Laserdiode mit Treiberelektronik

[alex20q90]

Hallo Leute,

möchte Euch mal meine Laserdiode mit selbstgebauter Treiberelektronik vorstellen :



Das ist der komplette Laser. Habe die Diodenhalterung mit Kolimatorlinse aus nem alten Pointer. Die zwei kleinen schwarzen Käfer sind u78L05 Festspannungsregler. Jeder macht 100mA (LD braucht 130mA deswegen zwei SPGRL)

Die Platine ist aus Pertinax selber geätzt. Rechts neben den Spannungsreglern sitzen Widerstände als arrays. Da die 1206er nur 0.25W machen, dachte ich es kann nicht schaden diese "aufzuteilen". Durch hinzufügen weiterer Widerstände wird der Strom der LD erhöht.

Zusätzlich ist noch ein Fet drauf. er wird über das weiße Kabel gesteuert. Verträgt 12V Steuerspannung.

Leider ist die Kühlung der LD unzureichend, und der Betrieb wird auf 10min beschränkt. Die Gehäusetemp ist dann ca 40°C.



LD in Aktion.



Schön zu sehen ist der weglaufende aber sichtbare Strahl. Der Winkel an dem der Laserstrahl auftrifft ist ein diffusor.



Die Daten der LD




Hier sieht man die Stromaufnahme des Moduls. Gemessen wird vor den Spannungsreglern. Die Regler selber verbrauchen ca 1-2mA.




Hier das Schaltbild für alle die selber es versuchen möchten einen Treiber nachzubauen. Dieser Treiber existiert mit Laserdiode schon bereits über ein Jahr!!

Grüße
Alex

[tracky]

Okay, recht einfache Sache, wenn man auf CW steht. Allerdings finde ich eine Regelung über MOSFET recht einfach, da nur ein/aus Zustand. Hmm, ich denke für den Anfang ausreichend, allerdings für den Showeinsatz unzulänglich, da einige wichtige Features fehlen.

[alex20q90]

Hi Sven,

allerdings für den Showeinsatz unzulänglich, da einige wichtige Features fehlen.

Ja da hast Du allerdings Recht! Für den Anfang, wenn ich den Laser über Spiegelmotoren/Galvos laufen lasse, reicht die Mosfet-Ansteuerung erstmal aus. Dann wird der Laser auch nicht mehr so warm.

Theoretisch könnte ich die Helligkeit über PWM im Megaherzbereich regeln, dann würde es im Scanningbetrieb nicht mal auffallen.

Mal schaun, im Moment baue ich mir gerade Spiegelhalter.

Wegen den Galvos : Ist es nicht brauchbar kleine Lautsprecher (20mm) als AOM zu nehmen? Also kleinen Spiegel z.b. 10x10mm mit der Mitte des LS verbinden und am Gehäuse drehbar fixieren? Hmm, ich glaub ich mach da mal einen eigenen Tread auf. Werd da auch ein paar Bilder dann posten!

Grüße
Alex

[michtin]

Kannst des ganze ja auch so machen.

UB+ --> 5V
Modulation --> TTL

- xR muß ausgerechnet werden für den nötigen strom.

[magic33]

sollte man sich da wirklich selbst ranmacen die fertigen für 29euro haben alle feathers und sind bestimmt um einiges ausgereifter als der eigenbau

[michtin]

muß ja schließlich jeder selber wissen,
ob man kohle für was fertiges ausgeben will und weiß
das es geht und die diode nicht futsch geht.
oder man ist einfach neugierig und zahlt dabei eben
manchmal auch lehrgeld, weil selber bauen einfach
super viel spaß macht.

[alex20q90]

Hi,

Kannst des ganze ja auch so machen.

UB+ --> 5V
Modulation --> TTL

- xR muß ausgerechnet werden für den nötigen strom.

Ja danke für die Schaltung! Welche Formel muss ich nehmen um den Widerstand zu errechnen?

und sind bestimmt um einiges ausgereifter als der eigenbau

Das ist richtig! Aber dann kann ich den Selbstbau komplett sein lassen und mir was fertiges kaufen

Ich hab noch ne Idee zur Analogmodulation :

Man könnte doch an der LD direkt einen Transistor anschalten und den mittels Steuerspannung die LD "kurzschließen". Bei einer Konstantstromquelle dürfte das doch nichts machen? Sollte auch schneller sein als den Treiber hoch und runter zu fahren, um die Ausgangsleistung zu regeln.

Oder : Konstannspannungsregler nehmen mit Rv für die LD und in die Versorgungsleitung dann Zusatzwiderstände einfügen welche mittels MOSFETS kurzgeschlossen werden. sind alle FETS durchgesteuert fließt der maximal zulässige Diodenstrom = volle Helligkeit, sind alle offen so ist die LD dunkel bzw kurz vor dem Schwellstrom.

