CN209088964U - 一种自动旋光仪的法拉第调制器电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种自动旋光仪的法拉第调制器电路，涉及自动旋光仪技术领域。一种自动旋光仪的法拉第调制器电路，包括频率发生器(1)，通过C15耦合将方波转换为正弦波的波形转换器(2)，正弦波信号电压跟随器(3)再经由C22耦合到反相放大电路(4)将正弦波信号幅值放大2倍，再经由C8耦合到功率放大器(5)U6的反相输入端以电信号方式连接构成。本实用新型克服了长期以来由于机械结构在来回摆动的过程中需要时间来进行平衡，在输出测量数据时还需要进行多次采样，使得平均的首次测量时间在10秒左右的不足。将法拉第调制器驱动改为1KHz频率，其驱动电路的频率准确，电流稳定且电路简单，可将平均首次测量时间提高到1～2秒。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动旋光仪技术领域，具体指一种自动旋光仪的法拉第调制器驱动电路。
背景技术
在国内和国外的快速测量的自动旋光仪产品中，偏振光光路的平衡精度和平衡速度决定了整机的测量速度，目前普遍使用由步进电机带动的高精度绝对编码器机构。这种机构的平衡原理是：由于自动旋光仪的分辨率为0.0001°，步进电机经过细分驱动也无法达到这样的分辨率，则使用此机构在平衡点附近来回摆动进行测量，从而推算平衡点做为测量数据。由于机械结构在来回摆动的过程中需要时间来进行平衡，在输出测量数据时还需要进行多次采样，使得平均的首次测量时间在10秒左右。在自动旋光仪中，为了提高仪器的信噪比和辨别样品的左旋和右旋，需要使用法拉第调制器对偏振光进行频率调制。目前自动旋光仪使用50Hz频率的市电作为电源，所以法拉第线圈也直接利用这个频率作为调制信号。这种驱动方式在采样环节本身有着较大的同频干扰，并且在滤波环节，较低的频率需要更长的响应时间来匹配，同样影响着测量速度的提升。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种自动旋光仪的法拉第调制器改进电路。
本实用新型在保持原有全部自动旋光仪性能指标的同时，无需机械结构参与精确的平衡点测量，将法拉第调制器驱动改为1KHz频率，这个驱动电路的频率准，电流稳定且电路简单，可将平均首次测量时间提高到1～2秒。
本实用新型一种自动旋光仪的法拉第调制器电路，包括
频率发生器(根据常识MCU中所包含的内部定时器功能可以设定产生50％占空比1KHz频率的脉宽调制信号)通过C15耦合到波形转换器(8阶低通开关滤波器MAX293，将方波转换为正弦波) 方波转换为正弦波，
正弦波信号电压跟随器(经由U5B运算放大器组成的)，再经由 C22耦合到下一级。
反相放大电路(U4A运算放大器组成)，将正弦波信号幅值放大 2倍，再经由C8耦合到U6的反相输入端。
U6是由LM3886组成的功率放大器，用于给法拉第调制器输出调制信号。
U6功率放大器之前，在输入端的正弦波上再调制一个直流信号，用于寻找测量数据的平衡点。
D1是LM385组成的并联稳压器，用于生成2.5V基准电压，电位器Rp1取其一半1.25V输入运放作为参考电压。
MCU的D/A数字模拟转换器输出模拟电压经由R4，R5孪生电阻分压，与参考电压进行比较，经过U4B运算放大器进行放大，得到调节旋光管法拉第调制器的直流电压。
这个直流电压经过U5A运算放大器进行取样，并调制到U6的输入端。
法拉第调制器在这个直流电流的激励下，能够使偏振光旋转一个小角度G1。
测量时由步进电机带动绝对编码器先旋转到平衡点附近停下，编码器的读数为G0。此时，这个小角度G1再加上绝对编码器的读数 G0就是测量的角度数据。
由于在机械结构转动到位后不再进行动作，仅靠调制信号进行过采样测量，既可以保证仪器的精度，又可以大大提高测量速度。
附图说明
图1为本实用新型的自动旋光仪的法拉第调制器电路框图；
图2为本实用新型实施例的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述，
本实用新型一种自动旋光仪的法拉第调制器电路(如附图1所示)，包括频率发生器1，通过C15耦合到方波转换为正弦波的波形转换器2，正弦波信号电压跟随器3再经由C22耦合到反相放大电路4将正弦波信号幅值放大2倍，再经由C8耦合到功率放大器5U6 的输入端构成的交流信号发生器和并联基准电路6与频率发生器1 产生的数字模拟转换信号比较经过反相放大器7U4B输出到功率放大器5U6的输入端构成的直流信号发生器。
