CN103438998B - 一种pwm控制合成宽谱带光源装置 - Google Patents
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Abstract
一种PWM控制合成宽谱带光源装置，它涉及合成宽谱带光源技术领域，电源模块分别与通讯模块、控制模块、驱动模块、LED合成宽谱带光源连接，为各个模块供电，控制模块分别与通讯模块、驱动模块连接，驱动模块与LED合成宽谱带光源连接，通讯模块接收外部控制信号传给控制模块，控制模块根据接收的指令控制驱动模块采取相应的驱动方式驱动一个或多个LED光源，从而改变谱分布及谱宽度；它通过MODBUS？RTU总线与控制器连接，可改变谱分布特性，可调节功率谱密度以满足不同应用场合的要求，可实现光谱分段电控制以满足单片光栅无谱信号重叠色散成像；可控性好、功耗小、寿命长、稳定性好、不需要预热时间；采用耦合透镜和光纤作为传导体所以整个光路的耦合效率高、损耗小。
Description
技术领域：
本发明涉及合成宽谱带光源技术领域，具体涉及一种PWM控制合成宽谱带光源装置。
背景技术：
目前随着微电子领域中的多像元光学探测器和光纤技术的迅猛发展，使新一代的微型光纤光谱仪具有成本低、高分辨率、便携和高速测量等优点。因此其在在线检测和实验室测量领域中有广泛应用。
而光源作为光谱仪的核心器件，其稳定性是决定检测结果准确的关键因素。现有光谱仪常用光源为氘灯或卤素灯等高压放电或加热方式获得，最大的缺点是功耗大、稳定性差、寿命短。稳定性差会降低仪器的测量精度，而其标称寿命通常只有几百小时，就需要经常更换光源和定期标定测试，增加了维护成本。
发明内容：
本发明的目的是提供一种PWM控制合成宽谱带光源装置，它可控性好、功耗小、寿命长、稳定性好、不需要预热时间；采用耦合透镜和光纤作为传导体所以整个光路的耦合效率高、损耗小。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：它包含电源模块1、通讯模块2、控制模块3、驱动模块4、LED合成宽谱带光源5，电源模块1分别与通讯模块2、控制模块3、驱动模块4、LED合成宽谱带光源5连接，为各个模块供电，控制模块3分别与通讯模块2、驱动模块4连接，驱动模块4与LED合成宽谱带光源5连接，通讯模块2接收外部控制信号传给控制模块3，控制模块3根据接收的指令控制驱动模块4采取相应的驱动方式驱动一个或多个LED光源，从而改变谱分布及谱宽度。
所述的通讯模块2包含RS485收发器U2、第一电阻-第三电阻R1-R3、第一稳压管D1、第二稳压管D2，RS485收发器U2的1脚与控制模块3的数据接收端口连接，RS485收发器U2的2脚、3脚与控制模块3的3脚连接，RS485收发器U2的4脚与控制模块3的数据发送端口连接，RS485收发器U2的5脚接地，RS485收发器U2的6脚分别与第二电阻R2、第三电阻R3、第二稳压管D2的负极连接，第二电阻R2的另一端接5V电源，第二稳压管D2的正极接地，RS485收发器U2的7脚与第一电阻R1、第一稳压管D1的负极、第三电阻R3的另一端连接，第一电阻R1、第一稳压管D1的正极均接地，RS485收发器U2的8脚与5V电源连接。
所述的驱动模块4包含驱动芯片J1、第四电阻-第七电阻R4-R7、第一电容C1、第二电容C2，驱动芯片J1的1脚与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，驱动芯片J1的2脚-5脚、10脚、19脚、24脚接地，驱动芯片J1的6脚-9脚、11脚-18脚、20脚-23脚与LED合成宽谱带光源5连接，驱动芯片J1的25脚分别与第七电阻R7、第一电容C1的一端连接，第七电阻R7的另一端与3.3V电源连接，第一电容C1的另一端接地，驱动芯片J1的26脚与第六电阻R6的一端、控制模块3的24脚连接，第六电阻R6的另一端接5V电源，驱动芯片J1的27脚与第五电阻R5的一端连接并与控制模块3的23脚连接，第五电阻R5的另一端接5V电源，驱动芯片J1的28脚与第二电容C2的一端连接并与3.3V电源连接，第二电容C2的另一端接地。