Ich dachte an eine Beschaltung mittels R2R-Netzwerk für 8Bit-Auflösung

Grüße
Alex

[alex20q90]

So meinte ich das :



Achja wegen der Formel *gg*. Habs zu spät geschnallt ! Vue- Uld / Ild

[michtin]

formel stimmt glaub so nicht ganz.

du brauchst ja die spannung die am xR abfällt um T2 zu öffnen um
so die regelung zu schließen.
das würd bedeuten

xR= UBE/ILD

xR= Widerstand
UBE= BasisEmiter Spannung am T2
ILD= max. laserdioden strom

ist aber nur ne vereinfachte formel.
müßte mal genau ausrechen und sich die kennlinien des
transistor anschauen und den widerstand R2 noch mit in betracht
nehmen.

mit der schaltung könnte man sogar analog evtl. arbeiten...

des ganze muß ich mir aber mal nüchtern betrachten

gruß

ps: von deiner netzwerk beschaltung würd ich aber wieder schnell abstand nehmen. ist viel zu aufwändig und zu kompliziert.

[alex20q90]

Hallo,

des ganze muß ich mir aber mal nüchtern betrachten

netzwerk beschaltung würd ich aber wieder schnell abstand nehmen

ist viel zu aufwändig und zu kompliziert

Ähm, jetzt binn ich verwirrt.. nee ich glaub Du bist verwirrt

Also die Schaltung ist mir halt so eben mal schnell durch den Kopf gegangen. Ist doch ganz einfach. der unterste Widerstand hat den kleinsten Wert (für bit 1) der oberste den größten (für bit 8 )

An nem uC kann somit ein 8Bit-Wert direkt in helligkeit umgesetzt werden (0=dunkel, 255 volle power)

Da LD nicht linear sind, kann man dem uC (z.b. Atmel Tiny2313 ) noch ne art "Kennfeld" dazugeben.

Der uC lauscht den Datenstrom und setzt aus dem Protokoll dann die Helligkeitswerte für Farbe X direkt um. Hmm, ja gut, jetzt merk ich warum Du das kompliziert findest. Ich häng wohl zuviel mit Prozessoren rum

Ich versuch mal ne Treiberschaltung für ne 10mW oder 50mW LD zu basteln. Es wird wohl eher an den Widerstandswerten scheitern, da die nicht der E-Reihe endsprechen (muss wohl mehere parallel klemmen)

Grüße
Alex

PS : Hab grad gesehen es gibt auch 10 Ohm präzisionsspindeltrimmer. Damit kann man die Werte so einstellen wie man se braucht

[michtin]

ich meinte damit nur,
das es einfach zu umständlich ist das ganze dann anzusteuern.

nehmen wir mal an wir haben ein EasyLase das gibt dir ja schließlich
0-5V für die farbkanäle raus.
dann müßten die werte ja wieder durch nen µC der des dann wieder
auf 8bit umsetzt....

so muß jetzt ins bett. morgen gehts weiter

achja, meine diode ist eigendlich fast linear (ab der threshold schwelle)

[richard]

Die oben genannte Schaltung von alex kann ich so leider nicht empfehlen.
Die Schaltung läuft auf "LD mit Vorwiderstand an Stabiliserter Spannung" raus. Wegen der steilen Diodenkennlinie macht sich eine minimale Spannungsänderung in einer GROSSEN Stromänderung bemerkbar. Das ist ein ziemlicher Diodenkiller. Mit dem LM317 lassen sich schöne Konstantstromquellen aufbauen. Die stellt man einfach auf Betriebsstrom ein und fertig. LDs sind nämlich für einen bestimmten STROM entwickelt. Die Spannung kann von Diode zu Diode unterschiedlich sein (Toleranzen)

Wenn nötig, gibts heute Nachmittag mehr Input. Bin müde

[jojo]

Der "ttl-treiber" kommt mir aber sehr bekannt vor
Muss wohl so 1995 gewesen sein, als ich den das erste mal als "quick and dirty"-Lösung für ein 5mW Diodenmodul aufgebaut hatte.
Lustig, dass der immer noch die Runde macht, nachdem ihn mit fast alle bekannten Firmen exakt so aufgebaut haben und als den eigenen deklariert haben..
Der Wert des Shuntwiderstands berechnet sich grob
R (Ohm) = 0,7 / Diodenstrom (in A)

Allerdings hat die Schaltung einen Haken:
Sie ist sehr Temperaturempfindlich.
Vor allem der untere Transistor bewirkt durch das Ansteigen von IC mit der Temperatur ein Sinken des Diodenstroms und somit ein Abfallen der Leistung.
Naja, immer noch besser als ein Ansteigen

Der Vorteil der Schaltung ist, dass sie relativ unabhängig von der Versorgungsspannung und von der Spannung am Modulationseingang ist.
So kann die an 5V genauso laufen, wie an 12 oder 15V (Versorgung und/oder Mod.).
Die Wärmeentwicklung am Längstransistor ist dabei der begrenzende Faktor.

