Блок автоматической смены светофильтров Советский патент 1991 года по МПК G03B7/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретнее к устройствам для дискретного регулирования мощности светового излучения.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - устройство в одном из рабочих состояний; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - электронная схема управления устройством.

Светофильтры 1, 2 -ослабители, например, лазерного излучения - устанавливаются попарно на секторах 3, 4. на осях 5 и 6 поворота которых жестко установлены зубчатые колеса 7, 8, находящиеся в постоянном зацеплении с рейками 9, 10, подпружиненными возвратными пружинами 11, 12 Рейки 9, 10 закреплены одним торцом на соответствующих сердечниках 13, 14 электромагнитов 15{ЭМ-1) и 16 (ЭМ-2), при этом сердечники 13 и 14 имеют горизонтальную ось перемещения. Пружины 11,12 прикрепляются к электромагнитам 15,16с помощью, гаек 17 и 18 с отверстиями, а к зубчатым рейкам 9,10 с помощью отгиба 19, 20 (фиг. 1, 2). На рейках 9, 10 также выполнены выступы с зубьями 21, 22.

Блок также содержит стопорное устройство, выполненное в виде размещенною между рейками 9, 10 симметрично относительно осей 5, 6 вращения зубчатых колес 7,

ON 4

сл

00

СО Ю

8 и установленного на оси 23 с возможностью углового поворота подпружиненного пружиной 24 коромысла 25 с ответными зубьями 26 и 27 по отношению к зубьям 21 и 22 реек 9, 10, шарнирно связанного с электромагнитом 28, имеющим вертикальную ось перемещения сердечника 29.

Зубчатые колеса 7 и 8 прикреплены к секторам 3 и 4 винтами 30 и 31 (фиг. 3). Все элементы блока закреплены на плате 32, Оси 5 и 6 крепятся на плате 32 в резьбовых отверстиях 33.

В одном из отверстий сектора 3 закреплены стеклянные нейтральные светофильтры 34, 35 с коэффициентом ослабления, равным нулю, при этом в другом отверстии сектора 3 размещается светофильтр 36 в виде двух других стеклянных пластин с коэффициентом ослабления каждая, равными 10 (суммарный коэффициент ослабления светофильтра равен 100). Между светофильтрами 34, 35 установлена промежуточная цилиндрическая втулка 37, Пружина 24 растяжения, удерживающая коромысло 25 в горизонтальном положении, одним своим концом жестко с ним связана, а другим концом заведена в отверстие 38 стойки 39, установленной на плате 32. Шарнирная связь электромагнита 28 (ЭМ-3) с коромыслом 25 выполнена в виде жестко связанного с якорем хвостовика 40, заведенного в отверстие, выполненное в коромысле 25.

Электрическая схема управления электромагнитами 15, 16, 28 содержит (фиг. 4) фотоприемное устройство 41, компараторы 42, 43, пять схем И 44-48, два RS-триггера 49, 50, четыре схемы ИЛИ 51-54, двухразрядный реверсивный счетчик 55, дешифратор, состоящий из счетчика 56, два формирователя 57, 58, ключи 59, 60, 61 и собственно электромагниты 15, 16, 28 (фиг. 1 и 2).

Схема работает следующим образом.

Перед началом работы на вход Уст.О подается внешний сигнал, который производит установку всех запоминающих элементов схемы в первоначальное состояние, при этом триггеры 49, 50, устанавливаются по инверсному выходу в единицу, счетчик обнуляется, а формирователь 58 вырабатывает импульс, который, проходя через схему ИЛИ 54, поступает на ключ 61, и электромагнит 28, срабатывает, разворачивая коромысло 25 (фиг. 2), и тем самым освобождает электромагниты 15, 16. По окончании импульса электромагнит 28 также возвращается в исходное состояние.

Световые импульсы, прошедшие через светофильтры-аттенюаторы (точку О, фиг. 1). поступают на вход фотоприемного устройства 41 (фиг. 4), где преобразуются электрические сигналы, поступающие на первые входы компараторов 42,43, на вторые входы которых поданы пороговые напряжения

Uni Un2. В случае, если амплитуда входного сигнала компараторов 42,43 находится в пределах Uni Uc Un2, электронная схема остается в исходном состоянии. Если Uc Uni Un2, то оба компаратора 42, 43

0 срабатывают и на прямых входах появляются единичные импульсные сигналы, дающие разрешение на прохождение электрического импульса с фотоприемного устройства 41 через схему И 44, который, пройдя элемент

5 И 46, поступает на вход сложения счетчика 55, изменяя его состояние на единицы. Одновременно этот же сигнал, пройдя через элемент ИЛ И 51, поступает на вход формирователя 57, который по спаду импульса

0 формирует импульс, поступающий на стро- бирующий вход дешифратора, на первом выходе которого появляется сигнал, поступающий через схему ИЛИ 53 на ключ 60, и электромагнит 16 включается, введя атте5 нюатор-светофильтр 2 с ослаблением 10 Дб (в 10 раз). Если последующий импульс также превысит оба пороговых напряжения, то счетчик 55 опять изменит свое состояние на единицу и сигнал со второго выхода дешиф0 ратора включит электромагнит 15. При этом за счет отклонения коромысла 25 и возвратной пружины 12 сердечник 14 электромагнита 16 возвращается в исходное состояние (фиг 1 и 2).

5 При очередном превышении амплитуды сигнала на входе компараторов 42, 43 пороговых уровней сигнал с третьего выхода дешифратора включает оба электромагнита 15, 16 и, одновременно поступая на вход

0 триггера 49, переключает последний, закрывая тем самым вход сложения счетчика 55, чтобы исключить его переполнение.

