CN111665619A - 基于双步进电机的快速机械光开关 - Google Patents

基于双步进电机的快速机械光开关 Download PDF

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欧阳鑫川
成华东
徐斌
叶美凤
万金银
肖玲
刘亮
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
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Abstract

一种基于双步进电机的快速响应机械光开关，包括底座及固定在底座上的两个光开关，每个光开关由步进电机、叶片和步进电机支架构成，所述的步进电机安装在步进电机支架上，且该步进电机的转轴与所述的叶片相连，在所述的步进电机支架上设有通光孔，所述的叶片宽度大于该通光孔的直径，所述的步进电机带动叶片转动，使叶片周期性的遮挡与露出通光孔，所述的两个光开关的通光孔同轴。本发明与现有的机械开关相比，具有体积小，震动小，响应速度快，可自动复位，寿命长，可精确调整光脉冲时间等优点。

Description

基于双步进电机的快速机械光开关
技术领域
本发明涉及光器件领域，具体涉及一种基于双步进电机的快速机械光开关。
背景技术
光开关一般分为机械式和非机械式两大类，机械光开关一般又分电磁驱动型以及电机驱动型。在激光物理实验中，大多采用声光调制器作为光开关，但是其对光路的长度有一定要求并且隔离度不够高，因此并不适用于集成化的光学系统。而物理实验对光脉冲的时间需要精确调控，并且要求光开关的震动足够小以减小对光路的影响，因此电磁驱动型的机械光开关也不合适。
专利申请号为CN201720039772.5的中国发明专利公开了一种基于继电器的机械式光开关，其通过控制继电器的上电与掉电来带动其延长臂上的光路器件上下移动，从而控制光路的通断。但是这种方法的震动较大，响应速度受继电器限制，光脉冲时间也不能精确调控，因此不适用于激光物理实验这类对光开关有较高要求的场合。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于双步进电机的快速机械光开关，减小了光开关在开启和关断时的震动以及实现快速响应和对光脉冲的精确调控。
本发明的技术解决方案如下：
一种基于双步进电机的快速响应机械光开关，其特点在于，包括底座及固定在底座上的两个光开关，每个光开关由步进电机、叶片和步进电机支架构成，所述的步进电机安装在步进电机支架上，且该步进电机的转轴与所述的叶片相连，在所述的步进电机支架上设有通光孔，所述的叶片宽度大于该通光孔的直径，所述的步进电机带动叶片转动，使叶片周期性的遮挡与露出通光孔，所述的两个光开关的通光孔同轴。
还包括柔性垫子，所述的步进电机支架通过柔性垫子安装在底座上。
所述的步进电机通过外部驱动控制其开启与关断，所述的两个叶片在刚上电时，其中一个的初始位置锁定在挡光位置，另一个锁定在通光位置，工作时，外部驱动控制两步进电机在通光与挡光位置间来回转动。
所述光束半径小于通光孔的半径。
所述的叶片宽度大于通光孔的直径。
本发明的技术效果：
通过外部驱动控制两步进电机在通光与挡光位置来回转动，实现对光脉冲开启与关断的单独控制，因此不会受限于步进电机的响应时间，从而达到快速响应的效果。并且由于开启与关断是独立控制的，因此可以精确调控光脉冲的时间。
步进电机支架通过柔性垫子固定在底板上，可有效减小光开关在开启与关断时的震动，进而提高光路的稳定性。
步进电机支架上的通光孔应大于光束半径，因此机械开关对光的功率无损耗。
附图说明
图1为基于双步进电机的快速机械光开关的结构示意图；
图2为步进电机、叶片、步进电机安装支架的固定方式的示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示为基于双步进电机的快速机械光开关，其包括步进电机1、2，叶片 3、4，步进电机安装支架5、6，柔性垫子7、8以及底座9。如图2所示为步进电机、叶片、步进电机安装支架的固定方式，两安装支架通过柔性垫子固定在底座上，从而减小震动对光路的影响，并保证支架上的通光孔是同轴的，而且通光孔的半径应大于光束半径。一片叶片的初始锁定位置为挡光位置，另一片叶片的初始锁定位置为通光位置。
使用时，对于光束半径较大的情况，可用透镜组调整光束半径使其小于通光孔半径，之后将两叶片都调整为通光位置，再调整安装底座，使光束通过两步进电机安装支架上的通光孔，最后恢复叶片的初始位置。步进电机驱动可接收两路控制信号(高低电平)分别控制两个步进电机在通光位置和挡光位置来回转动，具体控制过程为先给一路控制信号高电平，使一片叶片3转到通光位置，再给另一路控制信号低电平，使另一片叶片4转到挡光位置，之后轮流给步进电机驱动的两路控制信号高低电平，就可独立控制机械光开关的开启和关断。因此本发明的响应时间不受步进电机响应时间的限制，可快速响应，并且可以通过控制两电机高低电平的时间差来精确调控光脉冲的时间。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基于双步进电机的快速响应机械光开关，其特征在于，包括底座及固定在底座上的两个光开关，每个光开关由步进电机、叶片和步进电机支架构成，所述的步进电机安装在步进电机支架上，且该步进电机的转轴与所述的叶片相连，在所述的步进电机支架上设有通光孔，所述的叶片宽度大于该通光孔的直径，所述的步进电机带动叶片转动，使叶片周期性的遮挡与露出通光孔，所述的两个光开关的通光孔同轴。
2.根据权利要求1所述的基于双步进电机的快速响应机械光开关，其特征在于：还包括柔性垫子，所述的步进电机支架通过柔性垫子安装在底座上。
3.根据权利要求1所述的基于双步进电机的快速响应机械光开关，其特征在于：所述的步进电机通过外部驱动控制其开启与关断，所述的两个叶片在刚上电时，其中一个的初始位置锁定在挡光位置，另一个锁定在通光位置，工作时，外部驱动控制两步进电机在通光与挡光位置间来回转动。
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