Электромеханический дефлектор света

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Чумаков Александр Никитич Леонов Александр Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Электромеханический дефлектор света, содержащий зеркало, которое соединено оправой с осью электропривода и отражает направленное на него оптическое излучение,упругую систему, соединяющую ось электропривода с корпусом, и блок управления, выход которого связан со входом электропривода, отличающийся тем, что упругая система состоит из двух упругих элементов, расположенных симметрично относительно оси электропривода, один конец которых соединен с узлом крепления, установленным на оси, а второй - с корпусом, причем указанные соединения выполнены с помощью болтов и прокладок, а также установлен датчик положения зеркала, выход которого соединен со входом блока управления. 2. Электромеханический дефлектор света по п. 1, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены из прямоугольной плоскопараллельной пластины, центральная часть которой изогнута и в сечении имеет вид полукольца, и изготовлены из высокопрочной стали. 3. Электромеханический дефлектор света по п. 1, отличающийся тем, что зеркало в сечении, перпендикулярном оси, имеет вид равносторонней трапеции, причем большее основание этой трапеции является зеркальной поверхностью, а меньшее - обратной стороной зеркала. Предлагаемая полезная модель относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использована для управления положением светового пучка. В настоящее время широко используются электромеханические дефлекторы света, содержащие зеркало, которое соединено с осью электропривода и отражает направленное на него оптическое излучение, а также блок управления, который соединен с электроприводом 1. Данные устройства превосходят дефлекторы других типов по апертуре (до нескольких десятков сантиметров) и углу сканирования (до 90 и более). Недостаток таких дефлекторов - небольшая скорость сканирования, особенно в случае использования больших зеркал. Наиболее близким к предлагаемой модели - прототипом - является электромеханический дефлектор света, содержащий зеркало, которое соединено с осью электропривода и отражает направленное на него оптическое излучение, и упругую систему (торсион), соединяющую ось с корпусом, а также блок управления, выход которого соединен со входом электропривода 2. Достоинство прототипа - возможность использования механического резонанса, который позволяет сканировать оптическое излучение с высокой частотой (сотни Герц) на большие углы - десятки градусов. Недостаток прототипа - относительно небольшая апертура (до нескольких сантиметров), увеличение которой приводит к снижению частоты механического резонанса в связи с невысокой жесткостью торсиона или к уменьшению угла сканирования в случае использования жесткого торсиона. Задача предлагаемой модели - создать электромеханический дефлектор света с большой апертурой, сохраняющий достоинства прототипа - высокую частоту и угол сканирования. Поставленная задача достигается тем, что в электромеханическом дефлекторе света,содержащем зеркало, которое соединено оправой с осью электропривода и отражает направленное на него оптическое излучение, упругую систему, соединяющую ось электропривода с корпусом, и блок управления, выход которого связан со входом электропривода, упругая система состоит из двух упругих элементов, расположенных симметрично относительно оси электропривода, один конец которых соединен с узлом крепления, установленным на оси, а второй - с корпусом, причем указанные соединения выполнены с помощью болтов и прокладок, а также установлен датчик положения зеркала, выход которого соединен со входом блока управления. Упругие элементы выполнены из прямоугольной плоскопараллельной пластины, центральная часть которой изогнута и в сечении имеет вид полукольца, и изготовлены из высокопрочной стали. Зеркало в сечении, перпендикулярном оси, имеет вид равносторонней трапеции, причем большее основание этой трапеции является зеркальной поверхностью, а меньшее обратной стороной зеркала. Сущность предлагаемой модели - применение упругой системы, обеспечивающей высокую жесткость и возможность поворота оси на большие углы. Кроме того, устранено еще одно препятствие высокоскоростного отклонения широких оптических пучков - де 2 84562012.08.30 формация зеркала при его колебаниях 3 путем использования зеркала, сечение плоскости которого, перпендикулярной оси вращения, имеет форму равносторонней трапеции. Предлагаемая модель поясняется фиг. 1-3, где 1 - зеркало 2 - оправа 3 - ось 4 - электропривод 5 - упругая система 6 - блок управления 7 - датчик положения зеркала 8 - упругий элемент 9 - корпус 10 - узел крепления 11 - болт 12 - прокладка. Электромеханический дефлектор света содержит зеркало 1, на которое направлено оптическое излучение, соединенное с помощью оправы 2 с осью 3 электропривода 4, упругую систему 5, а также блок управления 6, вход которого электрически соединен с выходом датчика положения зеркала 7, а выход - со входом электропривода 4. Упругая система 5 содержит два упругих элемента 8, расположенные симметрично относительно оси 3 и соединяющие эту ось с корпусом 9 с помощью узла крепления 10,болтов 11 и прокладок 12. Каждый упругий элемент выполнен из плоскопараллельной прямоугольной пластины из высокопрочной стали, центральная часть которой изогнута и в сечении имеет вид полукольца. Зеркало 1 в сечении, перпендикулярном оси, имеет вид равносторонней трапеции,большее основание которой является зеркальной поверхностью, а меньшее - обратной стороной зеркала. Электромеханический дефлектор света работает следующим образом. Блок управления 6 генерирует гармонический электрический сигнал, который преобразуется электроприводом 4 в механические колебания оси 3, узла крепления 10 и зеркала 1 с частотой электрического сигнала, но со сдвигом по фазе. Величина сдвига фазы определяется соотношением частоты электрического сигнала и частоты механического резонанса дефлектора, которая определяется моментом инерции подвижных элементов конструкции и жесткостью упругой системы 5. Механические колебания зеркала 1 преобразуются датчиком положения зеркала 7 в синхронные электрические колебания, которые поступают на вход блока управления 6. Сигнал с датчика положения зеркала 7 обеспечивает возможность автоматической настройки частоты генерации сигнала блоком управления 6 на частоту механического резонанса дефлектора путем контроля разности фаз на входе и выходе блока управления 6. В резонансном режиме она равна 90. Кроме того, сигнал с датчика положения зеркала 7 обеспечивает возможность автоматической настройки амплитуды колебаний на заранее заданную величину. Расчеты показывают, что предлагаемая конструкция по основным параметрам (апертура, угол сканирования и частота резонанса) существенно превосходит прототип и аналоги. Она позволяет отклонять оптические пучки шириной более 10 см на углы в несколько десятков градусов с частотой более 100 Гц. Электромеханический дефлектор света с такими параметрами позволяет создать, например, эффективные лазерные локаторы поверхности Земли авиационного базирования. Большая апертура такого устройства позволяет использовать оптическую приемную систему с большой апертурой и обеспечить дальность действия локатора, а большой угол и 84562012.08.30 большая частота сканирования обеспечивают высокую производительность и приемлемую стоимость процесса зондирования Земли. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4