CN102662348B - 光子信号调制器的转盘调制器以及光子信号调制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光子信号调制器的转盘调制器以及光子信号调制器，其中，转盘调制器包括：一电机；一可编程逻辑器件，用于控制一通信接口芯片接收控制电机的指令，并根据该指令产生控制一电机的脉冲信号；一时钟，与该可编程逻辑器件连接，用于向该可编程逻辑器件提供时间频率标准；一具有特定缺口的转盘，该转盘能够被该电机驱动而转动。本发明通过可编程逻辑控制器件对电机进行控制，并根据具体的需求，选择精度较高的时钟作为可编程逻辑控制器的时间频率标准，提高了光子的信号调制装置的转盘调制器控制转盘的位置精度，进而满足了不同场合的系统中对光子到达时间特性要求。

Description

光子信号调制器的转盘调制器以及光子信号调制器

技术领域

本发明涉及信号调制技术领域，特别是涉及一种光子的信号调制装置的转盘调制器及具有该转盘调制器的光子信号调制器。

背景技术

建立星体X射线模拟仿真系统，可模拟产生观测数据，因此具有重要意义。现已有各种的星体X射线模拟仿真系统。

其中一种X射线源仿真系统，采用CCD类探测器，用于星体X射线模拟及X射线探测器地面测试标定。仿真系统分为硬件和软件两部分。硬件部分模拟产生星体的X射线辐射，并由探测器实时探测。软件部分用于系统参数设置，并实时获得X射线光子的时间和能量信息。基于实际星体辐射特性(周期、流强、轮廓等)来产生X射线信号及背景，探测系统选用适合于实际空间应用的CCD类探测器及读出电路，以期达到较为真实的仿真效果。

现有的X射线源仿真系统的光源，一种产生仿真光子信号的方法是：用电机控制一个带有特定缺口形状的转盘，转盘转动时，只有光源通过缺口时，才有信号产生，被遮挡时，无信号产生。

但是，现有的转盘调制器由于其内部控制器对电机控制的精度不够准确，使得转盘调制器控制转盘的位置精度难以满足光子到达时间特性要求较高的场合，并且现有的光子信号调制器的转盘调制器长时间运行后，光子到达时间的统计特性难以满足周期信号稳定度要求较高的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光子的信号调制装置的转盘调制器及具有该转盘调制器的光子信号调制器，用以解决现有的光子信号调制装置的转盘调制器控制转盘的位置精度不高，难以满足光子到达时间特性要求较高的场合使用的问题。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器，其中，包括：一电机；一可编程逻辑器件，用于控制一通信接口芯片接收控制电机的指令，并根据该指令产生控制一电机的脉冲信号；一时钟，与该可编程逻辑器件连接，用于向该可编程逻辑器件提供时间频率标准；一具有特定缺口的转盘，该转盘能够被该电机驱动而转动。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，该时钟为温补晶振、GPS晶振或铷原子钟。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，该晶振的参数需满足，频率稳定度高于±1ppm、短稳精度高于5*10^-9/S和工作温度范围大于-40～+85℃。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，该电机为伺服电机或步进电机。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，该伺服电机为高分辨率增量型编码器或高分辨率绝对式编码器的伺服电机。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，还包括：一电机驱动器，该电机驱动器用于接收该可编程逻辑器件的该脉冲信号，并将该脉冲信号转为驱动该电机转动的驱动信号。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，该可编程逻辑器件与一通信接口芯片连接，并通过该通信接口芯片接收从终端提供的控制电机的该指令。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，该可编程逻辑器件为一现场可编程门阵列。

本发明一种光子信号调制器的转盘调制器的一实施例，其中，还包括：一只读存储器，与该可编程逻辑器件连接，用于存储该可编程逻辑器件的控制程序。

本发明一种光子信号调制器，其中，包括任意上述的转盘调制器，以及，一光源，用于向该转盘调制器发送光信号；一终端，与该转盘调制器连接，该终端内存储有电机控制程序，用于向该可编程逻辑器件提供控制电机的指令。

综上所述，本发明通过可编程逻辑控制器对电机进行控制，并根据具体的需求，选择精度较高的时钟作为可编程逻辑控制器的时间频率标准，提高了光子的信号调制装置的转盘调制器控制转盘的位置精度，进而满足了不同场合的X射线仿真系统中对光子到达时间特性要求。可以获得高精度和高稳定度的周期性X射线或可见光信号。