Joachim

[alex20q90]

Schaltung läuft auf "LD mit Vorwiderstand an Stabiliserter Spannung" raus

Hi,

ja das ist soweit richtig! Aber die Spannungsregler sind sehr genau. der lm317 ist das gleiche nur einstellbar

Und der Widerstand in verbindung mit spannung ergibt den maximalen strom. Eingerechnet der Durchlasspannung der LD kann man die Formel

Rv = Vue - Vld / Ild

Vue= Festspannung
Vld = Betriebsspannung LD
Ild = Betriebsstrom LD in Amperé

nehmen. Das klappt wunderbar. Die Spannungsregler machen z.b. beim 7805 von 4.98 bis 5.01 Volt

Bei einer LD mit 2.2V und 1A ergibt sich ein Widerstand von 2.78 Ohm @ 4.98V
Bei 5.01 sind das 2.81 Ohm.

Würde bei dem Widerstand von 2.78R 5.01 Volt anliegen so wäre der LD-Strom 1.0107..A. also 10.7mA höher

Also rechnet man mit dem Wert 5.01V und nimmt das Ergebnis mit nem nächt höheren Widerstand z.b. 3 Ohm. So lebt die LD noch länger (man muss ja nicht immer Vollgas geben )

Zudem ist die Schaltung von MICHTIN genau das gleiche, da 5V stabilisiert Pflicht sind

EDIT: Zudem kann man ja noch eine Zenerdiode mit z.b. 2.7V parallel zur LD schalten. somit wird diese auch noch vor Überspannungen ab 2.7V geschützt . auch besser als nichts!

Grüße
Alex

[hubert]

ein 7805 und lm317 sind beides Festspannungsregler, die Spannung zwischen GND und Ausgang wird beim 7805 auf genau 5 V geregelt, beim LM317 ist es zwische ADJ und Ausgang und nicht 5V sondern 1,25V wenn man GND oder ADJ z.B. über nen Spannungsteiler oder Zenerdiode auf höheres Potential legt als GND erhält man ne höhere Ausgangsspannung, das funktioniert beim 7805 genauso wie beim LM317 nur muss man in die Formel dann 5V anstatt 1,25V einsetzen.

Warum soll man mit dem Mosfet Transistor nur schalten können???
wenn man an den Eingang analoge Spannungswerte legt änert sich der DS Bahnwiderstand,--> Datenblatt, also analoge Regelung!!!

[alex20q90]

So meinte ich das :



So siehts schöner aus

[richardk]

Hallo Leute

Eine kliene Bermerkung, das paralellschalten
dieser 78x 79x & 317 Festspannungsregler ist
eine Regeltechnische Katastrophe. Dies sollte man in
der Praxis tunlichst vermeiden.

Alex20q90 darf ich rechtgeben, was die Analogmudulierbarkeit
seines Treibers angeht.
Als Verbesserung würde ich dem ganzen noch einen
Spannungsfolger (da könnte man auch gleich noch linearisieren) als Treiber für die Gatekapazität spendieren.
Weiters würde ich das Gate nicht nur einen Pulldown spendieren
sondern gleich einen abgestummenen Laser Thershold
via Spannungsteiler Realisieren.
Wenn man nun noch eine Diode zur Entkoppelung in den Buffer
OP macht, dann ist das ganze schon sehr manierlich.

Naja, bis auf die 78L05 Geschichte...


Grüsser RichardK

[michtin]

Der "ttl-treiber" kommt mir aber sehr bekannt vor Wink
Muss wohl so 1995 gewesen sein

die schaltung könnten auch noch paar andere leute kennen
mich wunderds eh das noch nicht mehr was gesagt haben

[alex20q90]

Hi RichardK,

eine Regeltechnische Katastrophe

Ja, die Ausgänge müssten über Schotty-Dioden zusammengeschaltet werden. Zudem sollte der 78xx eine kleine Hilfslast (z.b. 1k) bekommen.

Aber es ist ja Selbstbau und andere die hier mitlesen und ein paar unbrauchbare IR-LDs zum "Verheizen" haben, könnten die Schaltung ja mal nachbauen. Bis auf das Verheizen wird alles zu 95% Funktionieren

Der Schaltung könnte man noch weiteren Überspannungsschutz spendieren (DESDA/BIDI/SS36).

[pulslaser]

Hallo Leute, was spricht dagegen als Ausgabe der 8Bit einen schnellen günstigen DAC einzusetzen. Das Spannungssignal kann zur Stromeinstellung der Konstantstromstufe dienen. Ist einfach, billig und ziemlich linear, genau wie die Ausgangsleistung einer Laserdiode über dem Strom. Ich würds so machen.

Gruß Dieter