リニア温度コントローラ TEC100L

 TEC100Lは、コンパクトで高安定性の温度コントローラです。高精度のアナログフロントエンド、調整可能なPIDゲインを備え、最大1Aの電流を駆動することができます。

安定性

下図は、25℃の環境下で24時間、26.5℃に安定したサーミスタの抵抗値の変化を示しています。

に安定させた状態を示す。サーミスタ抵抗のドリフトは1Ω以下(温度ドリフト<2mK)。

温度とサーミスタの抵抗値には非線形の関係があるため、温度の安定性は設定温度に依存します。

 

詳細寸法

ご使用方法

 TEC100Lのジャンパー設定が、下の画像の青で示されたデフォルトのジャンパー設定になっていることを確認してください。

    • J1: 2-3
    • J2: 2-3
    • J3: 2-3
    • J4: 2-3
    • J5: 1-2
    • J6:オフ
    • TH+とTH-の間にサーミスタを接続します。
    •  
    • ペルチェ素子をTEC+とTEC-の間に接続します。
    •  
    • 基板に+5VとGNDピンを供給します。
    •  
    • 熱抵抗の測定には,ホイートストンブリッジと計測用アンプを使用します。アンプの出力(TACT端子)の電圧VTACTを測定する。サーミスタの値Rthは、次の式で与えられます。
  1. Rth = 10 kΩ * (4.096 V - (VTACT - 1.65 V)) / (4.096 V + (VTACT - 1.65 V))

 アナログPID制御ループは,電圧VTACTが設定値VTSETと等しくなるようにします。TSET端子を監視し,R16ポテンショメータで設定値を調整して,VTSETの望ましい値を得る。25℃の標準的な10kΩサーミスタの場合、VTSETは1.65Vに調整します。

 

 ITEC端子とVTEC端子の電圧VITECとVVTECをモニターします。TEC+端子とTEC-端子の間に流れる電流Iは,次の式で与えられる。

 

I = 1 A/V * (VITEC - 2.5 V)

 

電圧V = VTEC++ - VTEC- は次式で与えられます。

V =  2 * (VVTEC - 2.5 V)

2018年8月以前に出荷されたTEC100L(バージョン1)の場合、式はV = VVTEC - 2.5 Vとなります。

ジャンパーJ6をONにして、電流出力段を有効にします。電流出力段は1.15Aに電流制限されており、システムが電流制限に達するとLED D2が点灯します。

ジャンパーJ1が2-3の位置にあるとき、VTSETR16ポテンショメーターで調整され、TSETピンでモニターすることができます。J11-2の位置にあるときは、VTSETの電圧をTSET端子で外部から制御することができます。

PIDゲインの調整

 PIDコントローラーのゲインは、バタフライパッケージの代表的なレーザーですぐに動作するように調整されています。お使いのレーザーでプリセットのゲインが動作しない場合は、以下の手順で調整できます。

 

ボードの電源を切ります。

 

ジャンパーJ3とJ4を1-2の位置に設定し、手動でゲインを調整する。

 

GAIN1 と GAIN2 を反時計回りに回して、ゲインを最小値に設定する。

 

J1を1-2の位置に設定します。TSETに、周期10秒、振幅0.3V、ピークピーク2V付近の矩形波を印加します。必要に応じて周期を長くし、システムが反応するのに十分な時間を与えます。

 

TACTをオシロスコープでモニターします。

 

ボードの電源を入れます。下図のような状態になります(TSET:青、TACT:黄)。

 

TSETが発振するまでGAIN1を上げる。

で、ゆっくりとGAIN1を下げていくと、振動が減衰していきます.

GAIN2を上げてセトリングタイムを最適化する。

外部電圧による出力アンプの駆動

標準のジャンパー設定(J5が1-2の位置)では,出力アンプはPID制御ループの出力VVDRVから,ピンTEC+とTEC-の間に電圧Vを作り出します。

 

V = 2 * (1.65 V - VVDRV).

 

ジャンパーJ5を2-3の位置に設定すると,PID制御ループをバイパスしてVDRV端子から出力アンプを直接制御することができる。

 

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