регулируемый подогрев оптическими средствами Опции

[Lmx2315]

Добрый день уважаемые!
Такой вопрос: нужно на листе бумаги нагреть до определённой температуры за короткое время несколько квадратных миллиметров площади листа.
Температурой пятна нужно управлять от случая к случаю .
Параметры следующие : температура пятна 40 - 100 градусов , с точностью +- 10 градусов . Время нагрева не более 100 мкс .

Пришла в голову мысль что для этих целей удачно подойдет лазерный светодиод более менее приличной мощности.
Далее мысль складывалась следующим путём : нахожу лазерный светодиод максимальной мощности в максимально компактном виде ( 1 Вт ?) , делаю к нему источник импульсного тока - опытным путём подбираю энергию вспышки для получения требуемой энергии на бумаге .

Воооот .
Подозреваю что я очень оптимистически настроен и многих вещей не понимаю , как-то :

1. как можно примерно прикинуть мощность излучения и его длину волны требуемую для нагрева определённой площади бумаги не чёрного цвета ? И как эту мощность завязать с отражающей способностью бумаги , чтобы хотя бы прикинуть минимальный максимум необходимый для получения требуемой температуры ?

2. Может тут и обычный светодиод подойдет, может как раз обычные светодиоды мощнее когерентных и их проще достать? ... расстояние между источником излучения и бумагой - миллиметры .

3. Насколько сложно получить работоспособную принципиальную схему источника питания обеспечивающую вышеописанные условия за время менее 100 мкс ?


Я мыслил примерно так : выбираем какой-то источник света - ставим его последовательно с полевым транзистором и гасящим резистором , в параллель всему этому конденсатор на несколько сотен мкФ и подключаем всё к источнику напряжения на допустим 5 вольт и несколько ампер. Микроконтроллером управляем полевиком - выставляя короткие импульсы обеспечивающие требуемый нагрев.


Прошу ваших мнений , советов , полезных ссылок , жжжжЁсткой критики и т.д. Свежих идей???

Габариты у всего устройства должны быть компактные, с пару пачек сигарет .

[Guest_@Ark_*]

Обычный нагревательный элемент очень инерционен...

По сравнению с лазером - безусловно...

...Может я ошибся в расчёте ?

Попробуем прикинуть еще раз. Площадь, подвергаемая нагреву, округленно 10 кв.мм. Толщина листа бумаги - примерно 0,1 мм. Таким образом, объем нагреваемого вещества - порядка 1 куб.мм. Бумага обладает малой теплопроводностью и теплоемкостью (если речь идет об обычной, "средней" бумаге, конечно). Теплоотводом по периметру, на мой взгляд, в данных условиях можно пренебречь. А также, вряд ли возможно (и нужно) прогревать в глубину весь указанный объем полностью. Нагрев будет идти лишь в тонком приповерхностном слое. Надо полагать, на бумаге имеется какое-то покрытие(?). Грубо, задача сводится к оценке необходимой мощности для разогрева покрытия бумаги площадью 10 кв.мм (заданной толщины) на 50 градусов.
Чтобы дальше посчитать, нужно иметь толщину покрытия и теплоемкость его материала... Для примера, возьмем для покрытия толщину 0,01 мм (10%) и теплоемкость воды (4,2 Дж/г*К). Получим нагреваемый объем 0,1 куб.мм.= 0,1 миллиграмм. Для его нагрева на 50 гр. потребуется 21 мДж. За 100 мкс - это мощность порядка 200-250 Вт.
P.S. Проверьте, не ошибся ли в расчетах.

Сообщение отредактировал @Ark - Feb 19 2012, 20:09