Dioda laser regim pulsatoriu

[homer]

Neata.

 

Vreau sa fac un modul pulsatoriu cu o dioda laser de putere mare Osram Splpl90.

Ca sa controlez pulsatiile folosesc un Arduino Uno R3.

 

Toata treaba a pornit de la urmatorea treaba. Am vrut sa fac un modul care sa simuleze un pistol laser prezentat AICI.

Pentru ca ledul IR cumparat nu poate pulsa suficient de rapid ( e vorba de 62.5 nanosecunde cat poate minim Arduino ) am hotarat sa folosesc dioda aia laser de la Osram, mult mai potenta de altfel.

 

Pentru ca iesirea de la Arduino duce max 40-50mA si mie imi trebuie muuult mai mult pentru ca sa pornesc dioda trebuie sa o controlez cu un Tranzistor BD135 sau sa vad sa folosesc un Mosfet.

 

Vad in specificatiile la Osram ca necesita un curent destul de mare.

Nu vreau sa o folosesc la capacitatea maxima, vreau undeva la un nominal sa o folosesc in regim pulsatoriu.

 

Acuma ce vreau sa intreb. Vad ca in datasheet e trecut ca are nevoie de 40A.

Ce sursa de alimentare ( ce putere ? ) pentru a putea alimenta dioda ?

Intentionez sa folosesc 12V pentru alimentare (cu rezistenta bineinteles, sa ajungem la 4.3V), vroiam doar sa imi explice cineva cum e cu, curentul tras in regimul pulsatoriu si ce curent trebuie sa ii furnizez ca sa poata sa isi traga cat are nevoie.

[Dxxx]

Pai este vorba de pulsuri...

 

Deci daca inmagazinezi energia intr-un condensator mare sa zicem 4700 micoFarazi si de acolo iei energie pentru impulsuri este OK.

Sa aiba ESR mic si 40A nu vor fi o problema deloc.

(evident condensatorul in proximitatea Mosfetului).

In functie de posibilitati alimentare protejata sau macar o rezistenta pe V+ inainte de condensator.

 

Problema este ca in impuls trebuie sa ai curentul limitat si este bune ca limitarea sa fie instantanee.

Din aceasta cauza <cu toate ca peste tot zic ca rezistenta serie merge doar la puteri mici> cred ca cel mai bine este cu o rezistenta serie.

 

Eu as dimensiona asa:

4,3V pe dioda, si cam tot atat pe rezistenta. Pulsurile daca rezista la 40A le-as calcula la 10A, cel putin initial.

Presupun ca puterea pe dioda va fi sub 1W, deci cam la fel si pe rezistenta. Dar pentru fiabilitate pune rezistenta de cel putin 10 ori mai mare decat energia medie, pentru ca impulsurile sunt extrem de mari si sa nu se evapore...

Comutarea cu Mosfet de mimim 20A, sa ai rezerve. Posibil sa urci curentul in impuls si atunci mentine capabilitatea Mosfetului cel putin dubla.

 

Mare grija sa nu faci operatii involuntare pe retina.

Editat Februarie 20, 2016 de Dxxx

[homer]

 

Sa inteleg ca asa ar cam arata schema.

[homer]

IRF540 se misca asa rapid la deschis/inchis ca sa faca fata diodei laser ( 62.5ns/puls ) ?

[Dxxx]

Pentru asta trebuie sa consulti DS diverselor componente, acolo gasesti raspuns.

 

Daca vrei ceva mai simplu, cred ca in masura sa te lamureasca - (si oricum mult mai doct ca mine la acest capitol) - este UDAR !

Editat Martie 14, 2016 de Dxxx

[UDAR]

Am fost invitat să răspund aici deci o fac , în limita științei mele. 

Mai întâi pe mine nu m-ar îngrijora viteza de răspuns a MOSFET-ului cât cea a Arduino - nu sunt Arduinist , habar n-am ce timp de creștere/cădere are o plăcuță de-aia .

Un PIC crește/scade în circa 10-30ns , probabil ( n-am găsit specificații ) un ATMEL la fel . Ce mai bagă plăcuța , habar n-am . Problema e că nu poți comanda MOSFET-ul direct , trebuie driver care mai pune și el ceva la timpul de creștere/scădere dar și o întârziere de zeci de ns. Se mai adaugă în final și MOSFET-ul cu ceva zeci de ns deci controlul laserului este extrem de discutabil în aceste condiții . 

Data Sheet-ul este extrem de clar : timp de conducție maxim 100ns. Deci conducția peste 100ns nu este sigură indiferent de nivelul de putere ( care oricum nu poate  fi prea mic , a se vedea curentul de prag sub care nu se produce efectul de laser ). 

În concluzie : trebuie lucrat extrem de strâns - schemă, valori , cablaj , etc. Altfel LED-ul se va distruge instantaneu sau în scurt timp.  Descărcarea condensatorului - dacă se merge pe această variantă pe care eu nu o recomand - trebuie extrem de bine controlată . Capacitate ceva mai mare sau tensiune ceva mai mare și gata .... 

