一種光處理系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光處理系統。它包括無極燈、激勵無極燈產生穩定光束的激勵電路、用于使無極燈發出的光束通過的光柵盤、用于接收通過光柵盤的光束并產生電信號的光接收元件、微處理器和電機，所述激勵電路包括濾波電路、放大電路、振蕩選頻電路、溫度補償電路、反饋電阻和用于調整反饋電阻的電流動態穩定的電流穩定電路，所述光接收元件輸出端連接微處理器的輸入端，所述微處理器第一控制端連接電機，電機輸出端連接光柵盤。本實用新型采用激勵電路穩定無極燈的輸出光強，減小環境溫度的變化對無極燈輸出光強的影響，電路簡單、效果好，采用光柵盤、光接收元件進行光電信號轉換，結構簡單，操作更方便。
【專利說明】
一種光處理系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于光電技術領域，具體涉及一種光處理系統。
【背景技術】
[0002]目前，單端無極熒光燈(以下簡稱為無極燈)以其優良的節能環保性能，被廣泛應用到各種照明行業，然而，現有一些無極燈雖然能夠在普通環境中正常使用，但在一些特種狀況下使用時，例如當無極燈的環境溫度較高時，通過實驗發現，一些無極燈為次品，由于缺少相應的技術手段在無極燈的出廠階段對無極燈進行相應的質量檢測，造成大量有缺陷的無極燈流入市場，大大影響用戶的使用以及無極燈的進一步推廣，因此，需要對無極燈發光性能進行檢測。
[0003]目前無極燈的檢測，是直接通過檢測裝置采集無極燈的發射光檢測，沒有對發射光進行預處理。由于無極燈的發射光光強受環境溫度的影響比較大，直接采集發射光測量結果不準確。
[0004]因此有必要提供一種光處理系統來克服上述缺陷。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了解決上述【背景技術】存在的不足，提供一種光處理系統。
[0006]本實用新型采用的技術方案是:一種光處理系統，包括無極燈、激勵無極燈產生穩定光束的激勵電路、用于使無極燈發出的光束通過的光柵盤、用于接收通過光柵盤的光束并產生電信號的光接收元件、微處理器和電機，所述激勵電路包括濾波電路、放大電路、振蕩選頻電路、溫度補償電路、反饋電阻和用于調整反饋電阻的電流動態穩定的電流穩定電路，所述濾波電路、放大電路、振蕩選頻電路依次連接，所述放大電路包括晶體管和第一偏置電阻，所述第一偏置電阻連接在晶體管的集電極和基極之間，所述溫度補償電路的一端與第一偏置電阻連接、另一端與晶體管基極和振蕩選頻電路的輸入端連接，所述反饋電阻與晶體管的發射極串聯，所述電流穩定電路連接反饋電阻兩端;所述光接收元件輸出端連接微處理器的輸入端，所述微處理器第一控制端連接電機，電機輸出端連接光柵盤。
[0007]進一步地，所述電流穩定電路包括采樣電阻、運算放大電路、差分放大電路和調整電路，所述采樣電阻的一端連接反饋電阻的一端，采樣電阻的另一端連接運算放大電路的反相輸入端，運算放大電路的同相輸入端連接反饋電阻的一端，運算放大電路的輸出端連接差分放大電路的負向輸入端，差分放大電路的正向輸入端為設定信號輸入端，差分放大電路的輸出端連接調整電路的調整端，調整電路的輸出端連接反饋電阻的另一端。
[0008]進一步地，所述溫度補償電路包括第一電感、第二偏置電阻、二極管和第一電容，所述第一電感一端與第一偏置電阻連接、另一端與晶體管基極和振蕩選頻電路的輸入端連接，所述第二偏置電阻一端連接在第一偏置電阻與第一電感之間、另一端通過二極管接地，所述第一電容一端連接在第一偏置電阻與第二偏置電阻之間、另一端接地。
[0009]進一步地，所述振蕩選頻電路包括反饋電容、第二電容、激勵線圈、第三電容以及第二電感，所述反饋電容連接在所述晶體管的發射極和基極之間，所述第二電感的一端通過所述反饋電阻與晶體管的發射極連接、另一端接地，所述第二電容、激勵線圈和第三電容依次串聯，第二電容另一端連接晶體管基極，第三電容另一端接地。