附图说明

图1为本发明光子信号调制器的转盘调制器实施例一的结构示意图；

图2为本发明光子信号调制器的转盘调制器实施例二的结构示意图；

图3为本发明光子信号调制器的整体模块图。

具体实施方式

图1为本发明光子信号调制器的转盘调制器实施例一的结构示意图，如图1所示，本发明光子信号调制器的转盘调制器包括一电机8、一可编程逻辑器件1、一时钟2、一电源供应模块6以及一具有特定缺口的转盘9。

如图1所示，该光子信号调制器的转盘调制器的连接结构为，时钟2、电源供应模块6以及电机8分别与可编程逻辑器件1连接，电机8的动力输出轴将动力传给转盘9。

其中，该时钟2用于向可编程逻辑器件1提供时钟时间频率标准，该时钟2可以为温补晶振、GPS晶振或铷原子钟等，以提供精准的时钟信号。该电源供应模块6用于向该可编程逻辑器件1提供所需的电源。可编程逻辑器件1内置有控制程序，用户通过终端向可编程逻辑器件1发送控制电机8的指令，可编程逻辑器件1通过该控制程序将该终端的控制电机8的指令转变为用于控制电机8转动的脉冲信号。该转盘9具有一个特定形状的缺口，通过该转盘9的旋转来调制光子的波形，即经一光源射出的光线，可以经过该转盘9的旋转，当遇到该特定形状的缺口时，即从该缺口射出，以形成所需的光波。该电机8可以为伺服电机或步进电机，优选的实施方式该电机8为高分辨率增量型编码器的伺服电机，更优选的该电机8为高分辨率绝对式编码器的伺服电机。

图2为本发明光子信号调制器的转盘调制器实施例二的结构示意图，实施例二为实施例一基础上的一种优选的实施方式，如图2所示，转盘调制器包括现场可编程门阵列(FPGA)1、只读存储器3、USB接口芯片7、温补晶振2、控制指示灯4、电机驱动器5、电源供电模块6、电机8和转盘9。

如图2所示，实施例二的光子信号调制器的转盘调制器连接结构为，只读存储器3、USB接口芯片7、温补晶振2、控制指示灯4、电源供应模块6以及电机驱动器5分别连接FPGA 1，电机驱动器5连接电机8，电机8的动力输出轴将动力传给转盘9。

本实施例二中，FPGA 1通过USB接口芯片7连接接收对该终端的控制电机8转速的指令，该指定包括对电机转速以及对电机运行时间的参数。

FPGA 1内部的控制程序可以通过VHDL语言编写，该控制程序可以包括速度选择程序以及时间程序，速度选择程序里将电机转速与输出脉冲频率相对应，根据不同的速度参数选择相应的加减速台阶程序。时间程序根据时间参数设置时间计数器(未在图中示出)相应的值，时间计数器的值就是电机8平速运行的时间。

实施例二中，将控制程序下载到只读存储器3中，FPGA 1与只读存储器3配置模式选择主串模式，即只读存储器3中的控制程序拷入FPGA 1中，FPGA 1实现所需的逻辑。该FPGA 1能够根据终端所发出的控制电机8转速的指令，向电机8发送加速、减速或平速三种不同的该脉冲信号。控制指示灯4根据FPGA 1向电机8发送加速、减速或平速三种不同的该脉冲信号，分别显示三种不同的颜色，代表电机8的加速、减速和平速三种转动状态。电机驱动器5接收FPGA 1发出的脉冲信号，电机驱动器5将该脉冲信号转为驱动电机8转动的驱动信号。

实施例二中采用的是加减速台阶的方法对电机8的转速加减进行控制。电机8可以采用分辨率更高的增量型或绝对式编码器的伺服电机8。例如，选用分辨率为2500P/R的伺服电机，可以在其驱动器上设置10000个脉冲转盘转一圈，此时如果FPGA输出方波频率为1K，则此时电机转数为6转/分钟，由此可以推算输出频率和转速之间的关系。如果转盘转速较高，如转速为1800转/分钟，需要对加速、减速的台阶进行计算，如开始转速100转/分钟为第一个台阶，转一圈，200转/分钟为第二个台阶，转一圈，400转/分钟为第三个台阶，转一圈，这样逐步加至1800转/分钟。这样，通过加减速台阶的设置既保护了电机不会因突然加、减速而损坏又知道转盘转动时缺口处的位置。FPGA 1根据终端的参数要求来输出相应的脉冲信号来控制伺服电机。

