Aplicación del interferómetro de Sagnac de fibra óptica para controlar un mecanismo de movimiento angular

Abstract

Este trabajo presenta una aplicación del interferómetro de Sagnac de fibra óptica para controlar un mecanismo de movimiento angular. La configuración propuesta basa su funcionamiento en controlar la transmisión de luz en lugar de corriente como lo hacen los sistemas basados en potenciómetros. La inmunidad a radiaciones electromagnéticas y la alta sensibilidad del interferómetro sumados a sus propiedades de simetría hacen posible insertar dos placas retardadoras en el lazo del interferómetro de manera simétrica con el propósito de ajustar la transmisión según el ·ángulo de rotación de estas. Se demuestra que girando las placas retardadoras podemos ajustar el movimiento angular de un mecanismo, en este trabajo se propone un mecanismo péndulo-hélice, formado por una varilla metálica en la que se fija en uno de sus extremos un motor con hélice, de tal manera que un cambio en el ángulo de rotación de las placas retardadoras hace variar la velocidad del motor y por lo tanto la posición angular del brazo del péndulo. La polarización de la luz dentro del interferómetro juega un papel importante para poder lograr un mayor desplazamiento angular. La amplitud de salida del interferómetro pasa primero por un detector de alta velocidad y se acondiciona mediante amplificadores operacionales a una de las entradas del convertidor analógico-digital de la tarjeta FPGA Spartan 3E 1600E que además cuenta con un amplificador de ganancia programable. La salida digital del convertidor es transformada a una señal PWM que controla la velocidad del motor con hélice. Tanto el amplificador como el convertidor analógico-digital y la señal PWM son programados en el FPGA de la tarjeta mediante máquinas de estado finito de tal forma que a cada ángulo presente en una de las placas retardadoras le corresponde un ancho de pulso que controla la velocidad del motor con hélice manteniendo al péndulo en un ángulo fijo. Se presentan simulaciones numéricas del interferómetro con dos placas retardadoras que muestran el comportamiento, y por lo tanto las variaciones, de la amplitud de salida al rotar las placas retardadoras en distintas direcciones. Por último se realiza una comparación del comportamiento de la posición angular de las placas retardadoras y la posición angular del péndulo.