УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ СВЕТОВОГО ПУЧКА Российский патент 2010 года по МПК G02B26/08 

Описание патента на изобретение RU2388029C1

Заявляемое изобретение относится к оптико-механической промышленности, в частности к оптико-электронным устройствам, и может быть использовано в различных оптико-электронных приборах для управления пространственным положением светового пучка, например, в тепловизорах.

Известно оптико-электронное сканирующее устройство, патент RU 2153693 С2, публ. 27.07.2000, содержащее подвижную рамку с токовой обмоткой, которая установлена на двух полуосях в опорах; магнитную систему в виде двух пар магнитов, установленных разнонаправлено и навстречу друг другу.

Недостатками данного устройства являются:

- низкая помехоустойчивость к тряскам и вибрациям,

- неустойчивость работы при температурах от -50 до +70°С.

Известно также сканирующее устройство, патент RU 2269148 С1, 18.06.2004, состоящее из корпуса магнитоэлектрического привода, гладкого статора, двух обмоток управления, ротора-магнита, закрепленного на валу.

Недостатками указанной конструкции являются:

- неявно выраженный резонанс колебания зеркала, что вызывает большое потребление тока двух обмоток управления;

- неустойчивое положение равновесия, что заставляет ставить ограничители колебательного движения ротора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является сканирующее устройство, патент SU 1765800 А1, публ. 30.09.1992, содержащее корпус, в котором на двух опорах установлен вал, с закрепленным на нем зеркалом. Привод зеркала выполнен в виде статора и ротора, консольно установленного на одном конце вала, а другой консольный конец вала связан с корпусом через торсион с помощью зажима, а также устройство контроля углового положения зеркала. Консольный конец вала со стороны торсиона снабжен подвижной в поперечном направлении опорой, соединенной с корпусом через упругий элемент, а зажим торсиона выполнен в виде вилки и центрального резьбового стержня, установленного с возможностью перемещения в направлении оси вала в пазу корпуса.

Признаки ближайшего аналога, общие с заявленным устройством:

- корпус, в котором на двух опорах установлен вал, с закрепленным на нем зеркалом;

- привод зеркала выполнен в виде статора и ротора, консольно установленного на одном конце вала.

Недостатками ближайшего аналога являются:

- узкочастотный резонанс сканирующего зеркала,

- коэффициент полезного действия (КПД) сканирования менее 50%.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание устройства для отклонения светового пучка с более сглаженным резонансом и КПД сканирования не менее 80%.

Технический результат настоящего изобретения заключается в уменьшении потребляемой энергии устройством.

Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для отклонения светового пучка, содержащем корпус, в котором на двух опорах установлен вал, с закрепленным на нем зеркалом, привод зеркала, выполненный в виде статора и ротора и установленный на одном конце вала,

- статор выполнен из четырех катушек, соединенных последовательно и сдвинутых одна относительно другой по окружности вокруг ротора на 90°,

- сердечники катушек выполнены в виде постоянных магнитов,

- первая пара катушек намотана в одну сторону, другая пара катушек в другую сторону, по ходу протекания тока,

- ротор выполнен в виде четырехполюсного якоря,

- на валу якоря установлено устройство контроля его углового положения,

- ротор выполнен из магнитомягкого материала,

- устройство контроля углового положения четырехполюсного якоря выполнено в виде емкостного датчика.

В устройстве отклонения светового пучка новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют отказаться от торсиона, в отличие от ближайшего аналога, сгладить резонансную кривую сканирования, что позволило на частоте ~230 Гц возвращаться в начальное положение, а на частоте 50 Гц осуществлять сканирование с КПД 80%, получить более жесткую магнитную связь со статором с резонансной характеристикой колебания зеркала и КПД сканирования не менее 80%.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображено продольное сечение предлагаемого устройства;

на фиг.2 изображено поперечное сечение А-А на фиг.1;

на фиг.3 изображены графики зависимости величины сигнала от времени: 1 - форма сигнала питающего напряжения; 2 - форма сигнала с датчика углового положения, с которого вычисляется КПД сканирования, которое равно отношению времени пологого участка графика к полному времени одного сканирования.

Устройство отклонения светового пучка содержит корпус 1 (фиг.1), в котором на двух шарнирных опорах установлен вал 2 (фиг.2), с закрепленным на нем зеркалом 3. Привод зеркала выполнен в виде статора 4 и ротора 5. Ротор 5 жестко установлен на валу 2. Статор 4 выполнен в виде четырех катушек 6, соединенных последовательно и сдвинутых одна относительно другой по окружности вокруг ротора 5 на 90°. Сердечники 7 катушек 6 выполнены в виде постоянных магнитов, которые создают магнитный поток Ф1 и Ф2 - межполюсные магнитные потоки. Пара катушек 6 намотана в одну сторону, другая пара - в другую сторону, по ходу протекания тока. Ротор 5 выполнен в виде четырехполюсного якоря (фиг.1) из магнитомягкого материала. На валу якоря установлено устройство контроля его углового положения 8. Ротор 5 жестко установлен на валу.

Работает устройства следующим образом.

