1.本发明涉及光纤夹具，尤其涉及一种自动控制光纤电磁夹具的系统及方法。


背景技术：

2.光纤因其体积微小、抗电磁干扰、成本低廉，在光学传感和光纤通信中发挥了举足轻重的作用。光纤夹具作为固定光纤的器件也有着不可忽视的作用，然而在一些应用场景中，光纤夹具操作时很不方便。传统的光纤夹具采用磁铁的吸引力来固定光纤，由于磁铁的磁力是天然存在的且冲击力大，不能完全自主自动控制夹具的吸附，如果应力较大则可能折断光纤。而且现有的光纤夹具在使用过程中需要频繁打开和关闭上顶盖，然后重新放置和夹持光纤，长时间使用费时费力。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种自动控制光纤电磁夹具的系统及方法，可自动控制电磁铁对光纤进行夹持。
4.本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种自动控制光纤电磁夹具的系统，包括控制电路以及光纤电磁夹具，所述控制电路连接控制所述光纤电磁夹具。
5.进一步地，所述控制电路包括电源模块、单片机模块和开关模块，所述电源模块连接至所述单片机模块以及所述光纤电磁夹具，所述单片机模块通过所述开关模块连接至所述光纤电磁夹具，以通过控制所述开关模块的通断来向所述光纤电磁夹具提供电能。
6.进一步地，所述单片机模块上具有第一接地引脚、第二接地引脚、信号输入引脚和信号输出引脚，所述单片机模块的第一接地引脚连接至所述电源模块的负极，所述单片机模块的第二接地引脚连接至所述开关模块的源极，所述单片机模块的信号输入引脚连接至上位机，以从所述上位机处接收控制指令，所述单片机模块的信号输出引脚连接至所述开关模块的栅极，以向所述开关模块发送脉冲信号；所述光纤电磁夹具内的电磁铁上的正极连接至所述电源模块的正极，所述光纤电磁夹具内的电磁铁上的负极连接至所述开关模块的漏极。
7.进一步地，当所述开关模块从所述单片机模块处接收到高电平脉冲时，所述开关模块的源极和漏极内部导通，所述电源模块、单片机模块、开关模块以及所述光纤电磁夹具之间形成闭合回路，所述光纤电磁夹具通电；当所述开关模块从所述单片机模块处接收到低电平脉冲时，所述开关模块的源极和漏极内部断开，所述电源模块、单片机模块、开关模块以及所述光纤电磁夹具无法形成闭合回路，所述光纤电磁夹具断电。
8.进一步地，所述单片机模块的信号输出引脚与所述开关模块的栅极之间串联有第一电阻。
9.进一步地，所述电源模块的正极与所述开关模块的漏极之间串联有第二电阻。
10.一种自动控制光纤电磁夹具的方法，包括如下步骤：
步骤一、连接好所述光纤电磁夹具的控制电路；步骤二、编写好控制所述光纤电磁夹具的计算机程序，并设置好所述光纤电磁夹具的控制参数；步骤三、将所述光纤放置在所述光纤电磁夹具中；步骤四、将所述控制电路连接至上位机，并启动所述控制电路；步骤五、运行所述计算机以通过所述控制电路程序自动控制所述光纤电磁夹具夹住所述光纤；步骤六、关闭所述计算机程序，并将所述光纤从所述光纤电磁夹具内取出。
11.进一步地，在步骤二中，在所述上位机中通过labview软件编写好所述计算机程序，并设置所述控制参数，以供所述上位机执行所述计算机程序对所述单片机模块进行控制，进而对所述光纤电磁夹具进行控制。
12.进一步地，在步骤三中，先将所述光纤放置在所述光纤电磁夹具的底座的第一凹槽内，然后手动将所述顶盖转向所述底座以合上所述光纤电磁夹具，使得所述光纤在所述光纤电磁夹具内呈绷直状态。
13.进一步地，在步骤五中，通过调整所述电源模块的电压大小，进而调整所述电源模块输出的电流大小，以控制所述光纤电磁夹具对所述光纤的夹持力度。
14.本发明具有如下有益效果：本案提供了一种通过外部电路自动控制吸附的光纤电磁夹具，通过所述电磁铁驱动所述顶盖盖合于所述底座上，不仅能自动控制夹紧及松弛，而且还能自动调节夹持力度，克服了现有的光纤夹具不能自动控制夹紧及松弛，而且不能调节夹持力度的不足，并且能与现有的光纤夹具统一安装配套使用。
附图说明
15.图1为本发明提供的光纤电磁夹具的示意图；图2为本发明提供的自动控制光纤电磁夹具的系统的原理框图；图3为本发明提供的自动控制光纤电磁夹具的方法的步骤框图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
