Модулятор излучения
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к растровым модуляторам для модуляции излучения, и может быть использована в оптических приборах, в которых используется модулированное излучение.
Задачей полезной модели является повышение повышение стабильности частоты модуляции излучения при питающем напряжении менее 22 В.
Сущность полезной модели заключается в том, что модулятор излучения, содержащий оптическую проекционную систему и модулирующий растр, кинематически связанный с электродвигателем и имеющий основной рисунок, оптически связанный с оптической проекционной системой, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя, дополнительно содержит оптически связанные излучающую и фотоприемную оптические системы, при этом выход последней электрически связан с входом блока управления, а модулирующий растр выполнен с дополнительным рисунком, оптически связанным с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенным для создания дополнительной частоты модуляции излучения.
1 Илл.
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к растровым модуляторам для модуляции излучения, и может быть использована в оптических приборах, в которых используется модулированное излучение.
Известен растровый модулятор [1], содержащий модулирующий растр, оптическую проекционную систему в качестве которой используется объектив, формирующий на модулирующем растре пространственно-ограниченный пучок излучения, электродвигатель, приводящий во вращение модулирующий растр.
Недостатком этого модулятора является то, что частота вращения электродвигателя меняется в зависимости либо от напряжения питающей сети, либо от внешних условий, например, от изменения температуры окружающей среды, приводящего к изменению силы трения в подшипниках электродвигателя, изменению момента инерции якоря электродвигателя и т.д. Соответственно, меняется частота вращения модулирующего растра и частота модуляции излучения.
Частота вращения электродвигателя модулирующего растра отслеживается и стабилизируется в модуляторе излучения [2], являющемся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранном в качестве прототипа.
Модулятор излучения [2] содержит оптическую проекционную систему, модулирующий растр, кинематически связанный с электродвигателем и имеющий оптически связанный с оптической проекционной системой рисунок, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя с тахогенератором.
Проекционная оптическая система формирует на модулирующем растре пространственно-ограниченный пучок излучения. Модулирующий растр приводится во вращение электродвигателем постоянного тока ДПР32-Н6-02 с блоком управления, в качестве которого используется регулятор скорости РС-0-08-03М. Выход блока управления связан с выводами питания электродвигателя.
В процессе работы модулятора при вращении ротора электродвигателя электрические сигналы с тахогенератора (расположен в кожухе электродвигателя) поступают на блок управления. В блоке управления частота сигналов, поступающих с тахогенератора, сравнивается с частотой опорных сигналов блока управления. Если частота сигналов с тахогенератора больше (меньше) частоты опорных сигналов, то блок управления уменьшает (увеличивает) время воздействия импульсов постоянного напряжения на электродвигатель, вследствие чего уменьшается (увеличивается) его частота вращения. Этот процесс происходит до сравнивания частоты сигналов с тахогенератора с частотой опорных сигналов.
Таким образом, при изменениях питающего напряжения или температуры окружающей среды частота вращения ротора электродвигателя отслеживается и устанавливается равной опорной частоте, соответственно, частота модуляции излучения модулирующим растром отслеживается и устанавливается кратной опорной частоте.
Стабильность частоты модуляции излучения указанным модулятором составляет примерно величину 1% за время равное или более 5 сек.
Однако, указанный модулятор обеспечивает свои характеристики только при питающем напряжении не менее 22 В. При наличии меньших напряжений питания указанный модулятор со следящей системой не позволяет получить указанную стабильность частоты модуляции излучения.
Задачей полезной модели является повышение стабильности частоты модуляции излучения при питающем напряжении менее 22 В.
Сущность полезной модели заключается в том, что модулятор излучения, содержащий оптическую проекционную систему и модулирующий растр, кинематически связанный с электродвигателем и имеющий основной рисунок, оптически связанный с оптической проекционной системой, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя, в отличие от прототипа, дополнительно содержит оптически связанные излучающую и фотоприемную оптические системы, при этом выход последней электрически связан с входом блока управления, а модулирующий растр выполнен с дополнительным рисунком, оптически связанным с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенным для создания дополнительной частоты модуляции излучения.
Наличие в модуляторе излучения дополнительных, оптически связанных излучающей и фотоприемной оптических систем, выход последней которой электрически связан с входом блока управления, и выполнение модулирующего растра с дополнительным рисунком, оптически связанным с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенным для создания дополнительной частоты модуляции, излучения позволяет повысить (и обеспечить необходимую при любых питающих напряжениях, в том числе при питающем напряжении менее 22 В) стабильность частоты модуляции излучения.
