Устройство для отклонения луча Советский патент 1985 года по МПК G02B26/08 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при- создании систем сканирования, стабилизации и фокусировки изображения в оптических приборах различного назначения, например астрономических телескопах.

Извест.ен пьезокерамический дефлектор, состоящий из сканирующей платформы с отражателями и пьезокерамического привода. В этом устройстве с целью возможности .отклонения луча в 2 взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью одной сканирующей платформы привод вьшолнен в виде

двух консольно закрепленных в корпус прямоугольных биморфных элементов, колеблющихся во взаимно перпендикулярных плоскостях, свободные концы которых входят в пазы сканирующей платформы Cl.

Однако указанное устройство имеет невысокую точность перемещений, что объясняется подвижным соединением . отражателя с биморфными элементами.

Наиболее близким по технической сущности к предлаг-аемому является устройство для отклонения луча, состоящее из отражателя и пьезокерамиче.ского привода отражателя, выполненного в виде двух биморфных пьезоэлементов, жестко скрепленных между собой торцовыми поверхностями так, что плоскости их изгиба взаимно перпендикулярны С2.

В известном устройстве второй биморфный элемент, переходная шайба и отражатель представляют собой для первого биморфного элемента нагрузку с большим механическим импедансом изменяюпщмся во времени, что ограничивает верхний предел рабочей частоты. Кроме того, большая суммарная длина биморфных преобразователей в этом устройстве приводит к механической неустойчивости и снижению жесткости устройства, что, в свою очередь, ограничивает верхний предел рабочей частоты. Ограничение верхнего предела рабочей частоты снижает быстродействие устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, состоящемиз прямоугольного биморфного преобразователя с закрепленным на его свободном торце отражателем и блока

питания, посредством блока управления соединенного с электродами преобразователя, каждый из наружных электродов прямоугольного биморфного преобразователя выполнен из центральной части в виде ромба, вписанного в прямоугольник преобразователя, и четырех периферийных в виде прямоугольных треугольников, а отражатель установлен в плоскости биполярной пластины.

Целесообразно блок управления вьшолнить из управляющего устройства два выхода которого соединены с соответствующими первыми входами формирователей, а третий выход - с входом дешифратора, один выход которого соединен с соответствующими вторыми входами формирователей, а другой выход - с входом коммутатора, выходы формирователей соединены с управляющими входами управляемых усилителей, основные входы которых соединены с выходом коммутатора, а выходы соединены с соответствующим электродами биморфного преобразователя, при этом второй вход коммутатора соединен с источником питания .

ifia фиг. I представлена конструктивная схема устройства для отклонения луча; .на фиг.2 - функциональная схема блока управления устройств

Устройство для отклонения луча, сост.оит из прямоугольного биморфного преобразователя 1 и отражателя 2, Биморфный преобразователь 1 жестко закреплен одним малым торцом к основанию 3, а по малым ребрам противоположного торца в плоскости биморфного преобразователя жестко закреплен отражатель 2.

Каждый из наружных электродов 4 и 5 биморфного преобразователя 1 выполнен. тГ виде расположенных под углом двух полос, разделенных на три части: центральную, общую для обеих-полос часть 6 и б (позициями со штрихами)обозначены аналогичны части наружного электрода 5 и периферийные центрально-симметричные части 7,8,9,10 и 7 , 8 , 9 , 10 . Общий для обеих пластин электрод 11 преобразователя 1 вьтолнен сплошным и соединен с шиной нулевого потенциала.

Все указанные части наружных электродов 4 и 5 имеют идентичные,

относительно шины нулевого потенциала, направления остаточной поляризации подэлектродных частей и посредством соединительных шин 14 и 15, блока 12 управления подключены к источнику 13 питания.

Блок 12 управления обеспечивает в зависимости от режима работы устройства формирование сигналов возбуждения наружных электродов 4, 5 и содержит (см.фи1.2) устройство 16 управления, дешифратора I7 режима работы, выходы которого управляют ключами коммутатора 18 и формивателей 19. Выходы последних соедииены с входами усилителей с управляемым коэффициентом передачи 20 сигналов возбуждения электродов 6-10 и 6-10 и управляющими входами усилителей 20.

Ключи коммутатора 18; управляемы дешифратором 17 , подключают источник 13 питания к входам выбранных групп 6,6;7,9,8,10 и 8,10,7,9усилителей 20 наружных электродов 4 и 5.

Ключи формирователей 19, также управляемые дешифратором 17, подключают источники сигналов управления и.у; коэффициентом передачи с устройством 16 управления к управляющим .входам усилителей 20.

Устройство 16 управления состоит из перестраиваемых источников опорного напряжения, цифроанапоговых преобразователей, восьмиразрядного буферного регистра команд, системы переключателей и информационных шин Выходы буферного регистра соединены с входами цифроаналоговых преобразователей. Четыре разряда регистра команд, используемые для задания режимой устройства, соединены с входами дешифратора 17, другие четыре разряда регистра команд используются для передачи содержимого буферного регистра в цифроаналоговый преобразователь выбранных источников опорного напряжения. Входы буферного регистра и регистра команд соединены с группой установочных переключателей и информационными шинами.