17.实施例一如图1所示，一种自动控制吸附的光纤电磁夹具，包括相对设置的底座1和顶盖2，所述底座1上设置有电磁铁5，所述顶盖2上设置有铁磁元件，所述电磁铁5与所述铁磁元件相对应；所述电磁铁5通电后可产生吸附所述铁磁元件的磁场，进而使所述顶盖2向所述底座1移动以将所述顶盖2盖合在所述底座1上，以夹住位于所述底座1和顶盖2之间的光纤。
18.所述底座1和顶盖2即可为铝等非铁磁材质，也可以为不锈钢等铁磁材质；所述电磁铁5可以但不限于为直流吸盘式电磁铁5或失电型电磁铁5。
19.所述底座1和顶盖2的一端相铰接，所述电磁铁5设置于所述底座1的另一端上且朝向所述顶盖2，所述铁磁元件设置于所述顶盖2的另一端上且朝向所述底座1。
20.所述底座1的顶部一端上相对设置有两铰接块15，所述铰接块15内开设有铰接孔16；所述顶盖2的一端上设置有铰接轴17，所述顶盖2的一端设置于两铰接块15之间，且所述
铰接轴17插入两铰接块15的铰接孔16内，以使所述顶盖2上设置所述铁磁元件的一端可以所述铰接轴17为中心进行摆动。
21.所述底座1的顶部开设有一容置槽4，所述电磁铁5置于所述容置槽4内，所述电磁铁5的一侧面从所述容置槽4的一侧露出至所述底座1外，以从该露出的侧面处引一通电线电接至外部的驱动装置；所述底座1在至少一侧面上还开设有与所述容置槽4相连通的水平螺纹孔10，所述水平螺纹孔10内拧入有水平螺钉11，以通过拧入的水平螺钉11将所述电磁铁5固定在所述容置槽4内。
22.所述铁磁元件包括一贴片8，所述贴片8设置于所述顶盖2朝向所述底座1的一侧上，且可相对靠近或远离所述顶盖2，进而调节所述顶盖2在盖合于所述底座1上后与所述底座1之间的间隙大小，以适应于夹持不同直径大小的光纤。
23.所述顶盖2上开设有一垂直螺纹孔6；所述铁磁元件还包括垂直螺钉7，所述垂直螺钉7拧入所述垂直螺纹孔6内，其一端穿出所述垂直螺纹孔6与所述贴片8相连接，另一端穿出所述垂直螺纹孔6形成头部；所述垂直螺钉7的头部上开设有与螺丝刀相适配的刀槽。
24.所述铁磁元件可通过调节所述垂直螺钉7拧入所述垂直螺纹孔6内的圈数来调节所述贴片8与所述顶盖2之间的距离。本实施例中，所述膨大头部7上的刀槽为六角槽，在具体实现时，也可采用常规的一字槽或十字槽等。
25.所述贴片8的横截面大于所述垂直螺钉7的横截面，以提高所述电磁铁5对所述铁磁元件的吸附面积，提高电磁吸附力。
26.所述垂直螺纹孔6和水平螺纹孔10可以但不限于为m2-m4螺纹的孔，所述水平螺钉11和垂直螺钉7可以但不限于为m2-m4螺钉，所述贴片8可以但不限于为铁或不锈钢等铁磁材质。本实施例中，所述贴片8为一方形铁片。
27.所述底座1的顶部在两端之间开设用于放置所述光纤的第一长槽，所述第一长槽的延伸方向与所述底座1的两端连线相垂直，所述顶盖2的底部在两端之间开设有与所述第一长槽相对应的第二长槽；当所述顶盖2盖合于所述底座1上时，所述第二长槽盖合于所述第一长槽上。
28.在使用时，先将所述光纤放置于所述第一长槽上，再向所述电磁铁5通电，以将所述顶盖2吸附盖合于所述底座1上，使所述光纤被夹持于所述第一长槽和第二长槽所形成的夹持空间内。
29.所述第一长槽的横截面呈v形，所述第二长槽的横截面呈u形可以夹持直径在80-500μm范围内的光纤。
30.其中，所述第二长槽内设置有一缓冲垫条14，当所述顶盖2盖合于所述底座1上时，所述缓冲垫条14压合在所述第一长槽内的光纤上，以对压合应力进行缓冲，避免夹断所述光纤。
31.所述缓冲垫条14可以为橡胶垫条14、海绵垫条14或泡沫垫条14，直径在80-500μm范围内，与所述光纤的直径相适应。
32.所述底座1上包括至少一固定部，用于与外部平台连接固定；所述固定部包括设置于所述底座1的底部上的长条凸体18以及设置于所述底座1的两侧上的连接凸块3，所述长条凸体18用于嵌入所述外部平台上与之对应的长条凹槽内，所述连接凸块3用于通过螺钉垫片与所述外部平台连接固定。
33.所述长条凸体18的长度为1-10mm。
34.实施例二如图2所示，一种自动控制光纤电磁夹具的系统，包括控制电路以及实施例一所述的光纤电磁夹具，所述控制电路连接控制所述光纤电磁夹具内的电磁铁5产生磁场。
35.所述控制电路包括电源模块、单片机模块和开关模块，所述电源模块连接至所述单片机模块以及所述光纤电磁夹具内的电磁铁5，所述单片机模块通过所述开关模块连接至所述光纤电磁夹具内的电磁铁5，以通过控制所述开关模块的通断来向所述光纤电磁夹具内的电磁铁5提供电能。
