л.диоды. Разработка системы управления длиной волны лазерного диода

• Название: Разработка системы управления длиной волны лазерного диода
• Дата: 19.11.2022
• Размер: 1.51 Mb.
• Имя файла: л.диоды.docx
• Тип: Документы; #799764
• страница: 1 из 12

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»



Институт неразрушающего контроля

Направление подготовки: Электроника и наноэлектроника

Кафедра промышленной и медицинской электроники

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

Тема работы
Разработка системы управления длиной волны лазерного диода
УДК 621.382.2.621.3.029.4/79 Студент
Группа	ФИО			Подпись		Дата
1А31	Нгуен Тхань Тунг
Руководитель
Должность		ФИО	Ученая степень, звание	Подпись		Дата
Профессор кафедры ПМЭ		Евтушенко Г.С.	к.т.н.

КОНСУЛЬТАНТЫ:

По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент кафедры МЕН	Николаенко В.С.
По разделу «Социальная ответственность»
Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент кафедры ЭБЖ	Анищенко Ю.В.	к.т.н.

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:

Зав. кафедрой	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
ПМЭ	Губарев Ф. А.	к.ф.-м.н., доцент

Томск – 2017 г.

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ ПО ООП

Код результата	Результат обучения (выпускник должен быть готов)
Профессиональные компетенции
Р1	Применять базовые и специальные естественнонаучные, математические, социально-экономические и профессиональные знания в комплексной инженерной деятельности при разработке, исследовании, эксплуатации, обслуживании и ремонте современной высокоэффективной электронной техники
Р2	Ставить и решать задачи комплексного инженерногоанализа и синтеза с использованием базовых и специальных знаний, современных аналитических методов и моделей
Р3	Выбирать и использовать на основе базовых и специальных знаний необходимое оборудование, инструменты и технологии для ведения комплексной практической инженерной деятельности с учетом экономических, экологических, социальных и иных ограничений
Р4	Выполнять комплексные инженерные проекты по разработке высокоэффективной электронной техники различного назначения с применением базовых и специальных знаний, современных методов проектирования для достижения оптимальных результатов, соответствующих техническому заданию с учетом экономических, экологических, социальных и других ограничений
Р5	Проводить комплексные инженерные исследования, включая поиск необходимой информации, эксперимент, анализ и интерпретацию данных с применением базовых и специальных знаний и современных методов для достижения требуемых результатов
Р6	Внедрять, эксплуатировать и обслуживать современное высокотехнологичное оборудование в предметной сфере электронного приборостроения, обеспечивать его высокую эффективность, соблюдать правила охраны здоровья и безопасности труда, выполнять требования по защите окружающей среды
Универсальные компетенции
Р7	Использовать базовые и специальные знания в области проектного менеджмента для ведения комплексной инженерной деятельности с учетом юридических аспектов защиты интеллектуальной собственности
Р8	Осуществлять коммуникации в профессиональной среде и в обществе, в том числе на иностранном языке, разрабатывать документацию, презентовать и защищать результаты комплексной инженерной деятельности
Р9	Эффективно работать индивидуально и в качестве члена команды, проявлять навыки руководства группой исполнителей, состоящей из специалистов различных направлений и квалификаций, с делением ответственности и полномочий при решении комплексных инженерных задач
Р10	Демонстрировать личную ответственность, приверженность и готовность следовать профессиональной этике и нормам ведения комплексной инженерной деятельности
Р11	Демонстрировать знание правовых социальных, экологических и культурных аспектов комплексной инженерной деятельности, компетентность в вопросах охраны здоровья и безопасности жизнедеятельности
Р12	Проявлять способность к самообучению и непрерывно повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»



Институт неразрушающего контроля

Направление подготовки: Электроника и наноэлектроника Кафедра промышленной и медицинской электроники

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой

_______ __________ Ф.А. Губарев

(Подпись) (Дата)

ЗАДАНИЕ

на выполнение выпускной квалификационной работы В форме:

Бакалаврской работы

(бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации) Студенту:

Группа	ФИО
1А31	Нгуен Тхань Тунг

Тема работы:

Разработка системы управления длиной волны лазерного диода
Утверждена приказом директора ИНК (дата, номер)

Срок сдачи студентом выполненной работы:

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:

Исходные данные к работе (наименование объекта исследования или проектирования; производительность или нагрузка; режим работы (непрерывный, периодический, циклический и т. д.); вид сырья или материал изделия; требования к продукту, изделию или процессу; особые требования к особенностям функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в плане безопасности эксплуатации, влияния на окружающую среду, энергозатратам; экономический анализ и т. д.).		Cоздание системы управления длиной волны лазерного диода. Основой устройства будет являться микроконтроллер ATmega8.
Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов (аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области; постановка задачи исследования, проектирования, конструирования; содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования; обсуждение результатов выполненной		− обзор литературы; − обоснование принципиальной и структурной схем; − расчет принципиальной схемы; − написание алгоритма программы; − социальная ответственность;
работы; наименование дополнительных разделов, подлежащих разработке; заключение по работе).		− финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение; − заключение.
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)		Схема электрическая принципиальная, перечень элементов.
Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы (с указанием разделов)
Раздел	Консультант
Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение.	ассистент кафедры менеджмента Николаенко В. С.
Социальная ответственность	Доцент кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности Анищенко Ю.В.
Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном языках: все разделы написаны на русском языке.

Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику

Задание выдал руководитель:

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Профессор кафедры ПМЭ	Евтушенко Г.С.	к. т. н.

Задание принял к исполнению студент:

Группа	ФИО	Подпись	Дата
1А31	Нгуен Тхань Тунг

Реферат

Выпускная квалификационная работа 68 с., 22рис., 20 табл.,12 источников, 3 прил.

Ключевые слова: система управления, лазерный диод, микроконтроллер АТmega8, элемент Пельтье, длина волны.

Объектом исследования является система управления длиной волны лазерного диода.

Цель работы – разработка системы управления длиной волны лазерного диода.

В процессе исследования проводились изучение определения и классификации лазерного диода, выбора структурной и принципиальной схем.

В результате исследования выяснены конструкция, принцип работы, выбор элементов системы управления длиной волны лазерного диода, навыка к использование программы Codevision.

Степень внедрения: низкая

Область применения: в лабораторной сфере.

В будущем планируется: макетирование.

Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2010 с использованием встроенного формульного редактора

MathType 6.0, чертежи выполнены в средах Microsoft Visio 2010 и Microsoft Excel 2010, код программы написан в программе Codevision.

1.Лазерный диод 10

1.1 Принцип работы 10

1.2 Классификация лазерного диода 11

1.3 Зависимость длины волны лазеров от температуры 15

2. Элемент Пельтье 17

3. Структурная схема 20

4. Выбор и обоснование принципиальной схемы 21

4.1 Источник опорного напряжения 23

4.2 Драйвер для лазерного диода 24

4.4 Драйвер для элемента Пельтье 26

4.5 Термодатчик 26

4.6 Ключ 28

4.7 Подключение экран 28

5. Алгоритм программы 29

6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 32

Введение 32

6.1 Предпроектный анализ 33

6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 33

6.1.2 Анализ конкурентных решений позиции ресурсоэффективности и 33

ресурсосбережения 33

6.1.3 SWOT – анализ 35

6.2 Планирование научно-исследовательских работ 36

6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 36

6.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 37

6.2.3 Разработка график проведения научного исследования 38

6.3 Бюджет научно – технического исследования (НТИ) 41

6.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 41

6.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных 42

(экспериментальных) работ 42

6.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы 43

6.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 44

6.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды 45

6.3.5 Оценка эффективности проекта 46

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА «СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ» 49

Введение 52

7. Производственная безопасность. 53

7.1 Анализ выявленных вредных факторов при разработке источника питания 53

7.2 Анализ выявленных опасных факторов при разработке системы 59

управления длиной волны лазерного диода 59

7.2.1 Механические опасности 59

7.3. Экологическая безопасность 61

7.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 63

7.5. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 64

Заключение 66

Список литературы 67

Приложение А. Код программы микроконтроллера 68

Приложение Б. Схема электрическая принципиальная 77

Приложение В. Перечень элементов 79

Введение

В последнее время волоконно-оптические датчики (ВОД) различных физических величин (смещения, давления, вибраций, температуры и др.) составляют все более серьезную конкуренцию другим типам датчиков. Их успешному развитию в немалой степени способствует повсеместное внедрение оптоволоконных систем телекоммуникаций – от магистральных цифровых высокоскоростных систем дальней связи до локальных (внутриофисных) аналоговых систем передачи информации – и непосредственно связанное с ним расширение номенклатуры оптоэлектронных компонентов.

Ключевым элементом любой волоконно-оптической системы передачи информации или ВОД является оптический (чаще всего лазерный) источник излучения. Именно от стабильности его спектральных характеристик и возможности их изменения заданным образом в ряде случаев напрямую зависит эффективность функционирования всей системы.

Специализированные лазеры с перестраиваемой длиной волны излучения пока не доступны на массовом рынке и имеют высокую стоимость, препятствующую их применению в ВОД. Наряду с этим существуют серийно выпускаемые полупроводниковые лазеры для систем телекоммуникаций со встроенным микрохолодильником Пельтье, в которых за счет поддержания постоянной температуры обеспечивается стабилизация длины волны излучения. Известно также, что кроме изменения рабочей температуры, к изменению длины волны излучения полупроводникового лазера приводит и изменение его тока инжекции. Управляя этими параметрами, можно управлять и длиной волны, что может быть необходимо, например, для стабилизации рабочей точки ВОД интерференционного типа.

Целью работы является создание системы управления длиной волны лазерного диода. Основой устройства будет являться микроконтроллер ATmega8.

Задача работы заключается как в проектировании самого устройства, так и в изучении и обучении работы и программировании контроллеров семейства Атмега8.