Лабораторная установка для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения
Полезная модель относится к области, использования и развития лабораторных установок и может быть использована в учебных заведениях для изучения физических явлений. Лабораторная установка для изучения дифракции лазерного излучения и определения длинны волны лазерного излучения содержит: лазерный диод, дифракционную решетку, устройство позиционирования, с установленным на нем фотодатчиком, совмещенным с шаговым двигателем, микроконтроллер ATMEGA16, для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения к компьютеру, для управления устройством позиционирования, выполненного в виде шагового двигателя, а также для обработки результатов полученных с устройства регистрации интенсивности излучения, устройство визуализации в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой. Это позволяет автоматизировать учебный эксперимент и обеспечить удаленный доступ к лабораторной установке
Полезная модель относится к области, использования и развития лабораторных установок и может быть использована в учебных заведениях для изучения физических явлений.
Известна лабораторная модель «Диагностика плазмы с удаленным доступом через сеть Интернет» (Зимин А.М., Аверченко В.А., Лабзов С.Ю. и др. Автоматизированная лабораторная установка для удаленной спектральной диагностики плазмы через сеть Интернет // Мат. конф. «ФНТП-2001». Петрозаводск, 2001. Т.2. С.13-17). Автоматизированная лабораторная установка содержит исследуемый источник излучения, конденсор, монохроматор с дифракционной решеткой, фотоэлектронный умножитель для приема излучения и усиления сигнала в узком спектральном диапазоне, а также исполнительный элемент - шаговый двигатель для поворота решетки в положение, соответствующее исследуемому спектральному диапазону. Имеются также специализированные блоки питания излучателя и фотоэлектронного умножителя.
Недостатком этой установки является невозможность ее использования для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения.
Наиболее близкой из известных является лабораторная установка «Дифракция лазерного света на дифракционной решетке. Определение параметров различных дифракционных решеток» (Ескин З.И., Петрухин И.С. Дифракция лазерного света на дифракционной решетке. Определение параметров различных дифракционных решеток // Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2006 11 с.). Эта установка
состоит из лазера, дифракционной решетки, экрана наблюдения, направляющей (устройства позиционирования).
Недостатками этой лабораторной установки является отсутствие автоматизации и удаленного доступа.
Задачей полезной модели является создание лабораторной установки для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения, обеспечение проведения учебных экспериментов в режиме удаленного доступа к лабораторной установке и автоматизация учебных экспериментов.
Техническим результатом является автоматизация учебных экспериментов и обеспечение удаленного доступа к лабораторной установке.
Технический результат достигается тем, что в лабораторной установке для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения содержатся: лазерный диод, дифракционная решетка, устройство позиционирования, с установленным на нем фотодатчиком, совмещенным с шаговым двигателем, микроконтроллер ATMEGA16, для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения к компьютеру, для управления устройством позиционирования, выполненного в виде шагового двигателя, а также для обработки результатов полученных с устройства регистрации интенсивности излучения, устройство визуализации в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой.
Микроконтроллер ATMEGA16, связан через блок сопряжения с компьютером, позволяет автоматически получить данные с лабораторной установки по заранее заданной программе. Локальное управление установкой осуществляется с помощью клавиш управления. Дистанционное управление лабораторной установкой также осуществляется с помощью внешнего компьютера через блок сопряжения. Информация, полученная с компьютера,
обрабатывается микроконтроллером, поступая на устройство позиционирования, позволяет выбирать область спектра, возвращая назад данные, полученные с устройства регистрации интенсивности излучения.
Таким образом, совокупность существенных признаков изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемый технический результат.
На фиг.1 приведено схематическое изображение лабораторной установки для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения.
Лабораторная установка состоит из лазерного диода (1), дифракционной решетки (2), устройства позиционирования (3), с установленным на нем фотодатчиком (4), совмещенным с шаговым двигателем (5), микроконтроллера ATMEGA16 (6), который описан в Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы «ATMEL» - М.: Издательский дом «Додэка XXI», 2004. С.126-127, подключенный через блок сопряжения (7) к компьютеру (8), на котором установлены программы «Сервер удаленного доступа для связи с лабораторными установками на базе микроконтроллера ATMEGA16» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610243) и программа для сбора и обработки данных к автоматизированному рабочему месту удаленного доступа «Дифракция лазерного излучения» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610221), содержит устройство визуализации данных, представленное в виде жидкокристаллического экрана (9), описанного в Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. - М.: ДМК Пресс, 2003. С.264-269, устройство позиционирования, выполненное в виде шагового двигателя (4), например, известного из Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. - М.:
ДМК Пресс, 2003. С.259-264, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой (10).
Работает заявляемая лабораторная установка следующим образом. Пучок света, исходящий из лазерного диода (1), разлагается в спектр дифракционной решеткой (2), с помощью устройства позиционирования (3), совмещенного с шаговым двигателем (5), фотодатчик перемещается по спектру, измеряя интенсивность излучения. Обработанная информация через блок сопряжения (7) передается из микроконтроллера ATMEGA16 (6) во внешний компьютер (8), одновременно дублируясь на устройстве визуализации (9). Данные, поступающие с внешнего компьютера (8) через блок сопряжения (7) либо от клавиш локального автоматизированного управления (10), обработанные микроконтроллером поступают в устройство позиционирования (4), позволяя выбирать нужный участок спектра.
Лабораторная установка для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения, включающая лазерный диод, дифракционную решетку, устройство регистрации интенсивности излучения, сопряженное с устройством позиционирования, отличающаяся тем, что она содержит микроконтроллер ATMEGA16, для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения к компьютеру и для управления устройством позиционирования, выполненного в виде шагового двигателя, а также для обработки результатов полученных с устройства регистрации интенсивности излучения, устройство визуализации в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой.
