بخشی از مقاله
خلاصه -
در این مقاله یک دستگاه درایور دیود لیزری ساخته شدهاست که از طریق کنترل جریان قابلیت تنظیم شدت نور دیود لیزر را به کاربر میدهد. بخش الکترونیکی دستگاه به نحوی طراحی شده تا بتواند پایداری دو مؤلفه حساس دیود لیزر، ولتاژ و جریان، را تضمین کند و در توان های مختلف هیچگونه اخلالی نداشته باشد و آسیبی به دیود لیزر نرساند.
کلمات کلیدی: دیود لیزر، درایور دیود لیزر، فیبر مدار چاپی، لیزر .CO2
.1 مقدمه
لیزرهای دیودی نیمه رسانا پرفروشترین نوع لیزر در جهان هستند. این لیزرها اولین بار در سال 1962 ساخته شدند بازار جهانی لیزر ارزشی معادل 8/2 میلیارد دلار در سال 2013 داشتهاست که افزایش 62 درصدی نسبت به 5/33 میلیارد دلار سال 2009 داشته است.[1]
در مقایسه با لیزرهای دیگر، لیزرهای دیودی ویژگیهای خاص و منحصر به فرد خود را دارند از قبیل:
❖بازه طول موج وسیع از طول موج فرا بنفش 375 - نانومتر - تا طول موج ناحیه میانی فرو سرخ 10/4 - میکرومتر -
❖کارایی در حیطه پالسی و پیوسته - امواج پالسی به کوتاهی پیکو ثانیه و مدوله تا مرز گیگا هرتز -
❖بازه توانی از میلی وات تا کیلو وات
❖طول عمر بسیار بالا حدود 10000ساعت [2]
❖قیمت بسیار ارزان و به صرفه نسبت به سایر اقلام لیزرهادر کاربرد های مختلف دیودهای لیزری از جمله بیناب نمایی، انتقال اطلاعات و غیره از توان های مختلفی استفاده می شود [3] و دستگاه ارائه شده قابلیت ارائهی توانهای مختلف را دارد.
.2 دیود لیزر و درایور آن
دیود لیزر در انواع سایز و توان ها موجود می باشد. در شکل 1 الف یک دیود لیزر به نمایش گذاشته شده است که به ترتیب قسمت های مختلف اجزای آن مشخص است و در شکل .1ب هم اندازه آن نسبت به یک سکه مشخص شده است.اگر دیود لیزر بدون استفاده از درایور روشن شود پس از گذشت زمان اندکی، نور آن به شدت کاهش پیدا می کند و معیوب می شود، حال آنکه اگر از درایور استفاده شود، دیود لیزر بدون هیچ مشکلی می تواند از خود به مدت طولانی تری - در نهایت اندازه ی طول عمرش که در برگه اطلاعات هر دیود لیزر ارائه شده است - نور ساتع کند.یکی از درایور های موجود در بازار درایور لیزر 1 تا 3 وات مدل LD000554 می باشد که با اعمال ولتاژ مستقیم بین 5/8 تا 12 ولت ولتاژ و جریان را برای اعمال به دیود لیزر آماده می کند. این نوع درایور یکی از رایج ترین نوع درایور های موجود است اما دارای مزایا و معایب مختلف می باشد.
از مزایای آن می توان به کوچک بودن و قابلیت استفاده از باتری برای به کار گیری آن اشاره کرد اما معایبی همچون عدم قابلیت کنترل توان خروجی و عدم قابلیت کالیبره شدن برای دیود لیزر های مختلف اشاره کرد. در شکل2 درایور دیود لیزر LD000554 را مشاهده می کنید.یکی دیگر از درایورهای دیود لیزر موجود، مدل LD17710259 می باشد که علاوه بر مزیت های درایور قبلی قابلیت کنترل توان خروجی و کالیبره شدن برای دیود لیرز های مختلف را دارد اما عیب مهم این درایور راحت نبودن تغییر توان آن است زیرا از نظر فیزیکی کاربر حتما باید با پیچ گوشتی توان را تغییر دهد. در شکل3 مدار درایور LD17710259 قبل مشاهده می باشد.آخرین نوع درایور لیزری که بررسی می شود درایور لیزری misc-02-004 این نوع درایور دیود لیزر نسبت به دو نوع قبل دارای ابعاد کوچکتری است و همانند درایور دیود لیزر LD000554 قابلیت کنترل توان خروجی را دارد اما جریان خروجی بین 50 تا 300میلی آمپر را دارد که این جریان برای دیود لیزر های با توان کمتر از 1 وات مناسب می باشد.در ادامه به بررسی شماتیک مدار درایور دستگاه ارائه شده و نحوهی ساخت فیبر مدار چاپی آن پرداخته خواهد شد.
.2 طراحی مدار
همان گونه قبلا بیان شد، طراحی و ساخت از صفر تا صد این دستگاه کاملا بومی بوده نسخهی نهایی در حال حاضر قابل ارائه میباشد. در این قسمت مراحل طراحی را مشاهده می کنید که توسط نرم افزار Pspice انجام شده است ابتدا ولتاژ متناوب شهری توسط ترانسفورماتور به به ولتاژ متناوب 16 ولت تبدیل می شود و توسط مدار یکسو کننده تمام موج به ولتاژ مستقیم تبدیل می شود اما یکی از معایب مدارات یکسو ساز وجود ولتاژ ریپل می باشد . برای رفع این شکل از رگولاتور ولتاژ12 ولتی - 7812 - استفاده شده است و ولتاژ متناوب با توجه به حساسیت ولتاژ ورودی، توسط تنظیم کننده 7812 به ولتاژ 12 ولت کاملا مستقیم تبدیل می شود و این ولتاژ 12 ولت برای سیستم خنک کننده دستگاه که در اینجا یک فن 12 ولت است نیز استفاده می شود.شکل4 بلوک تبدیل برق شهر به 12 ولت و تغذیه ی سیستم خنک کننده را نمایش می دهد.
.4بلوک تبدیل برق شهر به 12 ولت
در شماتیک شکل 5 قسمتی از مدار قابل مشاهده است که وظیفه تبدیل ولتاژ مستقیم را به ولتاژ مورد نیاز دیود لیزر بر عهده دارد و همانگونه که در شکل6 واضح است این ولتاژ خروجی که توسط نرم افزار شبیه سازی شده برای مقدار مقاومت متغیر 1کیلو اهم کاملا پایدار و بدون تغییر است.