Устройство, для отклонения луча работает следующим образом.

При возбуждении пьезопреобразователя, когда на электроды наружных частей 4 и 5 подаются сигналы возбуждения V., и V2(,) за счет

обратного пьезоэффекта и идентичных направлений остаточных поляризаций подэлектродных областей, пьезопреобразователь изгибается относительно оси X, поворачивая отражатель 2. Сигналы возбу ения V электродов 6-10 и VT электродов формируются на выходах усилителей 20. При этом разрешающие уровни дешифратора

17посредством ключей коммутатора

18подают сигналы источника питания на входы всех усилителей 20, а разрешающие уровни с других выходов дешифратора. 17 посредством ключей формирователя 19 подключают сигналы Vj,, и v,j2 с устройства 16 управления к управляющим входам усилителей 20 соответственно электродов б-10 и 6-10.

Изменение направления поворота отражателя относительно оси X достигается изменением полярностей сигналов возбуждения V и V путем подачи V и V,2 на управляющие входы усилителей 20 соответственно электродов б-10 и 6-10.

При подаче сигналов возбуждения Vj и V,(Vg V) соответственно на электродные части 6,7,9 и-б,8,10 наружных электродов А и 5 происходит деформация кручения преобразоват&пя и, как результат, поворот-отражателя 2 вокруг оси У. В этом случае разрешающие уровни дешифратора 17 посредством ключей коммутатора 18 подают сигналы источника питания на входы усилителей 20 и посредством ключей формирователя 19 сигналы V и V подают на управляющие входы усилителей 20 электродов 6,7,

8и 6,8,10. На невыбранные электроды 8,10 и 7 ,9 сигналы возбуждения не подаются; ключ коммутатора 18 входных сигналов невыбранньк усилителей 20 отключен эапрещающим уровнем дешифратора 17,

Для поворота отражателя 2 в обратном направлении сигналы возбуждения Мз и V подаются соответственно на электродные части 6,8,10 и б ,7 ,

9. При этом к источнику питания подключаются усилитель 20 электродов 6,8,10 и 6,7 ,9 , на управляющие входы которых подаются V, и Vy усилителя 20 невыбранных электродов 7,9 и 8,10 отключены ключом комь утатора 18 и запрещающим уровнем дешифратора 17.

Одновременньй поворот отражателя 2 вокруг осей X и У возможен при подаче определенных сигналов возбуждения Vg- и Vf на электроды 8,10 и ,9 и сигналов возбуждения V и V, на электроды 6, и 6,8 ,10, При этом разрешающие уровни дешифратора 17 посредством ключей коммутатора 18 подк:дачают к источнику питания все усилители 20 и посредством ключей формирователя 19 сигналы V, ; :(Ч на управляющие входы усилителей 20 соответственно электродов 6,7,9; 6,8, 10-, 8,10 и 7,9.

1. .

Одновременный обратный поворот

отражателя 2 вокруг осей X и У (или поворот вокруг оси у при фиксированном отклонении относительно оси X) достигается подачей сигналов возбуждения V.j ;V.,;.V,j.HV,j формируемых на выходах усилителей, 20 соответственно электродов 6,8,10; 6 ,7 ,9 ; 7,9 и 8 , 10 5 на управляющие входы усилителей 20 посредством

ключей формирователя 19 управляемых сигналами дешифратора 17 подаются

v.,3 5 4; и v,.

Варьируя величинами сигналов

возбуждения можно обеспечить отклонения отражателя в телесном угле. Блок управления обеспечивает надежную работу устройства и позволяет как автономную установку

режимов управления (отклонение отражателя J и задание сигналов v, , так и программную, например, в составе микропроцессорной системы.

В данном устройстве по сравнению

с прототипом, при услЬвии обеспечения одних и тех же величин угловых перемещений отражателя, длина преобразователя меньше, что. повышает его жесткость и устойчивость и,

как следствие, верхний предел рабочей частоты и быстродействие устройства

Устройство для отклонения луча обеспечивает верхний предел рабочей .частоты до 40000 Гц, что значительно выше, чем у базового объекта прибора МДП-2А.

фиг. 2

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ ЛУЧА, состоящее из прямоугольного биморфного преобразователя с закрепленным на его свободном торце отражателем и блока питания, посредством блока управления соединенного с электродами преобразователя, отличающееся тем, что, с : целью повышения быстродействия, каждьЕй из наружных электродов прямоугольного биморфного преобразователя выполнен .из центральной части в виде ромба, вписанного в прямоугольник преобразователя, и четырех периферийных в виде прямоугольных треугольников, а отражатель установлен в плоскости биморфной пластины. 2. Устройство по П.1, о Тл и ч аю щ е е с я тем, что блок управле ния вьтолнен из управляющего устройства, два выхода которого соединены с соответствующими первыми входами формирователей, а третий выход с входом дещифратора, один выход которого соединен с соответствующими вторыми входами формирователей, а другой выход - с входом коммутатора, выходы формирователей соединены (Л с управляющими входами управляемых усилителей, основные входы которых соединены с выходом коммутатора, а выходы соединены с соответствующими электродами биморфного преобразователя, при этом второй вход коммутаэ ора соединен с источником питания. .