[0010]進一步地，所述激勵線圈纏繞在所述無極燈表面，所述激勵線圈為螺旋形結構。[0011 ] 進一步地，還包括聲光調制器和數字信號處理器，所述微處理器第二控制端連接數字信號處理器輸入端，數字信號處理器輸出端連接聲光調制器的信號輸入端，聲光調制器通過數字信號處理器輸出的低頻信號對無極燈發出的光束進行光調制并將調制光輸出至光柵盤。
[0012]進一步地，所述光柵盤上沿圓周均勻間隔設有多個用于光束通過的光柵孔。
[0013]更進一步地，所述光柵盤中心設有轉動軸，所述電機輸出端與轉動軸連接，電機驅動轉動軸旋轉帶動光柵盤旋轉。
[0014]本實用新型的有益效果是:激勵電路中的溫度補償電路可使晶體管的激勵電流隨環境溫度的變化減小，從而減小了環境溫度的變化對無極燈輸出光強的影響;在晶體管的發射極串接一個反饋電阻，從而構成一個電流負反饋偏置穩定電路，當晶體管集電極和發射極的電流增大時，由于反饋電阻的存在，晶體管發射極電壓增加，晶體管集電極和晶體管發射極間的電壓變小，從而使晶體管基極電流減小，晶體管集電極和發射極的電流也減小，因而反饋電阻可穩定晶體管的靜態工作點，穩定無極燈輸出光強;采用電流穩定電路維持反饋電阻電流的動態穩定，可進一步提高反饋電阻的溫度補償效果。通過光柵盤、光接收元件將無極燈的發射光轉換成穩定的電信號，便于后續檢測，結構簡單，操作更方便，且對于原有的無極燈光路存在的發光不穩定缺陷，加入上述組合回路后，可以實現對無極燈發光光強的精確控制，使輸出光更穩定可靠。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構不意圖。
[0016]圖2為本實用新型激勵電路的示意圖。
[0017]圖3為本實用新型電流穩定電路的示意圖。
[0018]圖4為本實用新型光調制的原理圖。
[0019]圖5為本實用新型光柵盤的示意圖。
[0020]圖6為本實用新型光接收元件接收光束并產生電信號的示意圖。
[0021]圖7為本實用新型調整光柵盤旋轉速度后，光接收元件輸出電信號的示意圖。
[0022 ]圖中:1-無極燈;2-激勵電路;2.1 -濾波電路;2.2-放大電路;2.3_振蕩選頻電路；2.4-溫度補償電路;2.5-電流穩定電路;2.51-運算放大電路;2.52-差分放大電路;2.53-調整電路;3-光柵盤;3.1-光柵孔;3.2-轉動軸;4-光接收元件;5-微處理器;6-電機;7-聲光調制器;8-數字信號處理器。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本實用新型，但它們不對本實用新型構成限定。
[0024]如圖1所示，本實用新型的光處理系統，包括無極燈1、激勵無極燈產生穩定光束的激勵電路2、用于使無極燈發出的光束通過的光柵盤3、用于接收通過光柵盤的光束并產生電信號的光接收元件4、微處理器5和電機6，所述光接收元件4輸出端連接微處理器5的輸入端，所述微處理器5第一控制端連接電機6，電機6輸出端連接光柵盤3。
[0025]本實用新型采用激勵電路穩定無極燈的輸出光強，減小環境溫度的變化對無極燈輸出光強的影響，電路簡單、效果好。如圖2所示，激勵電路2包括濾波電路2.1、放大電路
2.2、振蕩選頻電路2.3、溫度補償電路2.4、反饋電阻R3和用于調整反饋電阻的電流動態穩定的電流穩定電路2.5，濾波電路2.1、放大電路2.2、振蕩選頻電路2.3依次連接。
[0026]濾波電路2.1為濾波電容Cl，所述濾波電容Cl的兩端分別與電源Ucc和地連接。放大電路2.2包括連接在濾波電路Cl和振蕩選頻電路2.3之間的晶體管Ql和第一偏置電阻Rl，所述第一偏置電阻Rl連接在晶體管Ql的集電極和基極之間，晶體管Ql的集電極連接電源。溫度補償電路2.4的一端與第一偏置電阻Rl連接、另一端與晶體管Ql基極和振蕩選頻電路2.3的輸入端連接，所述反饋電阻R3與晶體管Ql的發射極串聯，所述電流穩定電路2.5連接反饋電阻R3兩端。
