Řízení a stabilizace pracovní teploty SHG krystalu a budící diody DPSS laseru

Bc. Josef Feltl

Master's thesis

Control and Stabilization of Working Temperature of SHG Crystal and Excitation Diode DPSS Laser

Anotácia:

V diplomové práci se zabývám návrhem a realizací řízení pracovní teploty nelineárního SHG krystalu a budící diody u pevnolátko- vého laseru Nd:YVO4, který generuje záření na vlnové délce 532 nm. Součástí diplomové práce je seznámení s principem činnosti laserů a jejich použitelnosti pro různé aplikace. V teoretické části je uveden popis a způsob ovládání laserového zdroje. V praktic- ké části je popsáno vytvoření obvodu pro měření a řízení teploty. Obvod byl následně připojen k PLC S7-1200 a proběhlo měření na systému. Po identifikaci systému práce obsahuje návrh simulačního matematického modelu v prostředí Matlab. V další části se zamě- řuji na vytvoření PID regulátoru reagujícího na aktuální stav sys- tému, kdy jsou jeho parametry měněny pomocí Bézierových křivek. Výsledný řídicí algoritmus je spolu s regulátorem implementován do PLC Siemens prostřednictvím TIA portal. Součástí práce je rovněž vytvoření HMI vizualizace. V závěru jsou uvedeny poznatky z ově- ření funkčnosti a dosažené kvality regulace.

Abstract:

In my thesis I deal with the design and implementation of the opera- ting temperature control of a nonlinear SHG crystal and excitation diode in a solid-state laser Nd:YVO4, which generates radiation at a wavelength of 532 nm. The thesis includes an introduction to the working principles of lasers and their applicability to various ap- plications. In the theoretical part, the description and control of the laser source is presented. The practical part describes the de- velopment of a circuit for temperature measurement and control. The circuit was then connected to the PLC S7-1200 and measu- rements were performed on the system. After the identification of the system, the work includes the design of a simulation mathema- tical model in Matlab environment. The next section focuses on the creation of a PID controller that responds to the current state of the system, where its parameters are changed using Bézier curves. The resulting control algorithm together with the controller is im- plemented in a Siemens PLC via the TIA portal. The work also includes the creation of an HMI visualization. Finally, the findings from the verification of the functionality and the achieved quality of the control are presented.

Kľúčové slová

DPSS laser, SHG krystal, TIA portal, PID, PLC, HMI

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Lukáš Hubka, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / odbor:
Electrical Engineering and Informatics / Mechatronics