RU113029U1

RU113029U1 - RADIATION MODULATOR

Info

Publication number: RU113029U1
Application number: RU2011133598/28U
Authority: RU
Inventors: Валентин Вениаминович Батюшков; Юрий Тимофеевич Михайлов; Владимир Васильевич Руховец; Виктор Викторович Борисов; Олег Николаевич Жуков; Анатолий Михайлович Тареев; Владимир Иванович Кирилин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2012-01-27

Abstract

Модулятор излучения, содержащий оптическую проекционную систему и модулирующий растр, кинематически связанный с электродвигателем и имеющий основной рисунок, оптически связанный с оптической проекционной системой, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя, отличающийся тем, что модулятор дополнительно содержит оптически связанные излучающую и фотоприемную оптические системы, при этом выход последней электрически связан с входом блока управления, а модулирующий растр выполнен с дополнительным рисунком, оптически связанным с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенным для создания дополнительной частоты модуляции излучения. A radiation modulator containing an optical projection system and a modulating raster, kinematically connected to the electric motor and having a main pattern optically connected to the optical projection system, a control unit, the output of which is connected to the power supply terminals of the electric motor, characterized in that the modulator additionally contains optically coupled emitting and photoreceiving optical systems, while the output of the latter is electrically connected to the input of the control unit, and the modulating raster is made with an additional pattern, optically connected with the emitting and photodetecting optical systems and designed to create an additional radiation modulation frequency.

Description

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.The utility model relates to optical instrumentation, in particular, to raster modulators for modulating radiation, and can be used in optical instruments that use modulated radiation.

Известен растровый модулятор [1], содержащий модулирующий растр, оптическую проекционную систему в качестве которой используется объектив, формирующий на модулирующем растре пространственно-ограниченный пучок излучения, электродвигатель, приводящий во вращение модулирующий растр.Known raster modulator [1], containing a modulating raster, an optical projection system which is used as a lens, forming a spatially-limited beam of radiation on a modulating raster, an electric motor that drives the modulating raster.

Недостатком этого модулятора является то, что частота вращения электродвигателя меняется в зависимости либо от напряжения питающей сети, либо от внешних условий, например, от изменения температуры окружающей среды, приводящего к изменению силы трения в подшипниках электродвигателя, изменению момента инерции якоря электродвигателя и т.д. Соответственно, меняется частота вращения модулирующего растра и частота модуляции излучения.The disadvantage of this modulator is that the rotational speed of the electric motor varies depending on either the voltage of the supply network or on external conditions, for example, on a change in ambient temperature, leading to a change in the frictional force in the bearings of the electric motor, a change in the moment of inertia of the motor armature, etc. . Accordingly, the frequency of rotation of the modulating raster and the frequency of modulation of the radiation change.

Частота вращения электродвигателя модулирующего растра отслеживается и стабилизируется в модуляторе излучения [2], являющемся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранном в качестве прототипа.The frequency of rotation of the motor of the modulating raster is monitored and stabilized in a radiation modulator [2], which is the closest in technical essence and the achieved result and selected as a prototype.

Модулятор излучения [2] содержит оптическую проекционную систему, модулирующий растр, кинематически связанный с электродвигателем и имеющий оптически связанный с оптической проекционной системой рисунок, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя с тахогенератором.The radiation modulator [2] contains an optical projection system modulating a raster kinematically connected to an electric motor and having a pattern optically connected to an optical projection system, a control unit whose output is connected to the power terminals of the electric motor with a tachogenerator.

Проекционная оптическая система формирует на модулирующем растре пространственно-ограниченный пучок излучения. Модулирующий растр приводится во вращение электродвигателем постоянного тока ДПР32-Н6-02 с блоком управления, в качестве которого используется регулятор скорости РС-0-08-03М. Выход блока управления связан с выводами питания электродвигателя.The projection optical system forms a spatially limited radiation beam on a modulating raster. The modulating raster is driven by a DC motor DPR32-N6-02 with a control unit, which uses the speed controller RS-0-08-03M. The output of the control unit is connected to the power terminals of the electric motor.