向FPGA 1提供时钟脉冲的温补晶振2，为16M数字温补晶振，参数为频率稳定度为±1ppm，短稳精度5*10^-9/S和工作温度范围-40～+85℃。电机8为伺服电机8，其编码器分辨率为2500P/R，其精度为0.036°，额定转数为3000转/分钟。

简述实施例二的工作过程。首先，用户通过终端将包括设置电机转数和运行时间等设置参数的指令，通过USB接口芯片7传送给FGPA 1，将电机8的时间和速度等参数写入FPGA 1中。FPGA 1接收到设置参数后，首先进入速度选择程序，速度选择程序里将电机转速与输出脉冲频率相对应，根据不同的速度参数选择相应的加减速台阶程序，再通过时间程序，设置电机8的平速运行的时间。FPGA 1根据参数输出相应频率的脉冲信号通过电机驱动器5转为电机的驱动信号，并发送给电机8。电机8接收到驱动信号后，开始工作，并带动转盘9动作。其中，电机8的加减速过程中，红色的指示灯点亮，电机8的平速过程中，绿色的指示灯点亮。

图3为本发明光子信号调制器的整体模块图，光子信号调制器包括光源103，终端102与转盘调制器101，该转盘调制器101即为上述实施例中的任一种转盘调制器。终端102具有转盘转速设置的用户界面，用户可以通过该用户界面设置电机转数和运行时间等参数；光源103即可用于向转盘调制器101发送光信号。

综上所述，本发明通过可编程逻辑控制器对电机进行控制，并根据具体的需求，选择精度、稳定度较高的时钟作为可编程逻辑控制器的时间频率标准，提高了光子的信号调制装置的转盘调制器控制转盘的位置精度，进而满足了不同场合的X射线仿真系统中对光子到达时间特性要求。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种光子信号调制器的转盘调制器，其特征在于，包括：

一电机；

一现场可编程门阵列，用于控制一通信接口芯片接收控制电机的指令，并根据该指令产生控制一电机的脉冲信号；

一时钟，与该现场可编程门阵列连接，用于向该现场可编程门阵列提供时间频率标准；

一具有特定缺口的转盘，该转盘能够被该电机驱动而转动；

其中，该时钟为温补晶振、GPS晶振或铷原子钟；

其中，该现场可编程门阵列内置有控制程序，该控制程序包括速度选择程序以及时间程序，该速度选择程序里将电机转速与输出脉冲频率相对应，根据不同的速度参数选择相应的加减速台阶程序；该时间程序根据时间参数设置时间计数器相应的值，以设置该电机平速运行的时间。

2.根据权利要求1所述的光子信号调制器的转盘调制器，其特征在于，该时钟的参数需满足，频率稳定度高于±1ppm、短稳精度高于5*10^-9/S和工作温度范围大于-40～+85℃。

3.根据权利要求1所述的光子信号调制器的转盘调制器，其特征在于，该电机为伺服电机或步进电机。

4.根据权利要求3所述的光子信号调制器的转盘调制器，其特征在于，该伺服电机为高分辨率增量型编码器或高分辨率绝对式编码器的伺服电机。

5.根据权利要求1所述的光子信号调制器的转盘调制器，其特征在于，还包括：一电机驱动器，该电机驱动器用于接收该现场可编程门阵列的该脉冲信号，并将该脉冲信号转为驱动该电机转动的驱动信号。

6.根据权利要求1所述的光子信号调制器的转盘调制器，其特征在于，该现场可编程门阵列与一通信接口芯片连接，并通过该通信接口芯片接收从终端提供的控制电机的该指令。

7.一种光子信号调制器，其特征在于，包括权利要求1-6任一权利要求所述的转盘调制器，还包括：

一光源，用于向该转盘调制器发送光信号；

一终端，与该转盘调制器连接，该终端内存储有电机控制程序，用于向该现场可编程门阵列提供控制电机的指令。