RU208441U1 - Оптический дефлектор - Google Patents
Оптический дефлектор Download PDFInfo
- Publication number
- RU208441U1 RU208441U1 RU2021123750U RU2021123750U RU208441U1 RU 208441 U1 RU208441 U1 RU 208441U1 RU 2021123750 U RU2021123750 U RU 2021123750U RU 2021123750 U RU2021123750 U RU 2021123750U RU 208441 U1 RU208441 U1 RU 208441U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- optical deflector
- permanent magnets
- swing axis
- mirror holder
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к оптике, в частности к оптическим информационно-измерительным системам, и может найти применение в системах управления положением луча в пространстве, например, лазерного дальномера. Оптический дефлектор, содержащий корпус, в полости которого размещены зеркало, соединенное с корпусом с возможностью качания через держатель зеркала и ось качания, совпадающую с главной осью инерции, и две катушки индуктивности, расположенные на диэлектрическом конусообразном основании по обе стороны от оси качания, на нижней плоскости держателя зеркала на равноудаленном расстоянии от оси качания закреплены два постоянных магнита с вертикальной поляризацией с обеспечением возможности поворота подвижной части оптического дефлектора на малый угол и вхождения постоянных магнитов в центральные отверстия катушек индуктивности с минимальным зазором, схема управления приводом держателя зеркала содержит датчик положения с дифференциальной емкостной парой, и микропроцессорный блок управления, выход которого соединен с двумя последовательно встречно направленными катушками индуктивности.Исполнительный привод включает два постоянных магнита и две катушки индуктивности, обратная связь по положению обеспечивается за счет дифференциального емкостного датчика положения и микропроцессорного блока управления. Технический результат заключается в повышении точности и быстродействия при отработке углов отклонения зеркала. Фиг. 1.
Description
Полезная модель относится к оптике, в частности, к оптическим информационно-измерительным системам, и может найти применение в системах управления положением луча в пространстве, например, лазерного дальномера.
Технической проблемой при создании оптических дефлекторов с электромагнитным приводом является обеспечение высокой точности и высокого быстродействия отработки задаваемых углов поворота и сканирования зеркала.
Известно устройство для пространственного отклонения луча [Патент РФ №2205439, МПК G02F 1/29], содержащее корпус, в котором установлено зеркало в упругом подвесе, исполнительный привод, включающий магнитные системы и катушки.
Недостатком подобного устройства является невысокая точность при отработке углов отклонения зеркала из-за отсутствия цепи обратной связи в системе управления зеркалом, а также большая масса и габариты подвижной части устройства.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является оптический дефлектор луча [Патент на изобретение SU 1674048, МПК G02B 26/10], содержащий корпус, в полости которого размещены две катушки индуктивности, зеркало, соединенное с корпусом с возможностью качения через держатель зеркала и ось вращения, совпадающую с главной осью инерции, отличающийся тем, что корпус выполнен из диэлектрического неферромагнитного материала, а держатель зеркала выполнен из электро-проводного неферромагнитного материала, при этом катушки выполнены в виде полуколец и расположены по обе стороны от оси качения, а плоскости катушек развернуты относительно оси качения. Данный патент выбран в качестве прототипа.
Недостатком подобного устройства является невысокая точность и быстродействие при отработке заданных углов отклонения зеркала в следящем режиме.
Задачей настоящей полезной модели является повышение точности и быстродействия при отработке углов отклонения зеркала оптического дефлектора.
Технический результат получен за счет того, что в оптический дефлектор, содержащий корпус, в полости которого размещены зеркало, соединенное с корпусом с возможностью качения через держатель зеркала и ось качания, совпадающую с главной осью инерции, и две катушки индуктивности, при этом держатель зеркала выполнен из электропроводного неферромагнитного материала, а катушки расположены на диэлектрическом конусообразном основании по обе стороны от оси качания и плоскости катушек развернуты относительно оси качания, отличающийся тем, что на нижней плоскости держателя зеркала на равноудаленном расстоянии от оси качания закреплены два постоянных магнита с вертикальной поляризацией с обеспечением возможности поворота подвижной части оптического дефлектора на малый угол и вхождения постоянных магнитов в центральные отверстия катушек индуктивности с минимальным зазором, схема управления приводом держателя содержит датчик положения и микропроцессорный блок управления, выход которого соединен с двумя последовательно включенными встречно направленными катушками индуктивности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.
