一种机械光开关驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种机械光开关驱动装置，包括开关边沿提取电路、反相器电路、振荡器电路、整形和脉宽调节电路、开关控制电路、比例和加法电路、电流驱动电路，所述开关边沿提取电路、开关控制电路和反相器电路均与主控制器开关模块相连，所述反相器电路与开关控制电路连接，所述开关控制电路与整形和脉宽调节电路、振荡器电路依次相连，所述比例和加法电路与开关边沿提取电路、开关控制电路和电流驱动电路分别相连，所述电流驱动电路与机械光开关相连。本实用新型专利技术大大降低了工作期间光开关的发热量及功耗，延长了其使用寿命。延长了其使用寿命。延长了其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种机械光开关驱动装置


[0001]本技术涉及机械光开关
，更具体地说，特别涉及一种机械光开关驱动装置。

技术介绍

[0002]机械光开关主要包括两类，一类是光纤机械光开关，它是依靠光纤或者光学元件的移动使光路发生改变；另一类是自由空间机械光开关，它利用电磁和力学原理实现机械叶片的摆动或旋转达到完成光路开关的目的。在原子系统相关实验中，需要对入射激光进行时序控制实现光路的快速开启或关断。基于声光调制器件实现的光路偏转，虽然速度快，但存在一定的漏光现象，这对于精密光谱实验或应用，比如光钟，是非常致命的。基于电磁效应的机械光开关，因为存在机械碰撞和发热等现象，导致光开关的寿命又非常有限。针对机械光开关的使用寿命和开关速度问题，有必要开发一种机械光开关驱动装置。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种机械光开关驱动装置，以克服现有技术所存在的缺陷。
[0004]为了达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0005]一种机械光开关驱动装置，包括开关边沿提取电路、反相器电路、振荡器电路、整形和脉宽调节电路、开关控制电路、比例和加法电路、电流驱动电路，所述开关边沿提取电路、开关控制电路和反相器电路均与主控制器开关模块相连，所述反相器电路与开关控制电路连接，所述开关控制电路与整形和脉宽调节电路、振荡器电路依次相连，所述比例和加法电路与开关边沿提取电路、开关控制电路和电流驱动电路分别相连，所述电流驱动电路与机械光开关相连。
[0006]主控制器开关模块下传的开关信号分别输入开关边沿提取电路、反相器和开关控制电路，脉冲边沿提取电路负责提取主控制器开关模块下传开关信号的上升沿和下降沿，并输入比例和加法电路，反相器将该开关信号进行反向运算后输入开关控制电路的输入控制端，控制开关电路中模拟开关的工作状态；振荡器电路产生正弦波信号输入整形和脉宽调整电路进行整形，并输出脉宽可调的矩形波信号输入至开关控制电路的数据输入端；比例和加法电路负责将开关控制电路与开关边沿提取电路输入的信号进行比例和加法运算后，输出控制电压以调控电流驱动电路的输出电流。
[0007]与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术采用大驱动电流打开或关断光开关，以提高开关速度，然后采用低占空比的脉冲电流维持其开关状态，实验结果表明，采用本技术提出的机械光开关驱动装置大大降低了光开关的发热量，延长了其使用寿命，最终应用于空间站锶原子光钟，满足了使用要求。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1是本技术所述机械光开关驱动装置的功能框图。
[0010]图2是本技术中开关边沿提取电路原理图。
[0011]图3是本技术中反相器电路原理图
[0012]图4是本技术中振荡器电路原理图；
[0013]图5是本技术中整形和脉宽调节电路原理图。
[0014]图6是本技术中开关控制电路原理图。
[0015]图7是本技术中比例和加法电路和电流驱动电路原理图。
[0016]图8是本技术所述机械光开关驱动装置的PCB设计版图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本技术的优选实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0018]参阅图1所示，本实施例公开了一种机械光开关驱动装置，包括开关边沿提取电路、反相器电路、振荡器电路、整形和脉宽调节电路、开关控制电路、比例和加法电路、电流驱动电路，开关边沿提取电路、开关控制电路和反相器电路均与主控制器开关模块相连，反相器电路与开关控制电路连接，开关控制电路与整形和脉宽调节电路、振荡器电路依次相连，比例和加法电路与开关边沿提取电路、开关控制电路和电流驱动电路分别相连，电流驱动电路与机械光开关相连。
[0019]主控制器开关模块下传的开关信号分别输入开关边沿提取电路、反相器和开关控制电路，脉冲边沿提取电路负责提取主控制器开关模块下传开关信号的上升沿和下降沿，并输入比例和加法电路，反相器将该开关信号进行反向运算后输入开关控制电路的输入控制端，控制开关电路中模拟开关的工作状态；振荡器电路产生正弦波信号输入整形和脉宽调整电路进行整形，并输出脉宽可调的矩形波信号输入至开关控制电路的数据输入端；比例和加法电路负责将开关控制电路与开关边沿提取电路输入的信号进行比例和加法运算后，输出控制电压以调控电流驱动电路的输出电流。
[0020]参阅图2所示，所述开关边沿提取电路包括运算放大器U1、电阻R1
‑
