Lazer tabanlı fotodinamik terapi cihazlarının sıcaklık kontrolü için sistem tasarımı

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte birçok elektronik devre özel çalışma alanlarına hizmet etmek üzere geliştirilip küçültülmektedir. Bu payda da karşılaşılan en temel problem ısınma problemidir. Bunun sebebi elektronik devrelerde kullanılan elemanların güç harcamaları üzerine oluşturdukları ısı yüküdür. Tasarlanan sistemlerin kararlı ve doğru çalışabilmesi için, belli sıcaklıklar arasında çalışması sağlanmalıdır. Cihaz sistemlerinin kararlı ve doğru çalışabilmesi için ihtiyaç duydukları sıcaklık aralıkları çalışma disiplinlerine göre değişiklik gösterebilmektedir. Bu çalışmanın temel amacı özel sıcaklık değerlerinde hassas çalışma özelliklerine sahip olan cihazların ihtiyaç duydukları dar sıcaklık aralığında çalışabilmesini sağlamaktır. Bu çalışmada uygulama olarak fotodinamik terapide kullanılmak üzere Intense M5215 lazer diyotu ısıl yük seçilerek istenilen sıcaklık aralığında uzun süreli çalışma durumunda sabit tutulması sağlanmıştır. Lazer diyotun belli bir sıcaklık değerine sabitlenmesi için dört farklı prototip gerçekleştirilmiştir. Her prototip bir önceki prototipin problemlerinin giderilmesiyle tasarlanmış olup, dördüncü prototipte nihai analog sıcaklık kontrol devre tasarımı gerçekleştirilmiştir. Analog devre ısıl yükteki sıcaklık değerini sıcaklık sensörü aracılıyla algılar ve sıcaklık bilgisini mikroişlemciye aktarır. Sistemin çalışma süresi boyunca istenilen sıcaklık değeri ile mevcut sıcaklık, PID kontrolör tarafından karşılaştırılarak hata oranı hesaplanır. PID kontrolör, bu hata oranı bilgisi ile PWM sinyali üreterek termoelektrik malzemenin kademeli bir şekilde sürülmesini sağlamıştır. Sıcaklık kontrolörünün 24 ℃ 'lik oda sıcaklığında 5,3 A ve 8,1 V' luk maksimum değerlerde maksimum 27,5 W termal yüke kadar kontrol edebildiği gösterilmiştir. Sıcaklık kararlılığıyla, lazer diyotun ürettiği ışık kalitesi uzun süreli deneyler sonucunda kaydedilmiş ve literatür de kullanılan lazer sistemlerinin gereksinimleriyle karşılaştırılıp çok daha kısa oturma zamanına sahip olduğu gösterilmiştir. D sınıfı yükseltici filtrelerinden yararlanılmış, DC-DC dönüştürücü kullanımı ile muadili sıcaklık kontrolörlerine göre çok daha ucuza mal edilmiştir.