CN209027539U - 一种热真空环境自适应动态星模拟器 - Google Patents

Abstract

一种热真空环境自适应动态星模拟器，包括光学准直镜头组件、成像模块组件、驱动电路组件和温度控制组件；温度控制组件包括辅热机构、温度传感器和控制器，控制器分别和辅热机构和温度传感器连接，成像模块组件和驱动电路组件中的至少一个设有辅热机构，温度传感器用于检测环境温度，控制器用于控制辅热机构进行加热或停止加热。上述动态星模拟器，通过温度传感器检测环境温度，在环境温度较低时，控制器可以控制辅热机构对成像模块组件和驱动电路组件中的至少一个进行加热或停止加热，使动态星模拟器能够在全封闭真空冷热交变环境下独立实现温度的主动补偿，克服动态星模拟器自身环境耐受性差的缺点，从而达到在热真空环境工况下保持稳定温度正常工作的目的。

Description

一种热真空环境自适应动态星模拟器

技术领域

本实用新型涉及航天地面光学设备测试设备技术领域，尤其涉及一种热真空环境自适应动态星模拟器。

背景技术

随着航空航天用星敏感器对当下地面测试设备的安全性、健全性及环境适应性的需求逐渐提高，作为星敏感器众多地面测试中尤为重要的星模拟器，已经不能满足单一常温实验室环境下的使用。因此，提高星模拟器的环境适应性成为现今需要着重发展的目标方向。

星模拟器是一种标定、检测、试验星敏感器可靠性、识别判读能力、安全性及稳定性的关键地面测试设备。其种类主要分为两种：静态星模拟器与动态星模拟器。其中，静态星模拟器结构简单，光学组件及内部电子元器件均可满足真空环境下高低温的使用需求，已成为成熟技术，现在已经可以工作在真空环境下，可与星敏感器处于同一环境条件下进行完全闭环试验。

但是，静态星模拟器同样具有其技术制约，星点仿真依靠内部刻蚀的星点板作为目标源，不能实时、同步、快速的改变星点位置、角度及速度。因此，就需要动态星模拟器填补这一技术空白。

动态星模拟器主要由光学系统，内部动态成像模块，驱动电路等组成。其中，内部动态成像模块和驱动电路在现有技术条件下，很难或不能适应真空环境下的低温工况。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种能够正常工作于热真空环境中的动态星模拟器。

一种热真空环境自适应动态星模拟器，包括光学准直镜头组件、成像模块组件、驱动电路组件和温度控制组件，所述驱动电路组件用于将星图信息传递到成像模块组件，所述成像模块组件用于显示所述星图信息，所述光学准直镜头组件用于将所述星图信息投射到无穷远处来模拟真实星空的恒星点分布情况；

所述温度控制组件包括辅热机构、温度传感器和控制器，所述控制器分别和所述辅热机构和所述温度传感器连接，所述成像模块组件和所述驱动电路组件中的至少一个设有所述辅热机构，所述温度传感器用于检测环境温度，所述控制器用于控制所述辅热机构进行加热或停止加热。

在一个实施例中，所述辅热机构包括第一辅热单元，所述第一辅热单元包括第一PI加热膜、第二PI加热膜和第三PI加热膜；

所述驱动电路组件包括壳体、驱动电路板和转接电路板，所述驱动电路板和所述转接电路板设于所述壳体内，所述第一PI加热膜贴敷于所述壳体的内壁，所述第二PI加热膜贴敷于所述驱动电路板表面，所述第三PI加热膜贴敷于所述转接电路板表面。

在一个实施例中，所述第一辅热单元还包括第一开关，所述第一PI加热膜、所述第二PI加热膜和所述第三PI加热膜分别和所述第一开关连接，所述第一开关和所述控制器连接。

在一个实施例中，所述第一PI加热膜、所述第二PI加热膜和所述第三PI加热膜的功率分别为3.5W、7W和7W。

在一个实施例中，所述辅热机构包括第二辅热单元，所述第二辅热单元包括第一PTC发热片、第二PTC发热片、第四PI加热膜和第五PI加热膜；

所述成像模块组件包括圆柱形壳体、成像模块和内部转接板，所述成像模块和内部转接板均设于所述圆柱形壳体内；

所述第一PTC发热片和所述第二PTC发热片分别贴敷于所述成像模块的对侧面，所述第四PI加热膜贴敷于所述圆柱形壳体的内壁，所述第五PI加热膜贴敷于所述内部转接板的上表面。

在一个实施例中，所述第二辅热单元还包括第二开关，所述第一PTC发热片、所述第二PTC发热片、所述第四PI加热膜、所述第五PI加热膜分别和所述第二开关连接，所述第二开关和所述控制器连接。

在一个实施例中，所述第一PTC发热片和所述第二PTC发热片的工作电压均为24V，所述第四PI加热膜、所述第五PI加热膜的功率分别为15W和3.5W。

在一个实施例中，所述光学准直镜头组件包括沿光轴依次设置的光学准直镜头、调焦环以及防尘垫，所述防尘垫嵌于所述调焦环内部。

在一个实施例中，所述成像模块组件包括散热系统，所述散热系统用于散发热量。

在一个实施例中，所述驱动电路组件包括指示控制模块，所述指示控制模块用于实时显示辅热机构的工作状态。

上述动态星模拟器包括温度控制组件，通过温度传感器检测环境温度，在环境温度较低时，控制器可以控制辅热机构对成像模块组件和驱动电路组件中的至少一个进行加热或停止加热，使动态星模拟器能够在全封闭真空冷热交变环境下独立实现温度的主动补偿，克服动态星模拟器自身环境耐受性差的缺点，从而达到在热真空环境工况下保持稳定温度正常工作的目的。