R3、电阻R5、瓷片电容C3，所述瓷片电容C3连接在主控制器开关模块与运算放大器U1的同向输入端之间，所述电阻R5连接在运算放大器U1的同向输入端与地之间，所述电阻R2连接在运算放大器U2的反向输入端与地之间，所述电阻R1连接在运算放大器U1的反向输入端与输出端之间，所述电阻R3连接在运算放大器U1的输出端与比例和加法电路之间。运算放大器U1为TI公司的运算放大器OP27GS，主控制器开关模块输入的光开关信号经瓷片电容C3隔直后，输入同向比例运算放大器进行放大处理后输入至加法电路。
[0021]本实施例中，运算放大器U1供电电压为
±
15V，MOS管供电电压为
±
12V，基准电源
芯片电源电压为+5V。主控制器开关模块输入幅值为3.3V的光开关信号，一方面经开关边沿提取电路提出上升沿和下降沿脉冲，以维持当前机械光开关的工作状态，另一方面以同相和反相的形式输入模拟开关输入信号控制端，控制整形和脉宽调节电路输入的方波信号输出。其中，电阻R1＝R2＝R5＝10K、R3＝R17＝R24＝R25＝R26＝R27＝R28＝1K、R18＝100Ω，瓷片电容C3＝470nF。
[0022]参阅图3所示，所述反相器电路包括反相器芯片U6、电阻R17
‑
R18、电阻R24
‑
R28、瓷片电容C15，所述电阻R17连接在主控制器开关模块与反相器U6的第一路数据输入端(1A)之间，所述电阻R24连接在反相器U6的第二路数据输入端(2A)与地之间，所述电阻R25连接在反相器U6的第三路数据输入端(3A)与地之间，所述电阻R26连接在反相器U6的第四路数据输入端(4A)与地之间，所述电阻R27连接在反相器U6的第五路数据输入端(5A)与地之间，所述电阻R28连接在反相器U6的第六路数据输入端(6A)与地之间，所述电阻R18连接在反相器U6的第一路数据输出端(1Y)与开关控制电路之间，所述瓷片电容C15连接在反相器U6的电源输入引脚与地之间。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械光开关驱动装置，其特征在于：包括开关边沿提取电路、反相器电路、振荡器电路、整形和脉宽调节电路、开关控制电路、比例和加法电路、电流驱动电路，所述开关边沿提取电路、开关控制电路和反相器电路均与主控制器开关模块相连，所述反相器电路与开关控制电路连接，所述开关控制电路与整形和脉宽调节电路、振荡器电路依次相连，所述比例和加法电路与开关边沿提取电路、开关控制电路和电流驱动电路分别相连，所述电流驱动电路与机械光开关相连。2.根据权利要求1所述的机械光开关驱动装置，其特征在于：所述开关边沿提取电路包括运算放大器U1、电阻R1
‑
R3、电阻R5、瓷片电容C3，所述瓷片电容C3连接在主控制器开关模块与运算放大器U1的同向输入端之间，所述电阻R5连接在运算放大器U1的同向输入端与地之间，所述电阻R2连接在运算放大器U2的反向输入端与地之间，所述电阻R1连接在运算放大器U1的反向输入端与输出端之间，所述电阻R3连接在运算放大器U1的输出端与比例和加法电路之间。3.根据权利要求1所述的机械光开关驱动装置，其特征在于：所述反相器电路包括反相器芯片U6、电阻R17
‑
R18、电阻R24
‑
R28、瓷片电容C15，所述电阻R17连接在主控制器开关模块与反相器U6的第一路数据输入端之间，所述电阻R24连接在反相器U6的第二路数据输入端与地之间，所述电阻R25连接在反相器U6的第三路数据输入端与地之间，所述电阻R26连接在反相器U6的第四路数据输入端与地之间，所述电阻R27连接在反相器U6的第五路数据输入端与地之间，所述电阻R28连接在反相器U6的第六路数据输入端与地之间，所述电阻R18连接在反相器U6的第一路数据输出端与开关控制电路之间，所述瓷片电容C15连接在反相器U6的电源输入引脚与地之间。4.根据权利要求1所述的机械光开关驱动装置，其特征在于：所述振荡器电路包括运算放大器U3A、二极管D1
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D2、电阻R7、电阻R8、电阻R12、电阻R13、瓷片电容C7和瓷片电容C8，所述瓷片电容C7与电阻R12并联后连接在运算放大器U3A的同向输入端与地之间，所述瓷片电容C8与电阻R13串联后连接在运算放大器U3A的同向输入端与输出端之间，所述电阻R9连接在运算放大器U3A的反向输入端与地之间，所述电阻R7与电阻R8串联后连接在运算放大器U3A的反向输入引脚与输出引脚之间，所述二极管D1、二极管D2分别与电阻R8并联后连接在电阻R7与运算放大器U3A输出端之间，所述运算放大器U3A输出端连接整形和脉冲宽度调节电路。5.根据权利要求1所述的机械光开关驱动装置，其特征在于：所述整形和脉冲宽度调节电路包括运算放大器U3B、比较器U4、基准源芯片U5、电阻R10
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R11、电阻R14
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R16、瓷片电容C9
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C14，所述电阻R10串联在运算放大器U3A输出端与运算放大器U3B的同向输入端之间，所述电阻R11连接在运算放大器U3B的同向输入端与地之间，所述运算放大器U3B的反向输入端与输出端相连，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云，邹宏新，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：