Применение лазерных диодов в устройстве целеуказателей для

Применение лазерных диодов в устройстве целеуказателей для пневматики.
2.Схемотехника.
Рис.1.
Принципиальная схема питания лазера.
На рис. 1. приведена одна из возможных схем питания лазера. Лазерный диод является
коллекторной нагрузкой первого транзистора. Резистор в его эмиттерной цепи ограничивает
ток через этот транзистор и создает условия для работы второго транзистора, который
является фактически (совместно с R1) управляемым делителем входного напряжения. Второй
транзистор управляется фототоком диода, встроенного в лазер для организации схемы
ограничения температурного дрейфа его параметров. С увеличением светового потока
увеличивается базовый ток второго транзистора, и он шунтирует входной сигнал на уровне,
безопасном для лазера. Подстрочный резистор R2 предназначен для регулировки
допустимого уровня излучения лазера. Номиналы схемы подобраны так, что при комнатной
температуре можно уменьшить его сопротивление до нуля и это не приводит к фатальным
последствиям для лазерного диода. Потребление по току примерно 30-35 мА (при комнатной
температуре). Для надежности можно уточнить эти цифры применительно к конкретной
указке, путем измерения тока через нее при свежезаряженных аккумуляторах. Эту величину
можно в дальнейшем принять за номинальный импульсный ток через указку. Если в схеме
используется R3, и часть тока всегда течет через этот резистор, на соответствующую
величину надо уменьшить выставляемый ток через R1, так что бы суммарный импульсный
ток оказался в указанных выше пределах. При изменении температуры параметры излучения,
конечно, будут плавать, но разброс значений будет существенно снижен за счет
отрицательной обратной связи по световому потоку через фотодиод и второй транзистор.
Резистором R3 можно выставить начальный уровень тока через лазер. Считается, что это
повышает живучесть лазерного диода. С1 с этой же целью сглаживает переходные процессы
при включении/выключении лазера. К питанию особых требований нет, можно взять +5В от
компьютера, при стационарной установке; или использовать три элемента питания по 1,5В
включенных последовательно. Однако возможны и другие схемотехнические решения,
например одно из самых простых, применяемых в дёшевых китайских лазерных указках,
представлено на рис. 2.
Рис.2.
Крайне упрощённая схема питания лазерного диода, применяемая в лазерных указках
китайского происхождения.
Из схемы понятно, что лазерный диод не защищен от превышения напряжения питания. Из
графика на рис. 3 можно сделать вывод, что при напряжении питания больше 2В
последовательно соединенные лазерный диод и токоограничительный резистор R1 ведут себя
как резистор с эквивалентным сопротивлением 70...80 Ом. Излучение лазера можно заметить
уже при токах 0,15...0,2 мА, что приблизительно совпадает с минимальными рабочими
токами красных суперярких светодиодов. Падение напряжения на лазерном диоде (точка
перегиба на ВАХ) — 1,65... 1,7В — так же приблизительно соответствует аналогичному
параметру красных светодиодов.
Рис.5.
ВАХ типичного лазерного диода
Отдельно нужно сказать о питании, используемом в лазерных указках. Элементы
питания типа AG13 — штатное питание лазерной указки. Их внутренне сопротивление
достаточно велико, например, у частично разряженных трех элементов оно имело величину
около 20 Ом. Это необходимо учитывать при запитке устройства от других источников
питания (например, внутреннее сопротивление элементов ААА существенно меньше).
Еще одна схема представленная на рис.4., хотя и состоит из большего числа элементов,
чем схема на рис. 1., выполняет примерно те же функции.
Рис.4.
Схема питания лазерного диода тайваньского производства.
В заключение пару слов о цоколевке и маркировке лазерного диода. Выводы диода
расположены треугольником. Один из них соединен с корпусом диода. Это общий вывод
лазерного диода и фотодиода. Предположим, что этот вывод соответствует верхнему углу
треугольника. Тогда справа внизу будет расположен вывод фотодиода, а слева внизу - вывод
лазерного диода. Ниже приведена типичная маркировка лазерных диодов тайваньской фирмы
Huey Jann Electronics (www.hawshuenn.com.tw).
Пример: HLDP-650-A-5-02
HLDP- тип диода возможные варианты HLDP HLDH ;
650 – типоразмер (6,5 мм);
А – класс лазера (чем выше – тем мощнее);
5 – мощность в милливаттах (5мВт);
02 – номер модификации (необязательный параметр).
Перед установкой лазера под линзу полезно провести исследование расходимости луча
лазера без оптической системы. Это понадобится при оценке дальности лазера. Для этого
надо осторожно вывернуть оптическую систему и замерить диаметр пятна, который
получается на расстоянии от излучателя в интервале 5-25 см.
В таблице 1 приведены характеристики и цоколевка некоторых лазерных диодов. В
таблице 2 приведены примерные розничные цены.
Таблица 1.
Наименование
3mW
LASER MOD
HLDPM-650-3
Описание
Лазерный модуль, 3 mW, 650 nm, 3V
Картинка
5mW
LASER MOD
HLDPM12-655-5
Лазерный модуль, 6-7 mW, 655 nm,
2.5-4V
5mW
LED LASER
HDLP-650-A-5-02
Лазерный диод, корпус ТО-18, раб
темпер. -10 +50С, 55mW, ток <40mA,
650nm, луч 7.5/38
5mW
LED LASER
HLDP-650-A-5-01
Лазерный диод, корпус ТО-18, раб
темпер. 0 +40С, 55mW, ток <40mA,
650nm, луч 7.5/38
Цоколёвка и характеристики лазерных диодов и сборок.
Таблица 2
Модель
Характеристики
Цена
LASER MOD HLDPM-650-3
3mW, 650nm, 3V
202р.
LASER MOD HLDPM12-655-5
6-7mW, 655nm, 2,5-4V
471р.
LED LASER HDLP-650-A-5-02
5mW, раб. Темп. -10 +50гр, 55mW, ток <40mA,
650nm, луч 7,5/38
80р.
LED LASER HLDP-650-A-5-01
5mW, раб. Темп. 0 +40гр, 55mW, ток <40mA, луч
7,5/39
77,5р.