[其他]锁相步进电机控制的光调制器

说明书

本发明涉及机械遮光器系统，其中电机按准确频率驱动一个开关轮，特别介绍这种机械遮光器中的电机驱动系统，这种遮光器可以用于可能出现的自动折射系统。

许多科学实验是基于被观察系统对光的响应。在这些实验中非常需要与测量该系统对光的响应相同步地用光照射被测系统。这种科学实验的一个例子是人眼对光的反应。在这个系统中，看到特殊场景时人的脑电波可能是低电平信号;因此，光源/电机驱动的系统必须有最小噪声。此外，检测人看到一个特殊场景的脑电波时，该特殊场景必须按低于7赫的速率变换，这样指示看到这种变化场景的脑电波的频率低于α波的典型低限。转换场景的典型速率为6赫。

现有的技术试图产生这种需要的场景转换，而同时又能使得由电机驱动系统所产生的噪声降到最低限度。然而，现有的技术受到许多因素的限制，例如，不能跟踪外部信号，电机驱动系统产生相关噪声等等。本发明所提供的装置不受这些因素的限制。

本发明的基本目的是提供一种锁相环电机控制，它的噪声很小，并与电机运动同步，而且噪声幅度不变。

为此，本发明的电机控制光调制器包括：按照参考信号和比较信号产生频率低于7赫的缓变电压信号的装置;一个压控振荡器，该振荡器适于接收上述产生装置的输出信号并输出按照上述电压信号变化频率的信号脉冲;上述信号脉冲的计数装置，该计数装置适于接收上述压控振荡器的输出信号并对应上述信号脉冲的数目输出计数信号;按照上述计数信号产生上述比较信号的装置;产生4相信号的装置，该信号具有随上述计数信号变化的8种状态;以及一个步进电机，该电机接收上述4相信号并按照上述4相信号驱动上述光调制器。

在本发明的最佳实施例中，一个相位比较电路用于接收参考信号和比较信号。该相位比较电路的输出信号馈到RC低通滤波器，而该滤波器的输出信号则送到压控振荡器，以产生一个频率随该RC滤波器的输出信号变化的信号。一个二进制计数器对压控振荡器输出信号的变化进行计数，并产生代表这个变化次数的信号。计数器电路对这个二进制计数器所产生的信号之一的变化进行计数，并在这些信号到达规定个数之后输出一个与比较信号对应的计数信号。一个存储器电路接收该二进制计数器的输出信号并按照这个二进制计数器的输出信号产生一个8状态葛莱码。该存储器电路的输出信号驱动与步进电机相连的许多晶体管，该步进电机有4相绕组和一个安有斩光轮的驱动轴。

本发明的最佳实施例将以举例的方式，参照附图加以叙述，其中：

图1A-1D说明本申请人以前曾提出的几种斩光轮驱动系统。

图2是本发明提供的一种锁相步进电机控制光调制器的最佳实例的方框图;

图3是图2所示系统的一个最佳实例的线路图;

图4表示随机只读存储器中的编码。它提供了为产生8步、4相步进电机的驱动信号的数据;

图5为本发明所提供的锁相步进电机控制的光调制器的一个应用的方框图。

参照图1A，本申请人起初选用一个交流电机10来驱动斩光轮15。斩光轮15上可印有待转换并由人来观察的特殊图案。这种交流电机的噪声级不变，因而可以从观察系统的测量结果中扣除。这样的噪声特性恰好符合需要。然而，这种交流电机只能在某个频率工作，而不能跟踪外部信号源的频率。不能跟踪外部信号源是一个主要的缺点，因为在测量人对图形交换的响应时，人的眼睛也检测到荧光灯的闪烁，而这种闪烁的频率是电源频率60赫的某个倍数。因此，需要使特定图案的转换速率以及人对该图案的感觉与外部信号源（例如频率为60赫的电源）同步。这样，就可以从测量信号中扣除头上的荧光灯所产生的噪声。

图1B为本申请人提出的第二种提供图形转换速率的装置。这第二种方法采用直流电机20，并且能改变斩光轮15转动的频率。和第一种方法一样，这种方法也不能跟踪外部信号源。这种方法还有另一个缺点，即在电机的炭刷滑过整流器的狭缝时，直流电机产生振幅起伏的相关噪声。由于这种噪声的振幅不是恒定的，因而不可能按这种噪声校准表示人对转换图形响应的脑电波测量值。

为了提供跟踪外部信号源的能力，本申请人又提出一个如图1C所示的另一个系统。这个系统使用一个锁相环（PLL）来控制直流电机25，驱动斩光轮15的频率是可变的，并且能跟踪外部信号源。然而，这种系统会由于炭刷滑过整流器的狭缝而产生振幅起伏的相关噪声。因此，和图1B所示系统一样，这种噪声也不能从测得的脑电波中扣除。