所述的LED合成宽谱带光源5包含一颗白光LED和数颗紫外LED、耦合透镜、各分支光纤和主光纤，为了简化系统结构、减少LED的数量，可见光部分采用一颗宽带白光LED，发光波长范围为425nm～700nm，在紫外部分则采用单波长LED，数量可根据实际使用环境灵活配置；为了提高耦合效率，在各LED与分支光纤之间放置耦合透镜，白光LED采用的是非球面透镜，紫外LED采用的是石英球透镜，LED发出的光通过耦合透镜耦合至各分支光纤，各分支光纤再与主光纤进行融合，从而组成紫外-可见全光谱光源。
本发明具有如下有益效果：
一、由于采用LED作为发光体所以可控性好、功耗小、寿命长、稳定性好、不需要预热时间；
二、由于采用多颗LED作为组合光源所以谱分布及谱宽度可控；
三、由于采用耦合透镜和光纤作为传导体所以整个光路的耦合效率高、损耗小。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中通讯模块2的电路原理图；
图3为本发明中驱动模块4的电路原理图；
图4为本发明中LED合成宽谱带光源5的结构示意图。
具体实施方式：
参看图1-图4，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含电源模块1、通讯模块2、控制模块3、驱动模块4、LED合成宽谱带光源5，电源模块1分别与通讯模块2、控制模块3、驱动模块4、LED合成宽谱带光源5连接，为各个模块供电，控制模块3分别与通讯模块2、驱动模块4连接，驱动模块4与LED合成宽谱带光源5连接，通讯模块2接收外部控制信号传给控制模块3，控制模块3根据接收的指令控制驱动模块4采取相应的驱动方式驱动一个或多个LED光源，从而改变谱分布及谱宽度。
所述的通讯模块2包含RS485收发器U2、第一电阻-第三电阻R1-R3、第一稳压管D1、第二稳压管D2，RS485收发器U2的1脚与控制模块3的数据接收端口连接，RS485收发器U2的2脚、3脚与控制模块3的3脚连接，RS485收发器U2的4脚与控制模块3的数据发送端口连接，RS485收发器U2的5脚接地，RS485收发器U2的6脚分别与第二电阻R2、第三电阻R3、第二稳压管D2的负极连接，第二电阻R2的另一端接5V电源，第二稳压管D2的正极接地，RS485收发器U2的7脚与第一电阻R1、第一稳压管D1的负极、第三电阻R3的另一端连接，第一电阻R1、第一稳压管D1的正极均接地，RS485收发器U2的8脚与5V电源连接。
所述的驱动模块4包含驱动芯片J1、第四电阻-第七电阻R4-R7、第一电容C1、第二电容C2，驱动芯片J1的1脚与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，驱动芯片J1的2脚-5脚、10脚、19脚、24脚接地，驱动芯片J1的6脚-9脚、11脚-18脚、20脚-23脚与LED合成宽谱带光源5连接，驱动芯片J1的25脚分别与第七电阻R7、第一电容C1的一端连接，第七电阻R7的另一端与3.3V电源连接，第一电容C1的另一端接地，驱动芯片J1的26脚与第六电阻R6的一端、控制模块3的24脚连接，第六电阻R6的另一端接5V电源，驱动芯片J1的27脚与第五电阻R5的一端连接并与控制模块3的23脚连接，第五电阻R5的另一端接5V电源，驱动芯片J1的28脚与第二电容C2的一端连接并与3.3V电源连接，第二电容C2的另一端接地。
所述的LED合成宽谱带光源5包含一颗白光LED和数颗紫外LED、耦合透镜、各分支光纤和主光纤，为了简化系统结构、减少LED的数量，可见光部分采用一颗宽带白光LED，发光波长范围为425nm～700nm，在紫外部分则采用单波长LED，数量可根据实际使用环境灵活配置；为了提高耦合效率，在各LED与分支光纤之间放置耦合透镜，白光LED采用的是非球面透镜，紫外LED采用的是石英球透镜，LED发出的光通过耦合透镜耦合至各分支光纤，各分支光纤再与主光纤进行融合，从而组成紫外-可见全光谱光源。