[0027]振蕩選頻電路2.3包括反饋電容C2、第二電容C3、激勵線圈L1、第三電容C4以及第二電感L2，所述反饋電容C2連接在所述晶體管Ql的發射極和基極之間，所述第二電感L2的一端通過所述反饋電阻R3與晶體管Ql的發射極連接、另一端接地，所述第二電容C3、激勵線圈LI和第三電容C4依次串聯，第二電容C3另一端連接晶體管Ql基極，第三電容C4另一端接地。激勵線圈LI為由單根粗導線單層密繞而成的螺旋形結構，纏繞在所述無極燈I表面。激勵線圈LI采用單根粗導線單層密繞的方式制成、采用高頻介質材料做線圈骨架、線圈長度與線圈直徑的比值范圍為0.8?1.2，減少了能量損耗。
[0028]溫度補償電路2.4包括第一電感L3、第二偏置電阻R2、二極管Dl和第一電容C5，所述第一電感L3—端與第一偏置電阻Rl連接、另一端與晶體管Ql基極和振蕩選頻電路的輸入端連接，所述第二偏置電阻R2—端連接在第一偏置電阻Rl與第一電感L3之間、另一端通過二極管Dl接地，所述第一電容C5—端連接在第一偏置電阻Rl與第二偏置電阻R2之間、另一端接地。晶體管Ql的發射極和所述反饋電容C2的連接點與所述反饋電阻R3的一端連接，所述反饋電阻R3的另一端與所述第二電感L2連接。
[0029]本實用新型在晶體管Ql發射極串入反饋電阻R3，構成一個電流負反饋偏置穩定電路;在晶體管Ql基極回路接入溫度補償電路2.4，由于晶體管基極的溫度補償電路利用了晶體管和二極管相關參數的溫度特性，所以晶體管和二極管必需位于同一個溫區。上述溫度補償電路和反饋電阻對激勵電路的信號進行溫度補償，穩定激勵電路中的三極管的集電極中的電流不隨環境溫度的變化而變化。一方面，晶體管Ql基極的下偏置電路中串聯了一個與晶體管Ql位于同一溫區的二極管Dl，當環境溫度升高時，晶體管Ql的集極電流即激勵電流增大，從而導致晶體管Ql的激勵功率增大，而二極管Dl的正向壓降卻隨著溫度的升高而減小，因而二極管Dl的輸出電流也變小，這樣可平衡晶體管Ql的激勵電流，從而使晶體管Ql的激勵電流隨環境溫度的變化明顯減小，進而減小了環境溫度的變化對無極燈I輸出光強的影響。另一方面，通過在晶體管Ql的發射極串接一個反饋電阻R3，從而構成一個電流負反饋偏置穩定電路，當晶體管Ql集電極和發射極的電流增大時，由于反饋電阻R3的存在，晶體管Ql發射極電壓增加，晶體管Ql集電極和晶體管Ql發射極間的電壓變小，從而使晶體管Ql基極電流減小，晶體管Ql集電極和發射極的電流也減小，因而反饋電阻R3可穩定晶體管Ql的靜態工作點，從而使無極燈工作狀態更穩定。
[0030]如圖3所示，為調整反饋電阻R3電流動態穩定的電流穩定電路原理圖，包括采樣電阻R4、運算放大電路2.51、差分放大電路2.52和調整電路2.53，所述采樣電阻R4的一端連接反饋電阻R3的一端，采樣電阻R4的另一端連接運算放大電路2.51的反相輸入端，運算放大電路2.51的同相輸入端連接反饋電阻R3的一端，運算放大電路2.51的輸出端連接差分放大電路2.52的負向輸入端，差分放大電路2.52的正向輸入端為設定信號輸入端，差分放大電路2.52的輸出端連接調整電路2.53的調整端，調整電路2.53的輸出端連接反饋電阻的另一端。
