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Integración de módulos controladores de corriente y temperatura en diodos láser para la interrogación de sensores de fibra óptica

Este trabajo fin de grado parte de módulos comerciales para el control de diodos láser para la integración de los mismos en un sistema interrogador orientado a sensores de fibra óptica. Por medio de microcontroladores SoC (sistema en chip, del inglés system on a chip) de corriente y temperatura se ha diseñado un interrogador capaz de, por ejemplo, medir sensores FBG (red de difracción de Bragg, del inglés Fiber Bragg grating), mientras se aseguran las condiciones óptimas de funcionamiento y seguridad de los diodos. Este interrogador abarata significativamente los costes en comparación a sistemas comerciales similares, a la vez que flexibiliza el control sobre los mismos. El sistema cuenta con modulación de potencia mediante corriente y modulación de longitud de onda mediante temperatura, siendo este último controlado mediante la variación en tiempo real de los parámetros del control PID (proporcional, integral y derivativo). Esta técnica ha sido propuesta y evaluada en este proyecto. Se han diseñado sistemas de alimentación, adecuación de los controladores comerciales, fotodetector con control de ganancia y offset y control de temperatura externo, además de las conexiones y gestión global del sistema. El diseño planteado reúne todas las características necesarias para hacer funcionar el láser y todos sus periféricos asociados. Este interrogador cuenta además con elementos de IoT (del inglés Internet of Things) para la monitorización y control de mismo.

This Final Degree Project is based on commercial modules for laser diode control, aimed at integrating them into an interrogator system for fiber optic sensors. Using SoC (System-on-a-Chip) microcontrollers for current and temperature control, a fiber optic sensor interrogator has been designed capable of measuring FBG (fiber Bragg grating) sensors, among others, while ensuring optimal operating conditions and safety for the laser diodes. This interrogator significantly reduces costs compared to similar commercial systems, while also providing greater flexibility in control. The system features power and wavelength modulation through current and temperature adjustments respectively, the latter being controlled via real-time adjustments of the PID (proportional–integral–derivative) control parameters. This technique has been proposed and tested in this project. Power supply systems, adaptation of commercial controllers, a photodetector with gain and offset control, and external temperature control have been designed, along with the connections and overall system management. The proposed design includes all necessary adjustments to operate the laser and its associated peripherals. Additionally, the interrogator incorporates IoT (internet of things) elements for monitoring and control.