[发明专利]一种可控的机械快门挡光装置

说明书

一种可控的机械快门挡光装置，包括单片机、驱动电路、步进电机，单片机接收外部信号发生器产生的信号，经已烧录程序的处理后，输入驱动电路。驱动电路实现信号的放大与处理，并激励步进电机。步进电机接收激励驱动信号，并控制步进电机内不同定子的电平高低以实现挡光条的变速正反转。本发明通过单片机控制步进电机的正转和反转，实现挡光条的变速与可控，从而解决机械快门响应慢、过冲大、不可控等问题，最终达到可控制挡光的效果。该系统具有转动速度、角度以及方向可控的特点，并且具有振动小、响应时间短、关断时间快、成本低廉等优点，可以满足冷原子实验的要求。

技术领域

本发明涉及激光光束控制、光电探测技术等领域，特别适用于需要可控挡光的实验系统。

技术背景

应用于冷原子干涉型重力仪中的机械快门，一般需要具备低振动噪声、关断速度可控、寿命长、响应时间短、成本低廉等特点。现在所用的机械快门大多价格昂贵、寿命不长，且无法控制挡光的时间快慢和振动噪声，故本发明可以满足冷原子实验的要求。

发明内容

本发明的目的是要克服现有机械快门挡光技术的上述缺点，提供一个响应时间短、关闭时间快以及成本比较低廉的用于原子干涉仪的变速可控的机械快门挡光系统。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：

一种可控的机械快门挡光装置，其特征在于：包括单片机1、驱动电路2、步进电机3，单片机1的输入端连接外部信号发生器，单片机的输出端连接驱动电路2的输入端，单片机1将外部信号发生器产生的信号处理后输入驱动电路2的信号输入单元S1；驱动电路2包括依次连接的信号输入单元S1、逻辑转换单元S2、驱动单元S3、信号输出单元S4，逻辑转换单元S2进行信号转变，驱动单元S3进行信号的驱动放大，信号输出单元S4连接步进电机3的输入端；步进电机3的输出轴上粘贴有用作机械快门的挡光条4；步进电机3的外壳上还装有调整片5，挡光条4依靠调整片5以调整挡光条4的高度和角度。

驱动电路2包括信号输入单元S1、逻辑转换单元S2、驱动单元S3、信号输出单元S4。在信号输入单元S1中，接插件J1连接单片机1的输出端，接收单片机1处理过的信号，接插件J1的1号引脚与与非门转变芯片U1的2号引脚以及驱动单元S3中信号放大芯片U2的1号引脚相连，接插件J1的2号引脚与与非门转变芯片U1的4号引脚以及驱动单元S3中信号放大芯片U2的4号引脚相连，接插件J1的3号引脚接地。逻辑转换单元S2包含一个用于与非门转变芯片U1，与非门转变芯片U1的1号、5号和8号引脚与电源正极相连，与非门转变芯片U1的7号引脚与地相连，与非门转变芯片U1的3号、6号引脚分别与驱动单元S3中信号放大芯片U2的2、3号引脚相连，驱动单元S3包含一个信号放大芯片U2，信号放大芯片U2的5号引脚与地相连，6号引脚与电源正极相连，5号和6号引脚之间接入一个电容C，电容C起到滤波作用。信号放大芯片U2芯片的10、9、8、7号引脚分别与信号输出单元S4中接入电机引脚的接插件S的2、3、4、5引脚相连，信号输出单元S4中接插件S的1号引脚与电源正极相连，接插件P外接一个电源，其中1号引脚接入电路板电源，2号引脚接入给电机供电的+6～+12V的电压，3号引脚接地。在信号输入单元S1中输入信号，经过逻辑转换单元S2中的与非门结构进行信号的变更，再通过驱动单元S3中的信号放大模块进行信号的放大，最后放大后的信号通过信号输出单元S4中的接插件S输出给步进电机，进而控制电机的正转反转以及转动的速度。

单片机中预设有控制程序，计算机将控制代码烧录进单片机后可改变外部输入的信号，所述控制程序定义正转代码0x08和反转代码0x04，分别控制电机的不同定子通电以吸引转子转动。所述程序定义时间延迟以防止电机转动频率过大。所述程序利用代码结构的改变，并配合输入单片机信号频率的变化，可形成不同频率、不同高低电平的输出信号，从而控制电机进行不同转速、不同幅度以及不同方向的转动。

本发明的优点是：可应用于冷原子干涉型重力仪中的机械快门，振动噪声低、关断速度可控、寿命长、响应时间短、成本低廉。

附图说明