Desenvolvimento de Sistema de baixo custo para controle automático de temperatura de diodo laser para aplicações em óptica

Diodos lasers são componentes extremamente versáteis cujo comprimento de onda emitido varia dentro de uma faixa muito estreita de valores de acordo com a temperatura do componente. Em aplicações de óptica, o comprimento de onda da fonte luminosa é uma variável crítica. Portanto em situações na qual é necessário garantir o comprimento de onda do laser, faz-se necessário controlar a temperatura do diodo. As premissas básicas de projeto deste sistema foram o baixo custo e facilidade de fabricação e aquisição de peças no mercado brasileiro. Com isto, foram empregados apenas softwares e bibliotecas de código aberto, além de componentes eletrônicos de montagem por terminais (thruholes). A partir da necessidade de se controlar com precisão o comprimento de onda de um diodo laser, foi desenvolvida uma instrumentação capaz de controlar a temperatura e a corrente elétrica necessária para a operação do laser. Foi desenvolvida, ainda, a instrumentação eletrônica necessária para monitorar a corrente elétrica, a queda de tensão e a temperatura no diodo laser. Além disto, foram consideradas proteções contra corrente reversa no diodo e picos de tensão. Todo o sistema é controlado e monitorado por meio do Arduino Due, o qual pode ser programado para perfis de experimentos personalizados. Todos os circuitos podem ser controlados via troca de comandos com esta plataforma. Para isto, o sistema desenvolvido possui todos os circuitos necessários para fazer o controle da temperatura do diodo laser usando pastilhas termo-elétricas baseadas no efeito Peltier. Para validar a capacidade de controle da temperatura, foram implementados o controle clássico usando o algoritmo Proporcional, Integral e Derivativo, e o controle robusto baseado exclusivamente na lógica Fuzzy (também conhecida como lógica nebulosa). Foram feitos experimentos com vistas a caracterizar a resposta transitória e estacionária de ambas técnicas de controle. A lógica Fuzzy conseguiu estabilizar a temperatura com um tempo 46% menor que o PID - Proporcional, Integral e Diferencial.