[0031]激勵電路中流經反饋電阻R3的電流經采樣電阻R4，產生微弱的采樣電壓，經過由超低噪聲運算放大器U2組成的運算放大電路2.51同相放大，放大的電壓信號送往由差分放大器U3組成的差分放大電路2.52的負向輸入端。差分放大電路2.52把米樣電壓與正向輸入端的設定值電壓的差值進行放大，輸出到調整電路2.53的調整端，形成閉環反饋。若有某種情況使反饋電阻R3電流增加，則采樣電阻R4上的電壓增加，使同相放大電路2.51輸出電壓變大，差分放大電路2.52輸出電壓減小，調整電路2.53調整端電壓減小，調整電路2.53輸出電壓變低，使反饋電阻R3電流減小，從而維持了反饋電阻電流的動態穩定，反之亦然。可以看出，差分放大電路2.52的正相輸入端的設定值決定了反饋電阻R3電流的大小。若差分放大器U3正相輸入端電壓升高，即設定值升高，則調整電路2.53調整端電壓升高，調整電路2.5 3輸出電壓升高，反饋電阻R3電流增加，運算放大電路輸出增加，差分放大電路負相輸入端電壓升高，直到差分放大器U3正負端電壓相等，系統再次動態穩定。
[0032]采樣電阻若串聯在反饋電阻回路內，并由此檢測反饋電阻R3電流變化。因此，采樣電阻R4的穩定性將直接影響到電流穩定電路的性能，且采樣電阻還應有足夠大的功率，否則也會影響電流穩定電路的性能。在實際電路中選用大功率錳銅材料制成的精密電阻。運算放大器U2選用超低噪聲運放AD797，因為它處于閉環反饋的第一級，所以要盡量減小噪聲的影響。差分放大器U3選用高精度運放0P07，提供高精度的比較結果。
[0033]無極燈檢測時，無極燈I與光接收元件4雖然包裹在一密封空間內，但還是會有透光的，因此會受到陽光、燈光等光線的影響，故需對無極燈的發射光進行調制處理，如圖4所示，采用聲光調制器7和數字信號處理器8進行調整，所述微處理器5第二控制端連接數字信號處理器8輸入端，數字信號處理器8輸出端連接聲光調制器7的信號輸入端，聲光調制器7通過數字信號處理器8輸出的低頻信號對無極燈發出的光束進行光調制并將調制光輸出至光柵盤。無極燈I發射的光直接送至聲光調制器7中，與經微處理器5控制的數字信號處理器8輸出的低頻率信號進行光調制，調制后的光經光柵盤3后送至光接收元件4中。
[0034]如圖5所示，光柵盤3上沿圓周均勻間隔設有多個用于光束通過的光柵孔3.1，各個光柵孔3.1的形狀大小相同，并均勻的按圓周角分布在光柵盤上。所述光柵盤3中心設有轉動軸3.2，所述電機6輸出端與轉動軸3.2連接，電機6驅動轉動軸3.2旋轉帶動光柵盤3旋轉。光柵盤3在轉動軸的帶動下按照固定轉速關系的角速度旋轉，此時無極燈I發射的光經光柵孔后被光接收元件接收到，經光電轉化產生電信號輸送至處理器進行處理。
[0035]如圖6所示，當光接收元件4處沒有光照射時，A點處電路不導通，輸出電平與GND—致，即低電平；當無極燈I發射光通過光柵孔3.1照射到光接收元件上時，A點處電路導通，輸出電平接近于Ucc，即高電平。所以當無極燈I保持持續光照，光柵盤3按照某一角速度勻速傳動時，即光柵孔3.1按照相應的角速度讓無極燈發射的光通過或不通過，這樣在A點處將獲得頻率穩定的方波信號。
[0036]如果轉動軸的速度是勻速的，光柵盤3的角速度也是勻速的，那么無極燈I發射的光束經均勻刻于光柵盤3上的光柵孔3.1，到達光接收元件4后，所得以的方波信號的頻率是穩定的，一旦轉動軸3.2速度發生改變，微處理器5檢測到方波信號頻率的變化，即方波高低電平長度會出現變化，如圖7所示:當轉動軸3.2的速度變慢時，相應的轉動軸角速度也變慢，導致光柵盤3的角速度變慢，此時無極燈持續發射的光束通過光柵孔照射到光接收元件上的頻率將變低，導致圖6中A點輸出的方波信號頻率變低；同樣的道理，當轉動軸的速度變快時，相應的轉動軸角速度也變快，導致光柵盤的角速度變快，此時無極燈持續發射的光束通過光柵孔照射到光接收元件上的頻率將變高，導致圖6中A點輸出的方波信號頻率變高。微處理器通過對A點處方波信號的接收處理后作用于電機來調節轉動軸傳遞速度，即方波信號頻率變低(高)時，微處理器使電機功率變大(小)，進而使轉動軸速度變快(慢)。
[0037]本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
【主權項】
