Schutzmassnamen für Laserdioden?

11/11/2008 - 20:52 von Wolfgang Gerber | Report spam
Hallo,

mal eine Frage an Laserdiodenexperten.

Gegeben sind einige messtechnische Geràte die u.a. aus Optiken,
Kameras und Laserdioden zwecks spezieller Objektbeleuchtung bestehen.
Diese Laserdioden (sichtbarer Bereich) werden im Bereich von ca. 0 bis
150 mA betrieben.

Eine Stromtreiberkarte mit entsprechenden Reglern ist vorhanden. Sie
hat eine eigene Stromversorgung und wird per USB angesteuert. D.h. die
Stromvorgaben werden über entsprechende D/A-Wandler in die Stromregler
gegeben. Die Dioden sind 2-polige Typen ohne Messdiode. Werden also
nur per geregelter Stromvorgabe betrieben. Der Stommessshunt liegt im
Rückkreis auf der Karte. Die Treiberseite ist per FET angesteuert.

Die gegebenen Bedingungen bezüglich der Ansteuerung sind
herstellerseitig gegeben und momentan nicht ànderbar.

Soweit - so gut. Das Problem ist das massive Laserdiodensterben :-(

Die Geràte werden in vielen Umgebungen betrieben. Z.T. mit bis zu 20
Metern Zuleitung zwischen Reglerkarte und Diode. Üblich aber eher 3
bis 5 Meter. Geàndert werden kann momentan nur auf der Sekundàrseite.
Also im Messkopf.

Um die Dioden bei Ausstecken des Kabels des Messkopfes oder bei
stromloser Anlage zu schützen werden sie bei abgeschalteter Anlage und
also stromlosem Messkopf per Reed-Relais von der Zuleitung getrennt
und kurzgeschlossen. Dies passiert nur wenige Zentimeter entfernt von
der Diode. Diese Massnahme ist zwar sehr wirkunsgvoll und hat das
Sterben drastisch reduziert. Aber nicht beseitigt. Und bei zum Teil
mehreren hundert EUR teuren Dioden ist jede Tote eine zuviel :-(

Die Dinger sind so "sauempfindlich" - einmal scharf hingeschaut -
schon tot <g>


Welche Möglichkeiten gibt es jetzt noch diese Dioden sekundàrseitig zu
schützen? Kondensatoren? Varistoren? Widerstànde? Alternativen oder
Zusàtze zu dem Relais?

Eventuell ist ja schon das vielleicht prellende Relais beim Abschalten
des Programmes und somit der Ansteuerung eine Fehlerursache?

Alle Massnahmen dürfen auf keinen Fall die Qualitàt des Lasers wàhrend
einer Messung beinflussen. Also keinerlei Phasensprünge durch
Stromschwankungen oder "Verrauschungen", Spikes oder sonstiges auf dem
Speisetrom.



Gruss Wolfgang

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#1 Joerg
11/11/2008 - 21:08 | Warnen spam
Wolfgang Gerber wrote:
Hallo,

mal eine Frage an Laserdiodenexperten.

Gegeben sind einige messtechnische Geràte die u.a. aus Optiken,
Kameras und Laserdioden zwecks spezieller Objektbeleuchtung bestehen.
Diese Laserdioden (sichtbarer Bereich) werden im Bereich von ca. 0 bis
150 mA betrieben.

Eine Stromtreiberkarte mit entsprechenden Reglern ist vorhanden. Sie
hat eine eigene Stromversorgung und wird per USB angesteuert. D.h. die
Stromvorgaben werden über entsprechende D/A-Wandler in die Stromregler
gegeben. Die Dioden sind 2-polige Typen ohne Messdiode. Werden also
nur per geregelter Stromvorgabe betrieben. Der Stommessshunt liegt im
Rückkreis auf der Karte. Die Treiberseite ist per FET angesteuert.

Die gegebenen Bedingungen bezüglich der Ansteuerung sind
herstellerseitig gegeben und momentan nicht ànderbar.

Soweit - so gut. Das Problem ist das massive Laserdiodensterben :-(

Die Geràte werden in vielen Umgebungen betrieben. Z.T. mit bis zu 20
Metern Zuleitung zwischen Reglerkarte und Diode. Üblich aber eher 3
bis 5 Meter. Geàndert werden kann momentan nur auf der Sekundàrseite.
Also im Messkopf.

Um die Dioden bei Ausstecken des Kabels des Messkopfes oder bei
stromloser Anlage zu schützen werden sie bei abgeschalteter Anlage und
also stromlosem Messkopf per Reed-Relais von der Zuleitung getrennt
und kurzgeschlossen. Dies passiert nur wenige Zentimeter entfernt von
der Diode. Diese Massnahme ist zwar sehr wirkunsgvoll und hat das
Sterben drastisch reduziert. Aber nicht beseitigt. Und bei zum Teil
mehreren hundert EUR teuren Dioden ist jede Tote eine zuviel :-(

Die Dinger sind so "sauempfindlich" - einmal scharf hingeschaut -
schon tot <g>


Welche Möglichkeiten gibt es jetzt noch diese Dioden sekundàrseitig zu
schützen? Kondensatoren? Varistoren? Widerstànde? Alternativen oder
Zusàtze zu dem Relais?

Eventuell ist ja schon das vielleicht prellende Relais beim Abschalten
des Programmes und somit der Ansteuerung eine Fehlerursache?

Alle Massnahmen dürfen auf keinen Fall die Qualitàt des Lasers wàhrend
einer Messung beinflussen. Also keinerlei Phasensprünge durch
Stromschwankungen oder "Verrauschungen", Spikes oder sonstiges auf dem
Speisetrom.




Ok, hoert sich nicht an, dass Ihr die mit etwas schnellem modulieren
muesst. Ich habe stets zwei Dinge da dran: Eine antiparallele schnelle
Diode plus einige zig bis hundert nF Kapazitaet. Achtung: Bei allzu
"sub-optimaler" Schaltung im gekauften Treiber kann der mit der
kapazitiven Last anfangen zu schwingen. Dann waere leichtes
Burggrabentunken beim Hersteller angesagt ;-)

Wichtig ist die Qualitaet der Stromtreiber, IOW keinerlei Schwing- oder
Ueberschwingneigung. Dabei nehme ich nichts fertiges, alles
selbstgestrickt, noch nie eine Laserdiode gestorben. Die beim
derzeitigen Projekt kosten einen laessigen Tausender. Pro Stueck.

Weil Du mit der fertigen Schaltung leben willst oder musst, bleibt nur
die Hoffnung, dass da drauf entweder eine harte und funktionierende
Strombegrenzung ist oder ein PID Regler, der garantiert nicht
ueberschwingt. Wenn er nach Lastwechsel ueberschwingt bleiben leider nur
zwei Loesungen: Ansteuerung rauswerfen und bessere besorgen/entwickeln.
Oder herausfinden, notfalls per Reverse Engineering, was sie falsch
gemacht haben und mit Rework nachbessern (Ziegler-Nichols laesst gruessen).

Haenge zum Test mal zwei bis drei 1N4007 in Serie als "Laserdiode" rein,
damit Du nicht noch eine opfern musst. Dann ein Scope an einen Shunt
(evtl. Diff-Messung noetig). Nun schalte wie wild hin und her und fahnde
nach Ueberschwingern. Sehr gut moeglich, dass beim Anblick des Scope
Bildschirms ein kerniger Fluch rausrutscht ...

Idealerweise sollte man Laserdioden nicht mit Relais schalten. Besser
waeren FETs.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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