На фиг. 1 показана конструкция оптического дефлектора с дифференциальным емкостным датчиком положения; на фиг. 2 - чертеж печатных плат дифференциального емкостного датчика положения; на фиг. 3 - электрическая схема блока управления приводом оптического дефлектора:
1 - держатель (корпус, оправка) зеркала;
2 - зеркало;
3 - корпус дефлектора;
4 - ось качания;
5 - постоянные магниты с вертикальной поляризацией;
6 - конусообразное основание корпуса;
7 и 8 - катушки управления приводом держателя зеркала;
9 и 10 - печатные платы дифференциального емкостного датчика наклона;
11 - преобразователь «емкость-напряжение» датчика наклона;
12 - управляющий микроконтроллер (CPU);
13 - канал обмена RS-485;
14 - мостовой усилитель мощности широтно-импульсного модулятора УМ ШИМ;
Подвижная часть оптического дефлектора состоит из держателя 1 зеркала, представляющего собой оправку из алюминиевого сплава, в которой закреплено зеркало 2. Оправка держателя 1 способна вращаться на подшипниках в корпусе 3 посредством оси 4. На нижней плоскости держателя 1 на равноудаленном расстоянии от оси 4 закреплены два постоянных магнита 5 с вертикальной поляризацией. Ось качания 4 подвижной части держателя 1 зеркала 2 параллельна отражающей поверхности зеркала 2 и совпадает с главной осью инерции подвижной части. К корпусу 3 прикреплено конусообразное основание 6 из диэлектрического неферромагнитного материала, в котором размещены две плоские катушки управления 7 и 8, расположенные на равноудаленном расстоянии по разные стороны от оси 4, лежащие в плоскостях, параллельных оси качания 4 и повернутые друг относительно друга на угол, соответствующий рабочему углу оптического дефлектора, с тем, чтобы обеспечить возможность поворота подвижной части оптического дефлектора на малый угол и вхождения постоянных магнитов 5 в центральные отверстия катушек 7 и 8 с минимальным зазором.
На основании 6 также расположен датчик положения, например емкостной, содержащий две печатные платы 9 и 10 дифференциального емкостного датчика положения. Возможная конструкция печатных плат дифференциального измерительного емкостного элемента представлена на чертеже фиг. 2.
Электрическая схема управления приводом сканирования подвижной части оптического дефлектора (фиг. 3) содержит датчик положения, образованный дифференциальным емкостным элементом на печатных платах 9 и 10 и преобразователем «емкость-напряжение» 11. Блок управления приводом содержит микроконтроллер 12 (МК CPU) со встроенными модулями аналого-цифрового преобразователя (АЦП), широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и последовательного канала обмена RS-485 13, и полномостового усилителя мощности (УМ) 14. Управляющие катушки 7 и 8 соединены встречно-последовательно и подключены на выход полномостового УМ.
Предложенный оптический дефлектор работает следующим образом.
Угловое перемещение (качание) корпуса держателя зеркала обеспечивается за счет взаимодействия электромагнитного поля катушек 7 и 8 с магнитным полем постоянных магнитов 5. Катушки управления 7 и 8 включены встречно, в результате чего при прохождении тока в катушках один из постоянных магнитов 5 втягивается центральное отверстие катушки, а второй выталкивается, за счет чего обеспечивается удвоенный вращающий момент. Текущее угловое положение корпуса держателя отслеживается датчиком положения, в качестве которого используется дифференциальный емкостной датчик, содержащий две печатные платы 9 и 10, и преобразователь «емкость-напряжение» 11. При наклоне электропроводного немагнитного корпуса держателя зеркала за счет электростатического взаимодействия в зависимости от направления и угла наклона корпусом держателя изменяется взаимная емкость измерительных конденсаторов С1 и С2, образующих дифференциальную измерительную пару 9 и 10. Преобразователь «емкость-напряжение» 11 преобразует разность емкостей в напряжение, пропорциональное углу наклона плоскости корпуса держателя зеркала. Значение напряжения, пропорциональное углу наклона, поступает на встроенный АЦП управляющего микроконтроллера 12 и сравнивается с заданным значением угла наклона, поступающим по последовательному каналу обмена RS-485 13. По результатам сравнения вычисляется разностный сигнал ошибки и формируется управляющий ШИМ сигнал, который через полномостовой усилитель мощности 14 поступает на обмотки катушек управления 7 и 8.
Исполнительный привод включает два постоянных магнита и две катушки индуктивности, обратная связь по положению обеспечивается за счет дифференциального емкостного датчика положения и микропроцессорного блока управления.
Технический результат заключается в повышении точности и быстродействия при отработке углов отклонения зеркала.
Предлагаемый оптический дефлектор может работать как в режиме установки луча на заданные углы, так и в режиме сканирования. В первом случае дефлектор работает под управлением внешних команд, поступающих поступающим по последовательному каналу обмена RS-485. В режиме сканирования дефлектор обеспечивает колебание луча по программе, внесенной во внутреннее постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) микроконтроллера 12.
Постоянные магниты могут быть применены, например, редкоземельные, плоские катушки индуктивности могут выполняться на оправке с использованием самоспекающейся изоляции провода. Дифференциальная емкостная пара изготавливается методом печатного монтажа, например, на фольгированном стеклотекстолите. Преобразователь «емкость-напряжение» может быть выполнен на серийной микросхеме, например, типа 5201ТК015. Микропроцессорный блок управления может быть выполнен на серийном микроконтроллере, например, 32-разрядном типа 1921ВК035. Полномостовой усилитель мощности может быть выполнен на силовых MOSFET-транзисторах, например, на транзисторных сборках 2П7247БР9.