本具体实施方式通过MODBUSRTU总线与控制器连接，可改变谱分布特性，可调节功率谱密度以满足不同应用场合的要求，可实现光谱分段电控制以满足单片光栅无谱信号重叠色散成像。
本具体实施方式具有如下有益效果：
一、由于采用LED作为发光体所以可控性好、功耗小、寿命长、稳定性好、不需要预热时间；
二、由于采用多颗LED作为组合光源所以谱分布及谱宽度可控；
三、由于采用耦合透镜和光纤作为传导体所以整个光路的耦合效率高、损耗小。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (1)
1.一种PWM控制合成宽谱带光源装置，其特征在于它包含电源模块(1)、通讯模块(2)、控制模块(3)、驱动模块(4)、LED合成宽谱带光源(5)，电源模块(1)分别与通讯模块(2)、控制模块(3)、驱动模块(4)、LED合成宽谱带光源(5)连接，为各个模块供电，控制模块(3)分别与通讯模块(2)、驱动模块(4)连接，驱动模块(4)与LED合成宽谱带光源(5)连接，通讯模块(2)接收外部控制信号传给控制模块(3)，控制模块(3)根据接收的指令控制驱动模块(4)采取相应的驱动方式驱动LED光源，从而改变谱分布及谱宽度；所述的通讯模块(2)包含RS485收发器(U2)、第一电阻-第三电阻(R1-R3)、第一稳压管(D1)、第二稳压管(D2)，RS485收发器(U2)的1脚与控制模块(3)的数据接收端口连接，RS485收发器(U2)的2脚、3脚与控制模块(3)的3脚连接，RS485收发器(U2)的4脚与控制模块(3)的数据发送端口连接，RS485收发器(U2)的5脚接地，RS485收发器(U2)的6脚分别与第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第二稳压管(D2)的负极连接，第二电阻(R2)的另一端接5V电源，第二稳压管(D2)的正极接地，RS485收发器(U2)的7脚与第一电阻(R1)、第一稳压管(D1)的负极、第三电阻(R3)的另一端连接，第一电阻(R1)、第一稳压管(D1)的正极均接地，RS485收发器(U2)的8脚与5V电源连接；所述的驱动模块(4)包含驱动芯片(J1)、第四电阻-第七电阻(R4-R7)、第一电容(C1)、第二电容(C2)，驱动芯片(J1)的1脚与第四电阻(R4)的一端连接，第四电阻(R4)的另一端接地，驱动芯片(J1)的2脚-5脚、10脚、19脚、24脚接地，驱动芯片(J1)的6脚-9脚、11脚-18脚、20脚-23脚与LED合成宽谱带光源(5)连接，驱动芯片(J1)的25脚分别与第七电阻(R7)、第一电容(C1)的一端连接，第七电阻(R7)的另一端与3.3V电源连接，第一电容(C1)的另一端接地，驱动芯片(J1)的26脚与第六电阻(R6)的一端、控制模块(3)的24脚连接，第六电阻(R6)的另一端接5V电源，驱动芯片(J1)的27脚与第五电阻(R5)的一端连接并与控制模块(3)的23脚连接，第五电阻(R5)的另一端接5V电源，驱动芯片(J1)的28脚与第二电容(C2)的一端连接并与3.3V电源连接，第二电容(C2)的另一端接地；所述的LED合成宽谱带光源(5)包含一颗白光LED和数颗紫外LED、耦合透镜、各分支光纤和主光纤，其中可见光部分采用一颗宽带白光LED，发光波长范围为425nm～700nm，在紫外部分则采用单波长LED，各LED与分支光纤之间放置耦合透镜，白光LED采用的是非球面透镜，紫外LED采用的是石英球透镜，LED发出的光通过耦合透镜耦合至各分支光纤，各分支光纤再与主光纤进行融合，从而组成紫外-可见全光谱光源。
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