Двухкоординатный дефлектор

 

ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ДЕФЛЕКТОР, содержащий сканирующую платформу с осями крепления на корпусе, соединенную с отражателями, и пьезокерамический привод отражателей, выполненный в виде пьезокерамических ,колец с электродами, жестко соединенных торцовыми гранями, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения углов сканирования, повышения точности позиционирования, надежности, долговечности и температурной стабильности, пьезокерамические кольца выполнены с выемками на боковых гранях, оси крепления .сканирующей платформы входят в отверстия опор, установленных в выемках с возможностью поворота и продольного перемещения, пьезокерамические кольца соединены в пакет зажи1и1ами, соединяющими кольца с корпусом и опо-7 рами.3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 С 02 F 1 33

Н ч а ( ф ,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фига

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3422004/18-25, (22) 15. 04. 82 (4б) 15.09.83. Вюл. В 34 .(72) Г.В. Ашмарин (71) Институт автоматики AH Киргизской C|:P (53) 535.511(088.8) (56) 1. Патент CttlA 9 4025203, кл. Л 02 F 1/29, опублик. 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 784548, кл. G 02 F 1/33, 1980

:(прототип).

:(54)(57) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ДЕФЛЕКТОР, содержащий сканирующую платформу с осями крепления на корпусе, соединенную с отражателями, и пьезокерамический привод отражателей, вы„.Я0„„1041979 A полненный в виде пьезокерамических ,колец с электродами, жестко соедийенных торцовыми гранями, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения углов сканирования,,повышения точности позиционирования, надежности, долговечности и температурной стабильности, пьеэокерамические кольца выполнены с выемками на боковых гранях, оси крепления ,сканирующей платформы входят в отверстия опор, установленных в выемках с возможностью поворота и продольного перемещения, пьезокерамические кольца соединены в пакет зажимами, соединяющими кольца с корпусом и опо-j р ами. cb

1041979

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в фототелеграфной технике передачи иэображений, в системах обработки информации, в оптической локации, в системах поиска и слежения. 5

Известно устройство отклонения светового луча, в котором управление угловым положением луча по одной координате осуществляется с помощью биморфного элемента j 1 ). 10

Недостатком этого устройства является малый угол отклонения, а . также отклонение луча только по одной координате, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отклонения луча — двухкоординатный дефлектор,содержащий сканирующую платформу с осями крепления на корпусе, соединенную с отражателями, и пьезокерамический привод отражателей, выполненный в виде пьезокерамических колец с электродами, жестко соединенных торцовыми гранями. Ñистема электродов и возбуждение от двух независимых источников пере- менного напряжения позволяют возбудить такой изгиб кольца, при котором диаметрально противоположные точки крепления отражателя движутся противофаэно. В результате осуществляется угловое перемещение отражателя по двум координатам (2 ).

Недостатками этого устройства являются небольшой угол сканирования, 35 значительное взаимное влияние колебаний по двум координатам, приводящее к низкой точности позиционирования, низкая надежность и низкая температурная стабильность, обуслов- 40 ленные жестким креплением отражателя, сканирующей платформы и пьезопривода.

Цель изобретения — увеличение углов сканирования, повышение точности, позиционирования, надежности и темпе- 45 ратурной стабильности.

Поставленная цель достигается тем, что в двухкоординатном дефлекторе, содержащем сканирующую платформу с осями крепления на корпусе, соединенную с отражателями, и пьеэокерамический привод отражателей, выполненный в виде пьезокерамических колец с электродами, жестко соединенных торцовыми гранями, пьеэокерамические кольца выполнены с выемками на боковых гранях, оси крепления сканирующей платформы входят в отверстия опор, установленных в выемках с воэможностью поворота и про-, дольного перемещения, пьезокерами- 60 ческие кольца соединены в пакет зажимами, соединяющими кольца с корпусом и опорами, На фиг. 1 поКаэан двухкоординатный дефлектор, разрез; на фиг. 2 — 65 то же, вид сверху; на фиг. 3 — биморфные пьеэокерамические кольца и вид колебаний, которые в них возбуждаются.

Дефлектор состоит из корпуса 1, выполненного из изолирующего материала, в котором размещен привод и отражатель. Привод выполнен из пьезокерамических колец 2 и 3 с выемками, жестко соединенных скобами

4-7, которые проходят сквозь выемки пьезоколец и помещаются в точках с минимумом перемещений сканирующей платформы 8. Платформа снабжена осями .9-12, которые входят в отверстия опор 13-16 с возможностью поворота и продольного перемещения.