В процессе работы модулятора при вращении ротора электродвигателя электрические сигналы с тахогенератора (расположен в кожухе электродвигателя) поступают на блок управления. В блоке управления частота сигналов, поступающих с тахогенератора, сравнивается с частотой опорных сигналов блока управления. Если частота сигналов с 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 до сравнивания частоты сигналов с тахогенератора с частотой опорных сигналов.During the operation of the modulator during rotation of the rotor of the electric motor, electrical signals from the tachogenerator (located in the casing of the electric motor) are fed to the control unit. In the control unit, the frequency of signals from the tachogenerator is compared with the frequency of the reference signals of the control unit. If the frequency of the signals from the tachogenerator is greater (less) than the frequency of the reference signals, then the control unit reduces (increases) the exposure time of the DC voltage pulses to the electric motor, as a result of which its rotation frequency decreases (increases). This process occurs before comparing the frequency of the signals from the tachogenerator with the frequency of the reference signals.

Таким образом, при изменениях питающего напряжения или температуры окружающей среды частота вращения ротора электродвигателя отслеживается и устанавливается равной опорной частоте, соответственно, частота модуляции излучения модулирующим растром отслеживается и устанавливается кратной опорной частоте.Thus, with changes in the supply voltage or ambient temperature, the rotor speed of the electric motor rotor is monitored and set equal to the reference frequency, respectively, the frequency of radiation modulation by a modulating raster is monitored and set to a multiple of the reference frequency.

Стабильность частоты модуляции излучения указанным модулятором составляет примерно величину 1% за время равное или более 5 сек.The stability of the frequency of modulation of radiation by the specified modulator is approximately 1% for a time equal to or more than 5 seconds.

Однако, указанный модулятор обеспечивает свои характеристики только при питающем напряжении не менее 22 В. При наличии меньших напряжений питания указанный модулятор со следящей системой не позволяет получить указанную стабильность частоты модуляции излучения.However, the specified modulator provides its characteristics only with a supply voltage of at least 22 V. If there are lower supply voltages, the specified modulator with a tracking system does not allow to obtain the indicated stability of the radiation modulation frequency.

Задачей полезной модели является повышение стабильности частоты модуляции излучения при питающем напряжении менее 22 В.The objective of the utility model is to increase the stability of the radiation modulation frequency at a supply voltage of less than 22 V.

Сущность полезной модели заключается в том, что модулятор излучения, содержащий оптическую проекционную систему и модулирующий растр, кинематически связанный с электродвигателем и имеющий основной рисунок, оптически связанный с оптической проекционной системой, блок управления, выход которого соединен с выводами питания электродвигателя, в отличие от прототипа, дополнительно содержит оптически связанные излучающую и фотоприемную оптические системы, при этом выход последней электрически связан с входом блока управления, а модулирующий растр выполнен с дополнительным рисунком, оптически связанным с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенным для создания дополнительной частоты модуляции излучения.The essence of the utility model is that a radiation modulator containing an optical projection system and a modulating raster kinematically connected to an electric motor and having a basic pattern optically connected to an optical projection system, a control unit whose output is connected to the motor power leads, unlike the prototype , additionally contains optically coupled emitting and photodetector optical systems, while the output of the latter is electrically connected to the input of the control unit, and modulate s made with additional raster pattern, optically connected to the radiating and photoreceiving optical systems, and designed to create an additional frequency modulation of radiation.

Наличие в модуляторе излучения дополнительных, оптически связанных излучающей и фотоприемной оптических систем, выход последней которой электрически связан с входом блока управления, и выполнение модулирующего растра с дополнительным рисунком, оптически связанным с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенным для создания дополнительной частоты модуляции, излучения позволяет повысить (и обеспечить необходимую при любых питающих напряжениях, в том числе при питающем напряжении менее 22 В) стабильность частоты модуляции излучения.The presence in the radiation modulator of additional optically coupled emitting and photodetector optical systems, the output of which is electrically connected to the input of the control unit, and the execution of a modulating raster with an additional pattern, optically connected to the emitting and photodetector optical systems and designed to create an additional modulation frequency, radiation allows to increase (and provide necessary for any supply voltage, including supply voltage less than 22 V) the frequency stability radiation radiation.

Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated in the drawing.

На чертеже представлена схема модулятора излучения.The drawing shows a diagram of a radiation modulator.

Модулятор излучения содержит оптическую проекционную систему 1, модулирующий растр 2, электродвигатель -3 с валом 4, блок управления 5, оптически связанные излучающую 6 и фотоприемную 7 оптические системы.The radiation modulator comprises an optical projection system 1, a modulating raster 2, an electric motor -3 with a shaft 4, a control unit 5, optical systems emitting 6 and a photodetector 7, which are optically coupled.

Проекционная оптическая система 1 формирует на модулирующем растре 2 пространственно-ограниченный пучок излучения от излучателя (не показан) и в простейшем случае представляет объектив. Стрелками показаны границы пучка излучения.The projection optical system 1 forms on a modulating raster 2 a spatially-limited beam of radiation from an emitter (not shown) and in the simplest case represents a lens. Arrows indicate the boundaries of the radiation beam.

Модулирующий растр 2 представляет собой стеклянный диск, на котором методом фотолитографии нанесены основной рисунок 8, оптически связанный с оптической проекционной системой 1, и дополнительный рисунок 9, оптически связанный с излучающей и фотоприемной оптическими системами и предназначенный для создания дополнительной частоты модуляции излучения. Дополнительный рисунок 9 установлен на пути излучения от излучающей 6 к фотоприемной 7 оптической системе. Указанный диск установлен соосно на валу 4 электродвигателя 3.The modulating raster 2 is a glass disk on which the main figure 8 is applied by photolithography, optically coupled to the optical projection system 1, and additional figure 9, which is optically coupled to the emitting and photo-receiving optical systems and designed to create an additional radiation modulation frequency. Additional figure 9 is installed on the radiation path from the emitting 6 to the photodetector 7 optical system. The specified disk is mounted coaxially on the shaft 4 of the electric motor 3.

Выводы питания электродвигателя 3, в качестве которого используется коллекторный двигатель серии 1724-006SR, соединены с выходом блока управления 5. В конкретном исполнении блок управления 5 выполнен в виде блока управления, описанного в [3], и обеспечивает вращение вала 4 электродвигателя 3 с мгновенной частотой 100 Гц.The power supply terminals of electric motor 3, which is used as a collector motor of the 1724-006SR series, are connected to the output of control unit 5. In a specific design, control unit 5 is made in the form of a control unit described in [3], and provides rotation of shaft 4 of electric motor 3 with instantaneous frequency of 100 Hz.

В качестве излучающей оптической системы 6 использован инфракрасный излучающий диод TSHA 5201, в качестве оптически связанной фотоприемной оптической системы 7 использован фотодиод BPW 34-В. Выход фотоприемной оптической системы 7 электрически связан с входом блока управления 5.The TSHA 5201 infrared emitting diode was used as the emitting optical system 6, and the BPW 34-V photodiode was used as the optically coupled photodetector optical system 7. The output of the photodetector optical system 7 is electrically connected to the input of the control unit 5.

Работает модулятор излучения следующим образом. Пространственно-ограниченный пучок излучения от излучателя, сформированный проекционной оптической системой 1, попадает на основной рисунок 8 модулирующего растра 2, приводимого во вращение электродвигателем 3. Промодулированный пучок излучения выходит из модулятора излучения. Блок управления 5 обеспечивает вращение вала 4 электродвигателя 3 с частотой 100 Гц.The radiation modulator works as follows. The spatially limited beam of radiation from the emitter, formed by the projection optical system 1, falls on the main figure 8 of the modulating raster 2, driven by an electric motor 3. The modulated radiation beam leaves the radiation modulator. The control unit 5 provides rotation of the shaft 4 of the electric motor 3 with a frequency of 100 Hz.

