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 стабильности частоты модуляции модулятора. Сущность полезной модели заключается в том, что модулятор излучения содержит оптическую проекционную систему и оптически связанный с ней модулирующий растр, кинематически связанный с шаговым электродвигателем, блок управления, выход которого соединен с выводами питания шагового электродвигателя. 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, 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, изменения температуры окружающей среды и соответственного изменения силы трения в подшипниках электродвигателя. Соответственно, меняется частота вращения модулирующего растра и частота модуляции излучения.
Частота вращения электродвигателя модулирующего растра 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 и оптически связанный с ним модулирующий растр, кинематически связанный с ним (приводящий его во вращение) электродвигатель с тахогенератором, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя.
Оптическая проекционная система формирует на модулирующем растре пространственно-ограниченный пучок излучения. Модулирующий растр приводится во вращение электродвигателем постоянного тока ДПР32-Н6-02 с тахогенератором. Блок управления, в качестве которого используется регулятор скорости РС-0-08-03М, обеспечивает питание и стабилизацию частоты вращения вала электродвигателя.
В процессе работы модулятора при вращении вала электродвигателя электрические сигналы с тахогенератора поступают на блок управления. В блоке управления частота сигналов, поступающих с тахогенератора, сравнивается с частотой опорных сигналов блока управления. Если частота сигналов 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 определенное время до сравнивания частоты сигналов тахогенератора с частотой опорных сигналов.
Таким образом, при всех изменениях питающего напряжения, температуры окружающей среды и нагрузки электродвигателя частота вращения вала электродвигателя устанавливается через определенное время равной опорной частоте, соответственно, частота модуляции излучения модулирующим растром устанавливается через определенное время равной опорной частоте.
Однако, указанный модулятор имеет определенное ненулевое время для установления частоты модуляции, поэтому частота модуляции описываемого модулятора устанавливается с отклонением в пределах 1% от опорной за время 5 сек или более. Таким образом, стабильность частоты модуляции составляет величину 1% за время равное 5 сек или более. При временах менее 5 сек частота модуляции может отклоняться от опорной частоты уже на 2%, соответственно и стабильность частоты модуляции составляет примерно величину 2%. Нестабильность частоты модуляции модулятора приводит к ошибкам работы модулятора.
Задачей полезной модели является повышение стабильности частоты модуляции модулятора за счет повышения стабильности частоты вращения вала электродвигателя.
Сущность полезной модели заключается в том, что модуляторе излучения, содержащем оптическую проекционную систему и оптически связанный с ней модулирующий растр, с которым кинематически связан электродвигатель, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя, в отличие от прототипа, в качестве электродвигателя используется шаговый электродвигатель.
Применение в модуляторе излучения шагового электродвигателя, приводящего во вращение модулирующий растр, позволяет обеспечить в любой момент при любых температурах и изменении питающего напряжения на электродвигателе стабильную частоту вращения вала электродвигателя, а соответственно, и стабильную частоту модуляции излучения модулятором за счет того, что частота вращения вала шагового электродвигателя определяется не внешними условиями, а только конструктивными характеристиками шагового электродвигателя, а именно, точностью расположения магнитных полюсов статора и ротора шагового электродвигателя, а потому является постоянной в любой момент времени, и соответственно, стабильной.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. представлена схема модулятора излучения.
Модулятор излучения (фиг.) содержит оптическую проекционную систему 1, оптически связанный с ней модулирующий растр 2, кинематически связанный с ним (приводящий его во вращение) шаговый электродвигатель 3, вал 4 шагового электродвигателя 3, блок управления 5, выход которого соединен с выводами питания шагового электродвигателя 3.
Оптическая проекционная система 1 выполнена в виде объектива и формирует на модулирующем растре 2 пространственно-ограниченный пучок излучения от излучателя.
В нашем случае диаметр поперечного сечения пучка излучения на растре составляет около 1 мм при фокусном расстоянии объектива равном 5 см.
Модулирующий растр 2 представляет собой стеклянный диск, на котором методом фотолитографии нанесен рисунок растра. Указанный модулирующий растр 2 установлен соосно на валу 4 шагового электродвигателя 3.
Выводы питания шагового электродвигателя 3 соединены с выходом блока управления 5.
Применение в модуляторе излучения шагового электродвигателя типа AM 2224 фирмы ARSAPE позволяет обеспечить малые габариты модулятора.
Блок управления 5 предназначен для питания и стабилизации частоты вращения вала шагового электродвигателя 3 и включает в себя кварцевый резонатор, выполненный с использованием кварцевого генератора 014,7456-I075-В-5-2-Т1, контроллер на микросхеме ATMEGA8-16AI и драйвер на микросхеме A3980KLP. Блок управления 5 обеспечивает вращение вала шагового электродвигателя 3 с частотой 100 Гц.
Работает модулятор излучения следующим образом. Пространственно-ограниченный пучок излучения от излучателя, сформированный оптической проекционной системой 1, попадает на модулирующий растр 2, приводимый во вращение шаговым электродвигателем 3. Промодулированный растром 2 пучок излучения выходит из модулятора. Блок управления 5 обеспечивает питание шагового электродвигателя 3. Применение шагового электродвигателя 3 обеспечивает стабильность частоты вращения вала шагового электродвигателя 3 (соответственно, частоты модуляции модулятора) менее 0,1%, которая является постоянной в любой момент времени.
Таким образом, модулятор излучения обеспечивает повышение стабильности частоты модуляции модулятора во всех условиях эксплуатации.
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 отд-ние, 1983. - С.116-117.
2 Прицел-прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1465.00.00.000ТО. - С.33-35, 99-100.
Модулятор излучения, содержащий оптическую проекционную систему и оптически связанный с ней модулирующий растр, с которым кинематически связан электродвигатель, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя, отличающийся тем, что в качестве электродвигателя используется шаговый электродвигатель.