Ротор 5 с четырехполюсным якорем под действием магнитных потоков Ф1 от магнитов катушек 6 и потоков Ф2 от межполюсных магнитных потоков находится в устойчивом положении, как изображено на фиг.1, при заданном положении магнитных сердечников 7 и заданном подключении катушек 6. При включении переменного напряжения на катушки 6 равновесие магнитных потоков Ф1 и Ф2 нарушается и ротор 5 поворачивается вместе с валом 2 по часовой стрелке или против часовой в зависимости от знака напряжения.

Техническое решение позволяет значительно уменьшить потребление энергии прибором.

Пример конкретного выполнения

В настоящее время изготовлен опытный образец, который прошел стационарные испытания.

Похожие патенты RU2388029C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРИЖИМА РОТОРА СКАНИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 2004
  • Алеев Рафиль Мухтарович
  • Насибуллин Рустем Анасович
RU2269148C1
Сканирующее устройство 1990
  • Бессмельцев Виктор Павлович
  • Дегтярев Игорь Семенович
  • Литвинцев Валентин Игнатьевич
  • Тимошенко Георгий Георгиевич
SU1765800A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАВЕДЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА 2022
  • Жиган Игорь Платонович
  • Кузнецов Евгений Викторович
  • Тигин Денис Сергеевич
  • Шацкий Александр Вячеславович
RU2787968C1
ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕФЛЕКТОР 2002
  • Ефименко А.В.
  • Ефименко А.В.
  • Шалобаев Е.В.
RU2212045C1
ВОЗБУДИТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 2008
  • Магомедов Магомед Хабибович
RU2440660C2
БЕСКОНТАКТНАЯ РЕДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С КОМБИНИРОВАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 2009
  • Чернухин Владимир Михайлович
RU2390086C1
Вентильный электродвигатель 1985
  • Демагин Александр Васильевич
  • Дмитриев Лев Алексеевич
  • Зильберман Борис Соломонович
  • Русаков Виктор Васильевич
  • Щербаков Вадим Николаевич
  • Федосеева Елена Павловна
SU1427509A1
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 2009
  • Ойа Сатойоси
  • Касаока Кота
  • Абе Нарийуки
  • Акутсу Сигемитсу
RU2454774C9
БЕСКОНТАКТНАЯ РЕДУКТОРНАЯ МАШИНА С АКСИАЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 2010
  • Чернухин Владимир Михайлович
RU2437200C1
БЕСКОНТАКТНАЯ РЕДУКТОРНАЯ МАШИНА С ЯВНОПОЛЮСНЫМ ЯКОРЕМ 2010
  • Чернухин Владимир Михайлович
RU2416861C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 388 029 C1

Реферат патента 2010 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ СВЕТОВОГО ПУЧКА

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и может быть использовано в различных оптико-электронных приборах для управления пространственным положением светового пучка. Устройство для отклонения светового пучка содержит корпус, в котором на двух опорах установлен вал с закрепленным на нем зеркалом. Привод зеркала выполнен в виде статора и ротора и установлен на одном конце вала. Статор выполнен из четырех катушек, соединенных последовательно и установленных по окружности вокруг ротора. Катушки сдвинуты одна относительно другой на 90°. Сердечники катушек выполнены в виде постоянных магнитов. Пара катушек намотана в одну сторону, другая пара катушек - в другую сторону, по ходу протекания тока. Ротор выполнен в виде четырехполюсного якоря с устройством контроля его углового положения, установленного на валу. Ротор выполнен из магнитомягкого материала. Устройство контроля углового положения четырехполюсного якоря выполнено в виде емкостного датчика. Технический результат заключается в уменьшении потребляемой энергии устройством. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 388 029 C1

1. Устройство для отклонения светового пучка, содержащее корпус, в котором на двух опорах установлен вал с закрепленным на нем зеркалом, привод зеркала, выполненный в виде статора и ротора и установленный на одном конце вала, отличающееся тем, что статор выполнен из четырех катушек, соединенных последовательно и сдвинутых одна относительно другой по окружности вокруг ротора на 90°, при этом первая пара катушек намотана в одну сторону, другая пара катушек - в другую сторону, по ходу протекания тока, причем сердечники катушек выполнены в виде постоянных магнитов, кроме того, ротор выполнен в виде четырехполюсного якоря с устройством контроля его углового положения, установленного на валу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор выполнен из магнитомягкого материала.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство контроля углового положения четырехполюсного якоря выполнено в виде емкостного датчика.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2388029C1

Сканирующее устройство 1990
  • Бессмельцев Виктор Павлович
  • Дегтярев Игорь Семенович
  • Литвинцев Валентин Игнатьевич
  • Тимошенко Георгий Георгиевич
SU1765800A1
Двухкоординатный дефлектор оптического излучения 1986
  • Днепровский Евгений Васильевич
  • Ковальчук Виктор Леонидович
  • Леонов Александр Михайлович
  • Шостак Роман Михайлович
SU1374169A1
US 6982504 B2, 03.01.2006
US 5243241 А, 07.09.1993.

RU 2 388 029 C1

Авторы

Галянтич Алексей Николаевич

Киселев Михаил Владимирович

Малеев Николай Михайлович

Михайлов Василий Николаевич

Наумов Роман Олегович

Даты

2010-04-27Публикация

2008-08-11Подача