[發明專利]一種可控的機械快門擋光裝置

有效

• 申請號: 201710545327.0
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107390574B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 翁堪興;吳彬;李凱;程冰;朱棟;周寅
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G02B26/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

一種可控的機械快門擋光裝置，包括單片機、驅動電路、步進電機，單片機接收外部信號發生器產生的信號，經已燒錄程序的處理后，輸入驅動電路。驅動電路實現信號的放大與處理，并激勵步進電機。步進電機接收激勵驅動信號，并控制步進電機內不同定子的電平高低以實現擋光條的變速正反轉。本發明通過單片機控制步進電機的正轉和反轉，實現擋光條的變速與可控，從而解決機械快門響應慢、過沖大、不可控等問題，最終達到可控制擋光的效果。該系統具有轉動速度、角度以及方向可控的特點，并且具有振動小、響應時間短、關斷時間快、成本低廉等優點，可以滿足冷原子實驗的要求。

技術領域

本發明涉及激光光束控制、光電探測技術等領域，特別適用于需要可控擋光的實驗系統。

技術背景

應用于冷原子干涉型重力儀中的機械快門，一般需要具備低振動噪聲、關斷速度可控、壽命長、響應時間短、成本低廉等特點。現在所用的機械快門大多價格昂貴、壽命不長，且無法控制擋光的時間快慢和振動噪聲，故本發明可以滿足冷原子實驗的要求。

發明內容

本發明的目的是要克服現有機械快門擋光技術的上述缺點，提供一個響應時間短、關閉時間快以及成本比較低廉的用于原子干涉儀的變速可控的機械快門擋光系統。

為了實現這一目的，本發明的技術方案如下：

一種可控的機械快門擋光裝置，其特征在于：包括單片機1、驅動電路2、步進電機3，單片機1的輸入端連接外部信號發生器，單片機的輸出端連接驅動電路2的輸入端，單片機1將外部信號發生器產生的信號處理后輸入驅動電路2的信號輸入單元S1；驅動電路2包括依次連接的信號輸入單元S1、邏輯轉換單元S2、驅動單元S3、信號輸出單元S4，邏輯轉換單元S2進行信號轉變，驅動單元S3進行信號的驅動放大，信號輸出單元S4連接步進電機3的輸入端；步進電機3的輸出軸上粘貼有用作機械快門的擋光條4；步進電機3的外殼上還裝有調整片5，擋光條4依靠調整片5以調整擋光條4的高度和角度。

驅動電路2包括信號輸入單元S1、邏輯轉換單元S2、驅動單元S3、信號輸出單元S4。在信號輸入單元S1中，接插件J1連接單片機1的輸出端，接收單片機1處理過的信號，接插件J1的1號引腳與與非門轉變芯片U1的2號引腳以及驅動單元S3中信號放大芯片U2的1號引腳相連，接插件J1的2號引腳與與非門轉變芯片U1的4號引腳以及驅動單元S3中信號放大芯片U2的4號引腳相連，接插件J1的3號引腳接地。邏輯轉換單元S2包含一個用于與非門轉變芯片U1，與非門轉變芯片U1的1號、5號和8號引腳與電源正極相連，與非門轉變芯片U1的7號引腳與地相連，與非門轉變芯片U1的3號、6號引腳分別與驅動單元S3中信號放大芯片U2的2、3號引腳相連，驅動單元S3包含一個信號放大芯片U2，信號放大芯片U2的5號引腳與地相連，6號引腳與電源正極相連，5號和6號引腳之間接入一個電容C，電容C起到濾波作用。信號放大芯片U2芯片的10、9、8、7號引腳分別與信號輸出單元S4中接入電機引腳的接插件S的2、3、4、5引腳相連，信號輸出單元S4中接插件S的1號引腳與電源正極相連，接插件P外接一個電源，其中1號引腳接入電路板電源，2號引腳接入給電機供電的+6～+12V的電壓，3號引腳接地。在信號輸入單元S1中輸入信號，經過邏輯轉換單元S2中的與非門結構進行信號的變更，再通過驅動單元S3中的信號放大模塊進行信號的放大，最后放大后的信號通過信號輸出單元S4中的接插件S輸出給步進電機，進而控制電機的正轉反轉以及轉動的速度。

單片機中預設有控制程序，計算機將控制代碼燒錄進單片機后可改變外部輸入的信號，所述控制程序定義正轉代碼0x08和反轉代碼0x04，分別控制電機的不同定子通電以吸引轉子轉動。所述程序定義時間延遲以防止電機轉動頻率過大。所述程序利用代碼結構的改變，并配合輸入單片機信號頻率的變化，可形成不同頻率、不同高低電平的輸出信號，從而控制電機進行不同轉速、不同幅度以及不同方向的轉動。

本發明的優點是：可應用于冷原子干涉型重力儀中的機械快門，振動噪聲低、關斷速度可控、壽命長、響應時間短、成本低廉。

附圖說明