В случае уменьшения амплитуды входного сигнала до величины Uc Uni Un2

5 импульс-сигнал с фотоприемного устройства 41 проходит через схему И 45, на входах которой присутствует разрешение с инверсных выходов компараторов 42,43. Импульс с выхода схемы И 45 поступает через эле0 мент И 47 на вход вычитания счетчика 56. Одновременно этот же сигнал попадает на BXOflsR триггера 49, возвращая последний в исходное состояние, и тем самым открывает вход сложения счетчика 55 для последних

5 сигналов. Счетчик 55 изменяет свое состояние на единицу в сторону уменьшения. На выходах схемы И 48 появляется отрицательный перепад, по которому формирователь 58 вырабатывает импульс, позволяющий сработать электромагниту 28. Коромысло 25

(фиг. 2) освобождает электромагнит 16, а электромагнит 15 удерживается в том же состоянии за счет сигнала со второго выхода дешифратора. Это возможно в случае, если длительность импульса с выхода фор- мирователя 57 (фиг. 4) больше длительности импульса с выхода формирователя 58.

При последовательном уменьшении содержимого счетчика до нуля сигнал с нулевого выхода дешифратора поступает на вход триггера 50, закрывая канал вычитания счетчика 55, и позволяет сработать электромагнитам 28, в результате чего схема возвращается в исходное состояние (фиг. 1).

При необходимости сохранения исход- ной мощности лазерного излучения напряжение на электромагниты 15, 16, 28 не подается (фиг, 1), световое излучение - лазерный луч проходит через нейтральные светофильтры 1, 34, 35, не ослабляясь. Для ослабления лазерного излучения в 10 раз включают электромагнит 16, подавая на него импульсное напряжение. При этом сердечники 14 вместе с рейкой 10 и зубом 22 движется влево (фиг. 2), зацепляясь с ответ- ным зубом 27 коромысла 25. Зубчатое колесо 8, вращаясь по часовой стрелке на оси 6, поворачивает сектор 4, устанавливая светофильтр-ослабитель 2 на путь лазерного луча. Для получения коэффициента ослабления, равного 100 раз, подают импульсное напряжение на электромагнит 15. Рейка 9 в результате движется вправо и поворачивает сектор 3 против часовой стрелки. Зуб 21 набегает на зуб 26 коромыс- ла 25, освобождая зуб 22 и рейку 10, которая вместе с сердечником 14 под действием пружины 12 растяжения, возвращается в исходное состояние.

Для получения коэффициента ослабле- ния, равного 1000, одновременно подают импульсное напряжение на электромагниты 15 и 16, которые фиксируются зубьями 21 и 22 за зубья 26 и 27 коромысла 25. Оба сектора 3 и 4 поворачиваются соответствен-

но по часовой и против часовой стрелки, перемещая тем самым светофильтры-ослабители вверх.

Вывод аттенюаторов из этого положения осуществляется включением электромагнита 28, якорь которого перемещается в направлении, перпендикулярном направлению перемещения реек 9, 10, в результате чего последние поворачиваются по часовой стрелке на угол 25-30°, освобождая зубья 21 и 22. Рейки 9 и 10 под действием пружин 11 и 12 возвращаются в исходное положение.

Формула изобретения Блок для автоматической смены светофильтров, содержащий размещенные на плате держатели светофильтров, каждый из которых выполнен в виде двух размещенных друг за другом секторов, установленных с возможностью поворота вокруг осей, совмещенных с их центрами, при этом светофильтры в оправах размещены попарно на сторонах секторов, противоположных их центрам, а на оси каждого сектора установлено зубчатое колеса, жестко связанное с зубчатой рейкой, связанной с сердечником соответствующего электромагнита, а также схему управления, отличающийся тем. что. с целью повышения быстродействия, он снабжен стопорным устройством, выполненным в виде размещенного на плате на оси симметрично осям поворота секторов и шарнирно связанного с автономным электромагнитом подпружиненного коромысла с зубьями на его концах, каждый из которых установлен с возможностью контактирования с соответствующим зубом выступа, выполненного на одном из торцов каждой зубчатой подпружиненной рейки, вторые концы которых жестко связаны с сердечниками соответствующих электромагнитов, установленными на одной прямой линии, перпендикулярной оси сердечника автономного электромагнита. .

17

32 11

nJlJZ 1

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить быстродействие устройств, предназначенных для ослабления светового потока Светофильтры 1,2 размещены попарно в секторах 3, 4, установленных на плате 32 с возможностью поворота посредством расположенных на осях их поворота и жестко связанных с секторами 3,4 зубчатых колес 7. 8, контактирующих с рейками 9, 10, жестко связанных с электромагнитами 15, 16. На зубчатых рейках 9, 10 выполнены зубья 21 72, взаимодействующие с зубьями 26, 27 коромысла 25, связанного с электромагнитом 28. ось соторого перпендикулярна линии перемещения реек 9, 10. Ввод светофильтров 1, 2 в рабочее положение осуществляется включением соответствующих электромагнитов 15. 16 и зацеплением зубьев 21 и 22 с соответствующими зубьями 26 и 27 коромыслн 25 Ввод светофильтров, закрепленных ня сек торах 3, 4, из рабочего положения осуществляется включением электромагнит 28 якорь которого перемещается в направлении, перпендикулярном направлению перемещению реек 9, 10, в результате чего освобождаются зубья 21 и 22 от зацепления с зубьями 26 и 27 и рейки 9, 10 под действием пружин 11.12 возвращаются в исходное состояние. 4 ил (Л

32

28 Фиг. 2

tt

|

ш

7

/ J ц

jy / л

Фиг.З

А-А

6 51