1.一種光處理系統，其特征在于:包括無極燈(I)、激勵無極燈產生穩定光束的激勵電路(2)、用于使無極燈發出的光束通過的光柵盤(3)、用于接收通過光柵盤的光束并產生電信號的光接收元件(4)、微處理器(5)和電機(6)，所述激勵電路(2)包括濾波電路(2.1)、放大電路(2.1)、振蕩選頻電路(2.3)、溫度補償電路(2.4)、反饋電阻R3和用于調整反饋電阻的電流動態穩定的電流穩定電路(2.5)，所述濾波電路(2.1)、放大電路(2.2)、振蕩選頻電路(2.3)依次連接，所述放大電路(2.2)包括晶體管Ql和第一偏置電阻Rl，所述第一偏置電阻Rl連接在晶體管Ql的集電極和基極之間，所述溫度補償電路(2.4)的一端與第一偏置電阻Rl連接、另一端與晶體管Ql基極和振蕩選頻電路(2.3)的輸入端連接，所述反饋電阻R3與晶體管Ql的發射極串聯，所述電流穩定電路(2.5)連接反饋電阻R3兩端;所述光接收元件(4)輸出端連接微處理器(5)的輸入端，所述微處理器(5)第一控制端連接電機(6)，電機(6)輸出端連接光柵盤(3)。2.根據權利要求1所述的一種光處理系統，其特征在于:所述電流穩定電路(2.5)包括采樣電阻R4、運算放大電路(2.51)、差分放大電路(2.52)和調整電路(2.53)，所述采樣電阻R4的一端連接反饋電阻R3的一端，采樣電阻R4的另一端連接運算放大電路(2.51)的反相輸入端，運算放大電路(2.51)的同相輸入端連接反饋電阻R3的一端，運算放大電路(2.51)的輸出端連接差分放大電路(2.52)的負向輸入端，差分放大電路(2.52)的正向輸入端為設定信號輸入端，差分放大電路(2.52)的輸出端連接調整電路(2.53)的調整端，調整電路(2.53)的輸出端連接反饋電阻R3的另一端。3.根據權利要求1所述的一種光處理系統，其特征在于:所述溫度補償電路(2.4)包括第一電感L3、第二偏置電阻R2、二極管Dl和第一電容C5，所述第一電感L3—端與第一偏置電阻Rl連接、另一端與晶體管Ql基極和振蕩選頻電路的輸入端連接，所述第二偏置電阻R2—端連接在第一偏置電阻Rl與第一電感L3之間、另一端通過二極管Dl接地，所述第一電容C5一端連接在第一偏置電阻Rl與第二偏置電阻R2之間、另一端接地。4.根據權利要求1所述的一種光處理系統，其特征在于:所述振蕩選頻電路(2.3)包括反饋電容C2、第二電容C3、激勵線圈L1、第三電容C4以及第二電感L2，所述反饋電容C2連接在所述晶體管Ql的發射極和基極之間，所述第二電感L2的一端通過所述反饋電阻R3與晶體管Ql的發射極連接、另一端接地，所述第二電容C3、激勵線圈LI和第三電容C4依次串聯，第二電容C3另一端連接晶體管基極，第三電容C4另一端接地。5.根據權利要求4所述的一種光處理系統，其特征在于:所述激勵線圈LI纏繞在所述無極燈(I)表面，所述激勵線圈為螺旋形結構。6.根據權利要求1所述的一種光處理系統，其特征在于:還包括聲光調制器(7)和數字信號處理器(8)，所述微處理器(5)第二控制端連接數字信號處理器(8)輸入端，數字信號處理器(8)輸出端連接聲光調制器(7)的信號輸入端，聲光調制器(7)通過數字信號處理器(8)輸出的低頻信號對無極燈發出的光束進行光調制并將調制光輸出至光柵盤(3)。7.根據權利要求1所述的一種光處理系統，其特征在于:所述光柵盤(3)上沿圓周均勻間隔設有多個用于光束通過的光柵孔(3.1)。8.根據權利要求1所述的一種光處理系統，其特征在于:所述光柵盤(3)中心設有轉動軸(3.2)，所述電機(6)輸出端與轉動軸(3.2)連接，電機驅動轉動軸旋轉帶動光柵盤旋轉。
【文檔編號】H05B37/02GK205491389SQ201620207579
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】周榮政
【申請人】江漢大學