36.具体的，所述单片机模块上具有第一接地引脚gnd1、第二接地引脚gnd2、信号输入引脚usb和信号输出引脚pwn，所述单片机模块的第一接地引脚gnd1连接至所述电源模块的负极，所述单片机模块的第二接地引脚gnd2连接至所述开关模块的源极s，所述电源模块的负极与所述开关模块的源极s通过所述单片机模块内的接地线路相导通；所述单片机模块的信号输入引脚usb连接至上位机，以从所述上位机处获取电能供应及控制信号，所述单片机模块的信号输出引脚pwn连接至所述开关模块的栅极g，以向所述开关模块发送脉冲信号；所述光纤电磁夹具内的电磁铁5上的正极连接至所述电源模块的正极，所述光纤电磁夹具内的电磁铁5上的负极连接至所述开关模块的漏极d。
37.当所述开关模块从所述单片机模块处接收到高电平脉冲时，由于所述开关模块的源极d通过所述单片机模块接地，源极d电压为0v，所述开关模块的源极d和栅极g之间的电压差达到阈值而使所述开关模块的源极s和漏极d内部导通，所述电源模块、单片机模块、开关模块以及所述光纤电磁夹具内的电磁铁5之间形成闭合回路，所述光纤电磁夹具内的电磁铁5通电以将所述光纤夹住；当所述开关模块从所述单片机模块处接收到低电平脉冲时，所述开关模块的源极d和栅极g之间的电压差低于阈值而使所述开关模块的源极s和漏极d内部断开，所述电源模块、单片机模块、开关模块以及所述光纤电磁夹具内的电磁铁5之间无法形成闭合回路，所述光纤电磁夹具内的电磁铁5断电以将所述光纤松开。
38.所述单片机模块的信号输出引脚pwn与所述开关模块的栅极g之间串联有第一电阻，所述电源模块的正极与所述开关模块的漏极d之间串联有第二电阻。
39.本实施例中，所述电源模块为直流电源，所述开关模块为mos管，所述单片机模块为arduino mega开发板。
40.实施例三如图3所示，一种自动控制光纤电磁夹具的方法，应用于实施例二所述的系统中，包括如下步骤：步骤一、连接好所述光纤电磁夹具的控制电路。
41.如实施例二所述，所述控制电路包括电源模块、单片机模块和开关模块，所述单片机模块上具有第一接地引脚gnd1、第二接地引脚gnd2、信号输入引脚usb和信号输出引脚pwn，所述单片机模块的第一接地引脚gnd1连接至所述电源模块的负极，所述单片机模块的第二接地引脚gnd2连接至所述开关模块的源极s，所述单片机模块的信号输入引脚usb连接至上位机，所述单片机模块的信号输出引脚pwn连接至所述开关模块的栅极g；所述光纤电磁夹具内的电磁铁5上的正极连接至所述电源模块的正极，所述光纤电磁夹具内的电磁铁5上的负极连接至所述开关模块的漏极d。
42.在该步骤一中，连接所述光纤电磁夹具的控制电路指的是将所述电源模块、单片机模块和开关模块的各个引脚按上述顺序依次连接，以保证电路能正常通路。
43.步骤二、编写好控制所述光纤电磁夹具的计算机程序，并设置好所述光纤电磁夹具的控制参数。
44.在该步骤二中，在所述上位机中通过labview软件编写好所述计算机程序，并设置所述控制参数，以供所述上位机执行所述计算机程序对所述单片机模块进行控制，进而对所述光纤电磁夹具进行控制。
45.所述控制参数指的是所述单片机模块控制所述开关模块内部导通及断开的相关参数，如所述开关模块内部导通及断开的时长、导通和断开之间的延迟时间等，令所述光纤电磁夹具内的电磁铁5自动通断电，以使所述光纤电磁夹具自动夹住或松开所述光纤。
46.步骤三、将所述光纤放置在所述光纤电磁夹具中。
47.在该步骤三中，先将所述光纤放置在所述光纤电磁夹具的底座1的第一凹槽12内，然后手动将所述顶盖2转向所述底座1以合上所述光纤电磁夹具，使得所述光纤在所述光纤电磁夹具内呈绷直状态，以防止所述光纤随意晃动。
48.步骤四、将所述控制电路连接至上位机，并启动所述控制电路。
49.在该步骤四中，打开所述电源模块、按下所述单片机模块的电源键以及采用通信线（如usb线）连接好所述单片机模块和上位机，使得所述计算机程序运行时，所述电源模块及单片机模块能够正常工作。
50.步骤五、运行所述计算机以通过所述控制电路程序自动控制所述光纤电磁夹具夹住所述光纤。
51.在该步骤五中，可通过调整所述电源模块的电压大小，进而调整所述电源模块输出的电流大小，以控制所述光纤电磁夹具对所述光纤的夹持力度。
52.步骤六、关闭所述计算机程序，并将所述光纤从所述光纤电磁夹具内取出。
53.在该步骤六中，先关闭所述计算机程序及电源模块，然后手动打开所述光纤电磁夹具，以取出所述光纤电磁夹具内的光纤。
54.以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。