一种基于PLC的干涉条纹测波长实验设备制造技术

本实用新型专利技术公开了基于PLC的干涉条纹测波长实验设备，光路操作板上依次设有光路机构、丝杆滑块机构和人机交互机构，丝杆滑块机构包括支架、步进电机、丝杆和旋转编码器，丝杆安装在支架上，丝杆的一端与步进电机的输出轴连接，另一端与旋转编码器连接，支架内设有导轨，丝杆上套装有与导轨配合滑动的滑块，在滑块上设有与光路机构配合的动镜，人机交互机构包括第一数据显示模块、第二数据显示模块、操作按钮和控制器；固定板上安装有电源模块、电机驱动器、降压模块、数码管译码器和接线端子排。实验装置移动的精度高，操作方便，光敏传感器计数避免损伤人眼，通过PLC计算简化实验和计算过程，满足实验精度的要求并且实验数据处理速度快。

An experimental device for interferometric fringe wavelength measurement based on PLC

The utility model discloses an experimental device for measuring wavelength of interference fringes based on PLC. The optical circuit operating board is successively provided with an optical path mechanism, a screw slider mechanism and a human-computer interaction mechanism. The screw slider mechanism includes a support, a stepping motor, a screw rod and a rotary encoder. The screw rod is installed on the support, one end of the screw rod is connected with the output shaft of the stepping motor, and the other end is connected with the rotary encoder. The support is equipped with a guide rail, the screw rod is equipped with sliding blocks matching with the guide rail, and the slider is equipped with a moving mirror matching with the optical mechanism. The human-computer interaction mechanism includes the first data display module, the second data display module, the operation button and the controller. The fixing plate is equipped with a power module, a motor driver, a step-down module, a digital tube decoder and a terminal row. The experimental device has the advantages of high moving precision, easy operation, avoiding eye damage by counting photosensitive sensors, simplifying the experiment and calculation process by PLC calculation, meeting the requirements of experimental accuracy and fast data processing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PLC的干涉条纹测波长实验设备
本技术属于实验教学设备
，尤其是涉及一种基于PLC的干涉条纹测波长实验设备。
技术介绍
迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。若观察到干涉条纹移动一条，便是平面反射镜的动臂移动量为入射光波长的一半，等效于两平面反射镜间的空气膜厚度改变量为入射光波长的一半。传统的迈克尔逊干涉实验的测量方法是转动螺旋测微器驱动仪器的动镜位置从而改变干涉光的光程差使等倾干涉的圆环形条纹不断从中心“吐出”或向中心“吞进”现象，通过记录干涉的圆环形条纹的吞吐变化次数和相应移动动镜的位移量，再通过复杂的逐差法等数据处理得出测量结果。人工操作一般需要统计上百次干涉环的吞吐变化，这种测量技术方法操作步骤繁琐，且人为计数的稳定度不高，容易造成误差；另外，测量时处于偏暗环境中，而干涉实验需要实验人员用眼睛直接注视着两束激光来调出干涉条纹，之后再观察并统计条纹变化数，人眼将相干光聚焦于视网膜，当光强超过一定数值后对视网膜会有损伤作用，对人眼形成一定的伤害和刺激。目前，实验中一般都是用手旋转鼓轮以使干涉条纹变化，但是由于人为转动手轮易出现手抖或不稳定的情况，并且仪器的传动部件间存在配合间隙，导致仪器存在空程差，影响仪器的计数和测量结果不准确，具有局限性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构简单、传动驱动稳定、计数操作便利、测量准确性高的基于PLC的干涉条纹测波长实验设备。本技术的技术方案如下：一种基于PLC的干涉条纹测波长实验设备，包括光路机构，所述光路机构包括光源发射器、分光板、反射镜、光圈投影板和动镜，所述光路机构安装在光路操作板，所述光路操作板还安装有丝杆滑块机构和人机交互机构；所述动镜安装在所述丝杆滑块机构上以用于带动所述动镜实现移动；所述光圈投影板上安装有光敏传感器以用于感应投射在所述光圈投影板上的光环信号。所述人机交互机构包括第一数据显示模块、第二数据显示模块、操作按钮和控制器，所述控制器与所述第一数据显示模块、第二数据显示模块和操作按钮电连接，所述控制器与光敏传感器和丝杆滑块机构的驱动电机电连接，所述控制器读取光敏传感器的信号，控制丝杆滑块机构的驱动电机运行以带动动镜移动。在上述技术方案中，所述丝杆滑块机构包括支架、步进电机、丝杆和旋转编码器，所述丝杆安装在支架上，所述丝杆的一端与所述步进电机的输出轴连接，另一端与所述旋转编码器连接，所述支架内设有导轨，所述丝杆上套装有与所述导轨配合滑动的滑块。在上述技术方案中，所述实验设备包括固定板，所述固定板上安装有电源模块、电机驱动器、降压模块、数码管译码器和接线端子排，所述电源模块与所述电机驱动器、降压模块、数码管译码器和接线端子排电连接，其中：电源模块，用于为光敏传感器与电机驱动器供电，为24V直流开关电源模块；电机驱动器，用于驱动步进电机转动；降压模块，用于将电源模块供应的直流电24V电压降低为5V，为光敏传感器和电机驱动器的VCC端供电；数码管译码器包括第一译码器模块和第二译码器模块，第一译码器模块，用于驱动第一数据显示模块运行；第二译码器模块，用于驱动第二数据显示模块运行；在上述技术方案中，所述操作按钮包括：装置启动按钮，用于启动实验装置；装置关闭按钮，用于关闭实验装置；电机正转按钮，用于控制电机正转；电机反转按钮，用于控制电机反转；第一切换显示按钮，用于切换至显示光环个数；第二切换显示按钮，用于切换至显示波长；第三切换显示按钮，用于切换至滑块移动的距离。在上述技术方案中，所述固定板上还安装有：第一译码器模块，用于驱动第一数据显示模块运行；第二译码器模块，用于驱动第二数据显示模块运行；所述控制器通过第一译码器模块与第一数据显示模块连接，所述控制器通过第二译码器模块与所述第二数据显示模块连接。在上述技术方案中，所述实验设备为一箱体，所述箱体的一侧铰接一箱盖，所述光路操作板与固定板安装在所述箱体内。在上述技术方案中，所述旋转编码器通过联轴器与所述丝杆连接。在上述技术方案中，所述丝杆的螺距为1mm。在上述技术方案中，所述固定板通过连接柱与光路操作板连接。在上述技术方案中，所述箱体的侧面设有插口，用于与外部的电源连接。本技术具有的优点和积极效果是：1.步进电机驱动滑块精准地前后移动，并配合旋转编码器测量滑块的位移和速度，不需要人员手动以调节干涉条纹，实验的精度高。2.光圈投影板与光敏传感器配合，避免人眼全程注视实验过程，不会损伤实验人员的眼睛。3.全程显示干涉光环的数据，并且通过PLC的内部运算，直观显示出PLC运算出来的结果，能够与实验人员计算的结果进行比较，在实验中及时发现问题。附图说明图1是本技术的基于PLC的干涉条纹测波长实验设备的结构示意图；图2是本技术的基于PLC的干涉条纹测波长实验设备的电路结构示意图；图3是本技术的基于PLC的干涉条纹测波长实验设备的端子连接图；图4是本技术中固定板的结构示意图；图5是本技术中丝杆滑块机构的结构示意图。