Опоры своими выступами входят в выемки пьезоколец и соединены зажимами 17-24. Отражатели 25 и 26 укреплены на сканирующей платформе.

Дефлектор работает следующим ,.образом.

Биморфное пьезокерамическое кольцо, состоящее иэ пьезоколец 2 и 3 жестко соединено с корпусом 1 в точках 4,В, C и 9 скобами 4,5,6 и 7 соответственно. Корпус имеет в этих точках специальные площадки, обеспечивающие возможность свободных колебаний остальных частей биморфного кольца. Пьезокольца имеют выемки в точке крепления М (фиг. 2) и в точках 8, В, С и 8 (фиг. 3).

В эти выемки проходят скобы, крепящие пьеэокольца к корпусу. Скобы, прошедшие сквозь выемки пьеэоколец, должны исключить перемещение последних относительно корпуса под действием вибрации. В биморфном кольце возбуждаются изгибные колебания, форма которых представлена на фиг.3.

Участок биморфного кольца, закрепленный между точками, крепления А и В перемещается в противофазе с участком, заключенным между точками крепления C и Р . Участок биморфного кольца между точками В и с деформируется противофазно по отношению к участку W — - D . .Диаметрально противолежащие секторы AB u DC u секторы A D u SC могут возбуждаться от независимых генераторов напряжения, отличающихся частотой, фазой и амплитудой напряжения. Между точками крепления биморфного кольца к корпусу в местах максимального перемещения на указаннс 1 кольце крепятся опоры осей сканирующей плат-, формы. В точках крепления опор на пьеэокольцах имеются выемки, в которые входят выступы опор, показанные на фиг. 2 для опоры 19 и на фиг. 3 .между точками крепления биморфного кольца к корпусу A и Ь, В и С

С. и д;Яи 17 . Расстояние между корпусом и опорами осей должно обеспечивать свободные колебания этих

1041979

7 частей кольца. Опоры укреплены на биморфном кольце с помоцью зажимов, обеспечивающих жесткое соединение пьезоколец между собой и с опорами осей.

Выступы опор, входящие в выемки 5 пьезоколец, исключают перемещение сканирующей платформы по биморфному кольцу под действием колебаний.

Оси сканирующей платформы входят в отверстия опор таким образом, чтобы обеспечить возможность поворота осей и исключить дребезг в опорах.

При изгибе биморфного кольца, как показано на фиг. 3, опора, закреп ленная между точками А и В, движет- >S ся вверх, а опора, укрепленная на участке D и С - вниз, в результате сканирующая платформа изменяет свое угловое, положение. При этом перемещаются и диаметрально противолежащие опоры на участках ВС и

AD, что вызывает отклонение сканирующей платформы по второй координате. Применение жестких соединений; исключающих продольное перемецение биморфного кольца, относительно корпуса и сканирующей платформы относительно кольца позволяет исключить применение клея или пайки. Слой клея, соединяюцего биморфное кольцо, уменьшает коэффициент преобразова- 30 .ния устройства и является одной из главных причин температурной нестабильности дефлектора.

Преимуцеством предлагаемого дефлектора является максимальное использование изгиба биморфного кольца.

Это обеспечива тся воэможностью пбворота осей сканирующей платформы в опорах и некоторого перемещения вдоль осей платформы. Кроме того, такая связь сканируюцей платформы с биморфным кольцом позволяет значительно уменьшить взаимное влияние двух колебаний по различным координатам. Дефлектор имеет повышенную надежность и долговечность, так как механическая развязка между двумя колебательными системами уменьшает механические напряжения в биморф-. ном кольце, в опорах и в сканирующей платформе. В данном устройстве исключено применения клея или пайки, что приводит к повьпаению температурной стабильности устройства, определяемой коэффициентом линейного расширения материалов, из которых изготовлен дефлектор. Второй отражатель, жестко связанный со сканирующей платформой, может быть использован для контроля положения платформы.

По сравнению с прототипом предлагаемый двухкоординатный дефлектор может быть использован с большей эффективностью, поскольку ои обладает высокими и стабильными выходными характеристиками.

1041979

Составитель В.Масленников

Техред И,Мееелева Корректор B.Ãèðíÿê

Редактор 10.Петрушко

Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7123/47

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4