Сензор за слънчев ъгъл
Собственици на патент RU 2308005:
Изобретението се отнася до измервателната техника и може да се използва за определяне на ъгловите координати на Слънцето в координатната система на космическия кораб. Сензорът за ъглово положение на Слънцето съдържа оптична система, направена под формата на широкоъгълна леща, включваща входни и изходни плоско-изпъкнали лещи, между които има диафрагма, в отвора на която е разположен оптичен елемент, матричен фотодетектор и единица за обработка на информация и изчисление на координати. В този случай показателите на пречупване на оптичните компоненти се избират въз основа на съотношението n1
Изобретението се отнася до областта на измервателната техника и може да се използва за определяне на ъгловите координати на светещ ориентир и по-специално за определяне на посоката към Слънцето в координатната система на космическия кораб.
Устройствата от нивото на техниката за оптично проследяване на определен астрономически обект, вкл. зад Слънцето, които определят отклонението на координатите му спрямо основната координатна система, като: патент на САЩ № 3638621 A, NPK 250-203R, публ. 25.01.77 г. а.с. No 1779931, кл. G01C 21/24, публ. 92, патент RU № 2104493 C1, кл. G01C 21/24, публ. 10 февруари 1998 г., патент RU № 2131587 C1, кл. G01C 21/24, публ. 06/10/99 Тези устройства съдържат основно оптична система, фотодетектор, сканиращ блок, изчислително устройство и изпълнителен блок.
Недостатъкът на тези сензори е ниската надеждност и точност поради наличието на подвижни елементи в карданните връзки и в резултат на това възникването на грешки поради триене, люфт, неточно отчитане на информация от ъглови сензори и др., въведени от тези елементи в работата на устройството.
УточненоНедостатъкът е елиминиран в сензорите за позициониране на радиация, направени върху матричен приемник на радиация, чрез елиминиране на движещите се елементи на системи за проследяване по измервателните оси, които са описани в източниците: патент FR № 9601813, кл. G01J 1/20, публ. 14/02/96, патент на САЩ № 4792245, кл. G01J 1/20, (NPK 250/203), публ. 27 декември 1988 г., патент на САЩ № 6853445 B2, клас. G01J 1/00 (NPK 356/121), публикуван. 02.08.05г. Тези устройства осигуряват контрол на ориентацията на орбиталния спътник на Земята (космически кораб) и се състоят от камера, направена с входен прозорец, например под формата на слот/или слотове или с входен прозорец, в който е монтиран прост оптичен елемент, матричен приемник на радиация и електронен блок, който генерира сигнали, представляващи ъгъла, под който радиацията пада върху сензора.
Недостатъкът на тези сензори е ограниченото зрително поле, свързано с дизайна на входния прозорец и оптичните свойства на матрицата. При големи ъгли (повече от 68°) фотоматрицата губи чувствителност и спира да работи.
Най-близо до претендирания обект по техническа същност е сензорът съгласно патент RU № 2020419, кл. G01C 21/24, публ. 30.09.94 г. Сензорът съдържа оптична система, направена под формата на широкоъгълна леща тип рибешко око, включваща входни и изходни плоско-изпъкнали лещи с полева диафрагма, поставена между тях, матричен фотодетектор (MFPD), фиксиран върху външната повърхност на изходната леща, и блок за обработка на информация и изчисляване на ъглови координати.
Недостатъкът на прототипа е ограниченото информационно съдържание, свързано с факта, че лъчите на светлинния поток при големи ъгли на падане, преминавайки през входната леща, попадат върху диафрагмата, направена под формата на въздушна междина, например във фракции от микрона, което води донастъпва тяхното пълно вътрешно отражение и лъчите не попадат върху изходната леща и в резултат на това липсва информация за ъгловото положение на Слънцето. В допълнение, формата на матричния приемник повтаря формата на изходната леща и е твърдо фиксирана върху нея, което прави невъзможно инсталирането на оптичен филтър пред фотодетектора и намаляване на хроматичните аберации, което води до влошаване на точността, а производството на този тип фотодетектор е скъпо и нискотехнологично.
Целта на изобретението е да се създаде сензор за ъгловото положение на Слънцето, предоставящ информация в широко ъглово зрително поле с висока точност за определяне на ъгловите координати на източника на радиация.
Техническият резултат от изобретението се изразява в увеличаване на количеството информация, получена при големи ъгли на падане на светлинния поток поради елиминирането на ефекта на пълното вътрешно отражение, в получаването на характеристики с висока точност и технологичност на устройството.
Посоченият резултат от предложеното решение се постига от факта, че в известно устройство, съдържащо оптична система, направена под формата на широкоъгълна леща, включваща входни и изходни плоско-изпъкнали лещи, с диафрагма, разположена между тях, матрично фотодетекторно устройство и блок за обработка на информация и изчисляване на ъглови координати, оптичен елемент е поставен в отвора на апертурата и показателите на пречупване на входната плоско-изпъкнала леща n1 на оптичния елемент n2 и изходната плоско-изпъкнала леща n3 се избират въз основа на съотношението
n1≤n2 Изобретението се отнася до областта на приборостроенето и е предназначено за определяне на ъглови координати на светещ ориентир, по-специално за определяне на посоката към Слънцето в координатната система на космическия кораб.