Nhiệt độ ảnh hưởng nhiều tới hoạt động của laser bán dẫn. Để đảm bảo laser bán dẫn có thể hoạt động tốt thì việc làm mát cho laser trong quá trình laser hoạt động là một việc quan trọng. Để làm mát, chúng tôi đã sử dụng Peltier kết hợp với sensor nhiệt. Mặt lạnh của Peltier tiếp xúc với mô đun laser. Loại Peltier chúng tôi sử dụng có thông số kỹ thuật được mô tả trong bảng 3.9.
Bảng 3.9:Thông số kỹ thuật của Peltier Cooler
Thông số Giá trị Đơn vị
Điện áp lớn nhất 7,5 V
Dòng nuôi 2 – 12 A
Công suất làm mát 10 – 50 W
Chênh lệch nhiệt độ 67 0C
Loại sensor nhiệt đã sử dụng là sensor nhiệt NTC có điện trở là 10k ở 250C. Hình 3.30 mô tả sơ đồ nguyên lý của nguồn điều khiển Peltier.
Hình 3. 30: Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển cấp dòng cho Peltier Cooler Trong quá trình làm việc, nhiệt độ của mô đun laser có thể thay đổi. Sự thay đổi nhiệt độ của mô đun laser được sensor nhiệt nhận biết. Điện áp trên sensor nhiệt thay đổi, làm thay đổi điện áp điều khiển các MOSFET công suất. Trong sơ đồ trên, chúng tôi sử dụng 04 MOSFET công suất, được mắc thành 02 cặp: Q4 và Q7; Q5 và Q6 sao cho khi Q4 và Q7 thông thì Q5 và Q6 cấm và ngược lại. Nhờ đó, dòng đi qua Peltier sẽ đổi chiều tùy thuộc vào điện áp điều khiển trên Emiter của Q1.
Giả sử trong quá trình hoạt động, nhiệt độ của mô đun laser tăng lên, làm cho điện áp lối ra của các bộ khuếch đại thuật toán và điện áp Emiter của Q1 ở mức cao. Kết quả là cặp Q5 và Q6 thông, cặp Q4 và Q7 cấm. Dòng điện sẽ đi qua Q6, qua Peltier và qua Q5. Do mặt lạnh của Peltier được tiếp xúc tốt với mô đun laser nên nhiệt độ của mô đun laser giảm đi. Ngược lại, nếu vì một lý do nào đó, nhiệt độ của mô đun laser giảm đi, làm điện áp của các bộ khuếch đại thuật toán ở mức thấp, dẫn đến cặp Q4 và Q7 thông, Q5 và Q6 cấm. Dòng điện Dòng điện sẽ đi qua Q4, qua Peltier và qua Q7. Hay nói cách khác, dòng điện đi theo chiều ngược lại với lúc ban
đầu. Do vậy, mặt lạnh trước kia lại trở thành mặt nóng. Kết quả là mô đun laser được làm ấm lên.
Hình 3.31 mô tả hình ảnh bo mạch điều khiển cấp nguồn cho Peltier Cooler.
Hình 3. 31: Bộ điều khiển cấp dòng cho Peltier Cooler
Nhiệt độ làm việc của mô đun laser được thiết lập khi điều chỉnh biến trở VR1.
Để kiểm tra quá trình hoạt động của bộ điều khiển cấp dòng cho Peltier Cooler, chúng tôi đã điều chỉnh biến trở VR1 để thay đổi điện áp so sánh, qua đó thay đổi ngưỡng nhiệt độ điều khiển. Sensor nhiệt được đặt trong môi trường có thể thay đổi nhiệt độ. Tùy theo nhiệt độ môi trường, bộ điều khiển sẽ tự động cấp nguồn theo hai chiều để duy trì mức nhiệt độ đặt trước.
Hình 3.32 biểu diễn một số hình ảnh thực tế trong quá trình điều khiển nhiệt độ.
Hình 3.32: Hình ảnh thực tế trong quá trình điều khiển nhiệt độ Bảng 3.10 dưới đây liệt kê một số kết quả đo được.
Bảng 3.10:Nhiệt độ điều khiển thay đổi theo mức điện áp so sánh
STT Điện áp so sánh (V) Nhiệt độ điều khiển (0C) STT Điện áp so sánh (V) Nhiệt độ điều khiển (0C) 1 1.80 45.00 5 2.80 25.00 2 2.00 40.00 6 3.10 20.00 3 2.20 35.00 7 3.40 15.00 4 2.50 30.00 8 3,7 10.00
Từ bảng số liệu 3.10, chúng ta có thể biểu diễn sự phụ thuộc giữa điện áp so sánh và nhiệt độ điều khiển như sau (hình 3.33)
ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ THEO ĐIỆN ÁP SO SÁNH
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 Nhiệt độ (0C) Đ i ệ n á p s o s ánh ( V ol ta ge )