Одновременно пучок излучения от излучающей оптической системы 6 попадает на дополнительный рисунок 9 модулирующего растра 2, предназначенный для создания дополнительной частоты модуляции излучения. Промодулированный рисунком 9 модулирующего растра 2 пучок излучения с дополнительной частотой модуляции попадает на фотоприемную оптическую систему 7.At the same time, the radiation beam from the emitting optical system 6 falls on an additional figure 9 of the modulating raster 2, designed to create an additional frequency of modulation of the radiation. A radiation beam modulated by Figure 9 of a modulating raster 2 with an additional modulation frequency is incident on a photodetector optical system 7.

Электрические сигналы с дополнительной частотой с выхода фотоприемной оптической системы 7 поступают в блок управления 5. В блоке управления частота сигналов, поступающих с фотоприемной оптической системы 7, сравнивается с частотой опорных сигналов блока управления 5. Если частота сигналов с фотоприемной оптической системы 7 больше (меньше) частоты опорных сигналов, то блок управления уменьшает (увеличивает) время воздействия импульсов постоянного напряжения на электродвигатель, вследствие чего уменьшается (увеличивается) частота вращения его вала. Этот процесс происходит до сравнивания частоты сигналов с фотоприемной оптической системы 7 с частотой опорных сигналов.Electrical signals with an additional frequency from the output of the photodetector optical system 7 are fed to the control unit 5. In the control unit, the frequency of signals received from the photodetector optical system 7 is compared with the frequency of the reference signals of the control unit 5. If the frequency of the signals from the photodetector optical system 7 is greater (less ) of the frequency of the reference signals, the control unit reduces (increases) the time of the action of the DC voltage pulses on the electric motor, as a result of which the frequency of the rotation decreases (increases) niya his shaft. This process occurs before comparing the frequency of the signals from the photodetector optical system 7 with the frequency of the reference signals.

Таким образом, при изменениях питающего напряжения или температуры окружающей среды частота вращения вала 4 электродвигателя 3 отслеживается и устанавливается равной опорной частоте, соответственно, частота модуляции излучения модулирующим растром 2 отслеживается и устанавливается кратной опорной частоте.Thus, with changes in the supply voltage or ambient temperature, the rotational speed of the shaft 4 of the electric motor 3 is monitored and set equal to the reference frequency, respectively, the frequency of modulation of the radiation by the modulating raster 2 is monitored and set to a multiple of the reference frequency.

Стабильность частоты модуляции излучения указанного модулятора составляет примерно величину 1% за время равное или более 5 сек.The frequency stability of the radiation modulation of the specified modulator is approximately 1% for a time equal to or more than 5 seconds.

Таким образом, модулятор излучения обеспечивает повышение стабильности частоты модуляции излучения при питающем напряжении менее 22 В.Thus, the radiation modulator provides increased stability of the radiation modulation frequency when the supply voltage is less than 22 V.

Источники информации.Information sources.

1 Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: Учебное пособие для приборостроительных вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. - С.112-152.1 Miroshnikov M.M. Theoretical Foundations of Optoelectronic Devices: A Textbook for Instrument-Making Universities. - 2nd ed., Revised. and add. - L .: Mechanical engineering, Leningrad branch, 1983. - S.112-152.

2 Прицел-прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1465.00.00.000ТО. - С.33-35, 99-100.2 Aiming device 1K13. Technical description and operating instructions 1465.00.00.000TO. - S.33-35, 99-100.

3 Патент на полезную модель BY №4951 МПК Н02Р 5/00.3 Utility Model Patent BY No. 4951 IPC Н02Р 5/00.

Claims

A radiation modulator comprising an optical projection system and a modulating raster kinematically connected to an electric motor and having a main pattern optically coupled to an optical projection system, a control unit whose output is connected to power terminals of an electric motor, characterized in that the modulator further comprises optically coupled emitting and photodetector optical systems, while the output of the latter is electrically connected to the input of the control unit, and the modulating raster is made with additional pic a unit optically coupled to emitting and photodetecting optical systems and designed to create an additional frequency of radiation modulation.