本实用新型实施例(如附图2所示)，所述频率发生器1为一 MCU产生的50％占空比1KHz频率的脉宽调制信号；
所述波形转换器2为一将方波转换为正弦波8阶低通开关滤波器MAX293；
所述正弦波信号电压跟随器3为一经由U5B运算放大器组成，再经由C22耦合到下一级；
所述反相放大电路4为一将正弦波信号幅值放大2倍U4A运算放大器组成；
所述反相器5U6为一由LM3886组成用于给法拉第调制器输出调制信号的功率放大器。
实施例，所述反相器6U6之前，在输入端的正弦波上再调制一个用于寻找测量数据的平衡点的直流信号；
直流信号D1是LM385组成的并联稳压器6，用于生成2.5V基准电压，电位器Rp1取其一半1.25V输入运放作为参考电压的 LM385组成。
频率发生器1MCU的D/A数字模拟转换器输出模拟电压经由 R4，R5孪生电阻分压，与参考电压进行比较，经过U4B运算放大器7进行放大，得到调节旋光管法拉第调制器的直流电压。
法拉第调制器在这个直流电流的激励下，能够使偏振光旋转一个小角度G1。
测量时由步进电机带动绝对编码器先旋转到平衡点附近停下，编码器的读数为G0。此时，这个小角度G1再加上绝对编码器的读数 G0就是测量的角度数据。
由于在机械结构转动到位后不再进行动作，仅靠调制信号进行过采样测量，既可以保证仪器的精度，又可以大大提高测量速度。同时，由于小角度G1与旋光度角度的转动无关，也就保持了原有自动旋光仪的全量程范围的测量优点。
综上所述，本实用新型克服了长期以来由于机械结构在来回摆动的过程中需要时间来进行平衡，在输出测量数据时还需要进行多次采样，使得平均的首次测量时间在10秒左右的不足。在自动旋光仪中，为了提高仪器的信噪比和辨别样品的左旋和右旋，需要使用法拉第调制器对偏振光进行频率调制。目前自动旋光仪使用50Hz频率的市电作为电源，所以法拉第线圈也直接利用这个频率作为调制信号。这种驱动方式在采样环节本身有着较大的同频干扰，并且在滤波环节，较低的频率需要更长的响应时间来匹配。本实用新型在保持原有全部旋光仪性能指标的同时，无需机械结构参与精确的平衡点测量，将法拉第调制器驱动改为1KHz频率，其驱动电路的频率准确，电流稳定且电路简单，可将平均首次测量时间提高到1～2秒。
Claims (3)
1.一种自动旋光仪的法拉第调制器电路，其特征在于，包括频率发生器(1)，通过C15耦合将方波转换为正弦波的波形转换器(2)，正弦波信号电压跟随器(3)再经由C22耦合到反相放大电路(4)将正弦波信号幅值放大2倍，再经由C8耦合到功率放大器(5)U6的反相输入端以电信号方式连接构成；
所述频率发生器(1)为由MCU内部定时器产生的50％占空比1KHz频率的脉宽调制信号；
所述波形转换器(2)为一将方波转换为正弦波8阶低通开关滤波器MAX293；
所述正弦波信号电压跟随器(3)为一经由U5B运算放大器组成，再经由C22耦合到下一级；
所述反相放大电路(4)为一将正弦波信号幅值放大2倍，由U4A运算放大器组成；
所述功率放大器(5)U6为一由LM3886组成用于给法拉第调制器输出调制信号的功率放大器。
2.如权利要求1所述的一种自动旋光仪的法拉第调制器电路，其特征在于，并联的稳压器(6)D1为LM385，经由电阻R18连接至U4B运算放大器(7)的反相输入端。
3.如权利要求1或2所述的一种自动旋光仪的法拉第调制器电路，其特征在于，所述频率发生器(1)MCU的D/A数字模拟转换器输出模拟电压经由R4，R5孪生电阻分压，经U4B运算放大器(7)进行反相放大，再经由电阻R11连接至功率放大器(5)U6的反相输入端。
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| CN201820965027.8U CN209088964U (zh) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 一种自动旋光仪的法拉第调制器电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN108880690A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-23 | 上海仪电物理光学仪器有限公司 | 一种自动旋光仪的法拉第调制器电路 |
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