную и точную регулировку с оперативным откликом на резкие изменения — способствуя увеличению срока службы и стабильной работе лазерных диодов и оптики.

Свяжитесь с нами, если у вас возникли вопросы или есть особые требования к индивидуальному контроллеру температуры.