 

Și un comentariu - mă îndoiesc că LED-ul cu pricina ( pomenit în primul post ) nu este suficient de rapid . LED-urile sunt foarte rapide , alta e, probabil , problema .

[homer]

Primul led e rapid dar nu e asa sensibil la nivelul a catorva ns.

Pai timpul este dat de cristalul folosit. In cazul meu fiind 16Mhz inseamna ca operatiunea minima se poate face in 62.5ns.

 

Pai MOFSET ul il comand de la pinul arduino din soft, exact ca si cum as fi comandat direct ledul nu?

 

LE: Un led obisnuit are rise/fall time 600-800ns minim. De asta sunt high speed led cu valori f mici de cateva ns.

Editat Martie 15, 2016 de homer

[validae]

Ți s-a explicat de către UDAR că nu poți comanda direct din Arduino mosfetul....comanda unui mosfet nu e la fel de simplă ca la un bipolar. De la pagina 13 găsiți ce vă interesează: http://www.euedia.tuiasi.ro/lab_ep/ep_files/Lucrarea_5_img.pdf

[UDAR]

Da, ai dreptate sunt și  LED-uri specificate la sute de ns ( cele pentru RC de regulă )  iar unele nu sunt specificate de loc . Majoritatea celor pentru transmitere de date sunt însă la 10-50 nS ( Exemplu  IRL81, SFH4244,HSDL42xx ,  etc ) .

În fine , nu despre ele discutăm ci despre o diodă laser. 

Deci MOSFET-ul trebuie , cum am spus , să îl ataci printr-un driver, nu direct din port-ul Arduino.

[homer]

Deci nu prea e bun deloc.

 

Eu la final am nevoie sa obtin 200 pulsatii pe secunda. Deci ar trebui sa am dioda laser sa aiba rise/fall la valoarea minima ( teoretic undeva la 10ns sau sub ar fi ideal ) si restul pana la 5000 ns cat dureaza un puls sa fie pauza.

 

Dupa cum vad e cam greu sa obtin acest lucru cu schema actuala din pacate.

[UDAR]

Evident că timpii de creștere/scădere la diodă nu pot fi mai mici decât combinația Arduino+driver+MOSFET ( asta nu înseamnă că timpii celor trei se adună , pentru simplificare să luăm cel mai prost timp și să adăugăm ceva .... ) . Timpii de întârziere la ON nu contează , dioda nu este încă ”aprinsă” dar cei de întârziere la OFF , da. Deci trebuie să asiguram timpi de creștere / scădere cât mai decenți și o întîrziere la OFF care combinată cu timpul de scădere să nu depășească 100ns. În rest , din datele pe care le dai ( 200pps) se asigură lejer  DC impus. 

Așa cum spui , e destul de greu și mai ales sub riscul arderii diodei laser care bănuiesc că nu e ieftină . Dar nu e imposibil . 

[puriu]

MOSFET-ul are capacitate mare la poarta si necesita un curent de comanda mare pentru comutatie rapida. Eu as folosi tranzistoare de comutatie rapida bipolare, chiar si 2N2222 in paralel. Pentru 10 A ar trebui 15-20 buc. si un curent de comanda de numai 200-250 mA. Rezistentele de egalizare si limitare a curentilor se vor pune in emitori.

[UDAR]

2N2222(A)  are timp de stocare de peste 200ns deci teoretic nu se pot obține impulsuri mai scurte de atât.

[cirip]

Salut homer,Uite o bucata dintr-o schema functionala pe care am facut-o ptr o aplicatie "pe bune" acum cativa ani.Ideea este ca limitarea pulsului trebuie facuta in hardware, nu in soft. Softul e prea lent si daca o mai si ia hanga, afumi laserele. Ptr comanda poti folosi orice, inclusiv Arduino, ptr ca latimea pulsului de comanda care ajunge la lasere nu depinde de latimea care iese din circuitul de comanda. La fiecare front crescator al pulsului de comanda, laserele vor primi un puls lat de 80-90ns.Atentie la cablaj! Trebuie facut de cineva care intelege signal si power integrity, altfel o sa ai inductante mari pe alimentare si o sa limiteze curentul sau o sa ai oscilatii.Schema bloc e cam asa: pulsul il aplici unui monostabil cu perioada de 80-90ns, care genereaza un semnal intarziat de dezactivare a driverului de mosfet. In felul asta, chiar daca sursa de pulsuri adoarme in 1, latimea pulsului va fi limitata de hardware.Rezistentele de limitare a curentului din schema nu sunt cele finale. Se mai fac ajustari la punere in functiune, ptr ca si rezistenta cablajului conteaza la curentii astia. Daca nu ai acces la osciloscop, treaba e dificila. In aplicatia mea am comandat 16 lasere de 10A bucata. Pe placa erau 4 drivere de genul celui din atasament.Desi ai pulsuri de amplitudine mare, curentul mediu e destul de mic, daca frecventa de repetitie a pulsurilor e scazuta (sute de Hz).Spor la proiect!

Editat Aprilie 2, 2016 de cirip