图中：1、箱体2、光路操作板3、光源发射器4、箱盖5、分光板6、反射镜7、动镜8、步进电机9、第一数据显示模块10、控制器11、第二数据显示模块12、插口14、装置启动按钮15、装置关闭按钮16、电机正转按钮17、电机反转按钮18、第一切换显示按钮19、第二切换显示按钮20、第三切换显示按钮21、滑块22、旋转编码器23、光圈投影板24、光敏传感器25、固定板26、电机驱动器27、降压模块28、接线端子排29、第一译码器模块30、第二译码器模块31、电源模块33、丝杆36、支架具体实施方式以下结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，并不用于限定本技术，决不限制本技术的保护范围。实施例1如图1、图2、图4、图5所示，本技术的基于PLC的干涉条纹测波长实验设备，包括箱体1和安装在箱体1上的箱盖4，箱体内由上至下依次设置有光路操作板2和固定板25；在光路操作板2上由左至右依次设有光路机构、丝杆滑块机构和人机交互机构。上述光路机构通过螺丝安装在光路操作板2上，光路机构包括光源发射器3、分光板5、反射镜6、光圈投影板23和光敏传感器24，光源发射器3设置在分光板5的后方，反射镜6设置在光源发射器3的右侧，光圈投影板23设置在光源发射器3的左侧以用于接收光源发射器3的投射的光环，光敏传感器24设置在光圈投影板23上以用于感应光环的信号；上述丝杆滑块机构包括支架36、步进电机8、丝杆33(丝杆33的螺距为1mm)和旋转编码器22，丝杆33安装在支架36上，丝杆33的一端与步进电机8的输出轴连接，另一端与旋转编码器22连接，旋转编码器22通过联轴器与丝杆33连接，且丝杆33与旋转编码器22的轴心相同，旋转编码器22每旋转一周可产生2500个脉冲，其实验精度高；支架36内设有导轨，丝杆33上套装有与导轨配合滑动的滑块21，在滑块21上设有与光路机构配合的动镜7；上述人机交互机构包括：第一数据显示模块9、第二数据显示模块11、操作按钮和PLC控制器10，PLC控制器10与第一数据显示模块9、第二数据显示模块11和操本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PLC的干涉条纹测波长实验设备，包括光路机构，所述光路机构包括光源发射器(3)、分光板(5)、反射镜(6)、光圈投影板(23)和动镜(7)，其特征在于：所述光路机构安装在光路操作板(2)，所述光路操作板(2)还安装有丝杆滑块机构和人机交互机构；所述动镜(7)安装在所述丝杆滑块机构上以用于带动所述动镜(7)实现移动；所述光圈投影板(23)上安装有光敏传感器(24)以用于感应投射在所述光圈投影板(23)上的光环信号；所述人机交互机构包括第一数据显示模块(9)、第二数据显示模块(11)、操作按钮和控制器(10)，所述控制器(10)与所述第一数据显示模块(9)、第二数据显示模块(11)和操作按钮电连接，所述控制器(10)与光敏传感器(24)和丝杆滑块机构的驱动电机电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC的干涉条纹测波长实验设备，包括光路机构，所述光路机构包括光源发射器(3)、分光板(5)、反射镜(6)、光圈投影板(23)和动镜(7)，其特征在于：所述光路机构安装在光路操作板(2)，所述光路操作板(2)还安装有丝杆滑块机构和人机交互机构；所述动镜(7)安装在所述丝杆滑块机构上以用于带动所述动镜(7)实现移动；所述光圈投影板(23)上安装有光敏传感器(24)以用于感应投射在所述光圈投影板(23)上的光环信号；所述人机交互机构包括第一数据显示模块(9)、第二数据显示模块(11)、操作按钮和控制器(10)，所述控制器(10)与所述第一数据显示模块(9)、第二数据显示模块(11)和操作按钮电连接，所述控制器(10)与光敏传感器(24)和丝杆滑块机构的驱动电机电连接。2.根据权利要求1所述的干涉条纹测波长实验设备，其特征在于：所述丝杆滑块机构包括支架(36)、步进电机(8)、丝杆(33)和旋转编码器(22)，所述丝杆(33)安装在支架(36)上，所述丝杆(33)的一端与所述步进电机(8)的输出轴连接，另一端与所述旋转编码器(22)连接，所述支架(36)内设有导轨，所述丝杆(33)上套装有与所述导轨配合滑动的滑块(21)。3.根据权利要求2所述的干涉条纹测波长实验设备，其特征在于：所述实验设备包括固定板(25)，所述固定板(25)上安装有电源模块(31)、电机驱动器(26)和降压模块(27)，所述电源模块(31)与所述电机驱动器(26)、降压模块(27)电连接，所述电机驱动器(26)用于驱动步进电机(8)的运行，所述降压模块(27)用于将...

【专利技术属性】
技术研发人员：左颖，李名博，任子昂，丁允贺，张安国，黄国祯，张俊楠，张邦，
申请(专利权)人：天津农学院，
类型：新型
国别省市：天津,12