Полезная модель поясняется чертежом.
На чертеже представлена схема модулятора излучения.
Модулятор излучения содержит оптическую проекционную систему 1, модулирующий растр 2, электродвигатель -3 с валом 4, блок управления 5, оптически связанные излучающую 6 и фотоприемную 7 оптические системы.
Проекционная оптическая система 1 формирует на модулирующем растре 2 пространственно-ограниченный пучок излучения от излучателя (не показан) и в простейшем случае представляет объектив. Стрелками показаны границы пучка излучения.
Модулирующий растр 2 представляет собой стеклянный диск, на котором методом фотолитографии нанесены основной рисунок 8, оптически связанный с оптической проекционной системой 1, и дополнительный рисунок 9, оптически связанный с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенный для создания дополнительной частоты модуляции излучения. Дополнительный рисунок 9 установлен на пути излучения от излучающей 6 к фотоприемной 7 оптической системе. Указанный диск установлен соосно на валу 4 электродвигателя 3.
Выводы питания электродвигателя 3, в качестве которого используется коллекторный двигатель серии 1724-006SR, соединены с выходом блока управления 5. В конкретном исполнении блок управления 5 выполнен в виде блока управления, описанного в [3], и обеспечивает вращение вала 4 электродвигателя 3 с мгновенной частотой 100 Гц.
В качестве излучающей оптической системы 6 использован инфракрасный излучающий диод TSHA 5201, в качестве оптически связанной фотоприемной оптической системы 7 использован фотодиод BPW 34-В. Выход фотоприемной оптической системы 7 электрически связан с входом блока управления 5.
Работает модулятор излучения следующим образом. Пространственно-ограниченный пучок излучения от излучателя, сформированный проекционной оптической системой 1, попадает на основной рисунок 8 модулирующего растра 2, приводимого во вращение электродвигателем 3. Промодулированный пучок излучения выходит из модулятора излучения. Блок управления 5 обеспечивает вращение вала 4 электродвигателя 3 с частотой 100 Гц.
Одновременно пучок излучения от излучающей оптической системы 6 попадает на дополнительный рисунок 9 модулирующего растра 2, предназначенный для создания дополнительной частоты модуляции излучения. Промодулированный рисунком 9 модулирующего растра 2 пучок излучения с дополнительной частотой модуляции попадает на фотоприемную оптическую систему 7.
Электрические сигналы с дополнительной частотой с выхода фотоприемной оптической системы 7 поступают в блок управления 5. В блоке управления частота сигналов, поступающих с фотоприемной оптической системы 7, сравнивается с частотой опорных сигналов блока управления 5. Если частота сигналов с фотоприемной оптической системы 7 больше (меньше) частоты опорных сигналов, то блок управления уменьшает (увеличивает) время воздействия импульсов постоянного напряжения на электродвигатель, вследствие чего уменьшается (увеличивается) частота вращения его вала. Этот процесс происходит до сравнивания частоты сигналов с фотоприемной оптической системы 7 с частотой опорных сигналов.
Таким образом, при изменениях питающего напряжения или температуры окружающей среды частота вращения вала 4 электродвигателя 3 отслеживается и устанавливается равной опорной частоте, соответственно, частота модуляции излучения модулирующим растром 2 отслеживается и устанавливается кратной опорной частоте.
Стабильность частоты модуляции излучения указанного модулятора составляет примерно величину 1% за время равное или более 5 сек.
Таким образом, модулятор излучения обеспечивает повышение стабильности частоты модуляции излучения при питающем напряжении менее 22 В.
Источники информации.
1 Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: Учебное пособие для приборостроительных вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. - С.112-152.
2 Прицел-прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1465.00.00.000ТО. - С.33-35, 99-100.
3 Патент на полезную модель BY 
4951 МПК Н02Р 5/00.
Модулятор излучения, содержащий оптическую проекционную систему и модулирующий растр, кинематически связанный с электродвигателем и имеющий основной рисунок, оптически связанный с оптической проекционной системой, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя, отличающийся тем, что модулятор дополнительно содержит оптически связанные излучающую и фотоприемную оптические системы, при этом выход последней электрически связан с входом блока управления, а модулирующий растр выполнен с дополнительным рисунком, оптически связанным с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенным для создания дополнительной частоты модуляции излучения.