Заявленный оптический дефлектор позволяет повысить точность и быстродействие оптического дефлектора при отработке углов отклонения зеркала за счет обратной связи по положению, а также обеспечить различные режимы управления за счет модификации программного обеспечения микроконтроллера.
Claims (2)
1. Оптический дефлектор, содержащий корпус, в полости которого размещены зеркало, соединенное с корпусом с возможностью качания через держатель зеркала, и ось качания, совпадающую с главной осью инерции, и две катушки индуктивности, при этом держатель зеркала выполнен из электропроводного неферромагнитного материала, а катушки расположены на диэлектрическом конусообразном основании по обе стороны от оси качания, и плоскости катушек развернуты относительно оси качания, отличающийся тем, что на нижней плоскости держателя зеркала на равноудаленном расстоянии от оси качания закреплены два постоянных магнита с вертикальной поляризацией с обеспечением возможности поворота подвижной части оптического дефлектора на малый угол и вхождения постоянных магнитов в центральные отверстия катушек индуктивности с минимальным зазором, схема управления приводом держателя содержит датчик положения и микропроцессорный блок управления, выход которого соединен с двумя последовательно встречно направленными катушками индуктивности.
2. Оптический дефлектор по п. 1, отличающийся тем, что датчик положения содержит дифференциальную емкостную пару на двух печатных платах, расположенных на конусообразном основании по обе стороны от оси качания, и преобразователь «емкость-напряжение», а микропроцессорный блок управления содержит микроконтроллер со встроенным модулями АЦП, ШИМ-формирователя и последовательного канала обмена RS-485, и полномостовой усилитель мощности.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123750U RU208441U1 (ru) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | Оптический дефлектор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123750U RU208441U1 (ru) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | Оптический дефлектор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU208441U1 true RU208441U1 (ru) | 2021-12-17 |
Family
ID=79175581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021123750U RU208441U1 (ru) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | Оптический дефлектор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU208441U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1674048A1 (ru) * | 1989-08-14 | 1991-08-30 | Предприятие П/Я А-7904 | Дефлектор оптического луча |
RU2205439C2 (ru) * | 2001-05-15 | 2003-05-27 | Михеев Геннадий Михайлович | Устройство для пространственного отклонения луча |
RU49289U1 (ru) * | 2005-06-07 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") | Оптический дефлектор |
JP4770919B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2011-09-14 | パナソニック株式会社 | 光ピックアップ装置 |
-
2021
- 2021-08-10 RU RU2021123750U patent/RU208441U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1674048A1 (ru) * | 1989-08-14 | 1991-08-30 | Предприятие П/Я А-7904 | Дефлектор оптического луча |
RU2205439C2 (ru) * | 2001-05-15 | 2003-05-27 | Михеев Геннадий Михайлович | Устройство для пространственного отклонения луча |
RU49289U1 (ru) * | 2005-06-07 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") | Оптический дефлектор |
JP4770919B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2011-09-14 | パナソニック株式会社 | 光ピックアップ装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150155768A1 (en) | Electromagnetic driving module and lens device using the same | |
US10133059B2 (en) | Apparatus and method for positioning an optical element | |
US20210014395A1 (en) | Multi-Lens Camera Module | |
CN104407486A (zh) | 电磁驱动装置 | |
WO2015068061A2 (en) | Inductance-based position sensing in a digital camera actuator | |
JP6223757B2 (ja) | カメラモジュール | |
CN112235511B (zh) | 防抖马达、防抖马达的闭环控制方法及摄像设备 | |
KR20160054049A (ko) | 병렬 운동학적 메커니즘 및 이의 베어링 및 액추에이터 | |
CN110908066A (zh) | 多轴光学防抖和对焦装置、相机模块和电子设备 | |
RU208441U1 (ru) | Оптический дефлектор | |
CN106533063A (zh) | 闭环vcm的实现方法 | |
US20160105139A1 (en) | Phantom Electric Motor System with Parallel Coils | |
CN107907992A (zh) | 正应力电磁驱动的快速偏转反射镜作动机构及作动方法 | |
KR20240037916A (ko) | 렌즈 구동장치 및 이를 구비한 카메라 모듈 | |
CN110726984B (zh) | 一种振镜和激光雷达 | |
CN115343825B (zh) | 一种高带宽动铁式音圈电机快反镜装置 | |
CN116482913A (zh) | 防抖马达及具有该防抖马达的摄像设备 | |
CN111123464A (zh) | 一种vcm马达的带有电路的一体式支架结构 | |
CN110289726A (zh) | 一种基于重复式单相永磁同步电机的机电惯容器及控制方法 | |
CN113126234A (zh) | 一种小型化的透镜驱动马达装置 | |
CN212257993U (zh) | 基于永磁钢自复位的三电极高压点火开关 | |
CN113890978A (zh) | 驱动结构、摄像模组及电子设备 | |
KR20160138274A (ko) | 보이스 코일 모터 및 포커싱 렌즈 | |
US11450463B2 (en) | Programmable permanent magnet actuator and a magnetic field generation apparatus and method | |
CN114114604B (zh) | 致动器 |