附图说明

图1为一实施方式的动态星模拟器的外部结构示意图；

图2为图1所示的动态星模拟器的局部剖面示意图；

图3为一实施方式的辅热机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一实施方式的能够正常工作于热真空环境中的自适应动态星模拟器，可广泛应用于与星敏感器联合进行热真空试验的场景。

请参阅图1和图2，一实施方式的热真空环境自适应动态星模拟器，包括光学准直镜头组件100、成像模块组件101、驱动电路组件102和温度控制组件，驱动电路组件102用于将星图信息传递到成像模块组件101，成像模块组件101用于显示星图信息，光学准直镜头组件100用于将星图信息投射到无穷远处来模拟真实星空的恒星点分布情况。

请同时参考图3，温度控制组件包括辅热机构、温度传感器(图未示)和控制器(图未示)，控制器分别和辅热机构和温度传感器连接，成像模块组件101和驱动电路组件102中的至少一个设有辅热机构，温度传感器用于检测环境温度，控制器用于控制辅热机构进行加热或停止加热。

上述动态星模拟器包括温度控制组件，通过温度传感器检测环境温度，在环境温度较低时，控制器可以控制辅热机构对成像模块组件101和驱动电路组件102中的至少一个进行加热或停止加热，使动态星模拟器能够在全封闭真空冷热交变环境下独立实现温度的主动补偿，克服动态星模拟器自身环境耐受性差的缺点，从而达到在热真空环境工况下保持稳定温度正常工作的目的。

在一个实施例中，光学准直镜头组件100位于成像模块组件101的前部，驱动电路组件102位于成像模块组件101的后部。成像模块组件101能够将输入视频信号以微型显示器的形式显示出动态图像。光学准直镜头组件100能够将成像模块显示的星图图像投射到无穷远处。

在一个实施例中，辅热机构包括第一辅热单元201，第一辅热单元包括第一PI加热膜16、第二PI加热膜18和第三PI加热膜19。

驱动电路组件102包括壳体、驱动电路板和转接电路板，驱动电路板和转接电路板设于壳体内。考虑到驱动电路组件102背部表面与环境接触面积大，为主要热交换面，故在此处设置第一PI加热膜16以抑制低温环境中设备内部热量的流失。具体地，第一PI加热膜16贴敷于壳体的内壁，第二PI加热膜18贴敷于驱动电路板表面，第三PI加热膜19贴敷于转接电路板表面。驱动电路板能够将输入的常规视频信号驱动为成像模块组件101能够显示的图像信息。第二PI加热膜18可以对驱动电路板进行进一步保护。

在一个实施例中，第一辅热单元201还包括第一开关17，第一PI加热膜16、第二PI加热膜18和第三PI加热膜19分别和第一开关17连接，第一开关17和控制器连接。

第一PI加热膜16、第二PI加热膜18和第三PI加热膜19通过第一开关17连接，简化了第一辅热单元201的结构。可以理解，第一PI加热膜16、第二PI加热膜18和第三PI加热膜19也可以单独和一个开关连接。此时，控制器分别控制第一PI加热膜16、第二PI加热膜18和第三PI加热膜19的开关即可。

在一个实施例中，第一PI加热膜、第二PI加热膜和第三PI加热膜的功率可以分别为3.5W、7W和7W。

在一个实施例中，驱动电路组件包括指示控制模块，指示控制模块用于实时显示辅热机构的工作状态，并通过外部指示灯明确显示。指示控制模块还能够实时指示出动态星模拟器内部的散热系统的工作状态，并通过外部指示灯明确显示。

进一步的，驱动电路组件还包括外接接口单元。该外接接口单元包括位于驱动电路组件侧面的视频传输接口及动态星模拟器内部的供电接口。

在一个实施例中，辅热机构包括第二辅热单元202，第二辅热单元202包括第一PTC发热片13、第二PTC发热片15、第四PI加热膜11和第五PI加热膜12。

成像模块组件包括圆柱形壳体、成像模块和内部转接板，成像模块和内部转接板均设于圆柱形壳体内。

第一PTC发热片13和第二PTC发热片15分别贴敷于成像模块的对侧面，第四PI加热膜11贴敷于圆柱形壳体的内壁，第五PI加热膜12贴敷于内部转接板的上表面。考虑到动态星模拟器内部空间较为紧凑，且成像模块部分101为重点保护，第四PI加热膜11在设置安装时应紧贴圆柱形壳体的内壁，并成包裹状将成像模块包裹在其中。

在一个实施中，成像模块组件101包括散热系统，散热系统用于散发热量。在高温工况下，动态星模拟器能够通过散热系统自主向外界散发多余热量，保证动态星模拟器始终处于正常允许工作温度范围内。

在一个实施例中，第二辅热单元还包括第二开关14。第一PTC发热片13、第二PTC发热片15、第四PI加热膜11、第五PI加热膜12分别和第二开关14连接，第二开关14和控制器连接。

第一PTC发热片13、第二PTC发热片15、第四PI加热膜11、第五PI加热膜12分别和第二开关14连接，结构简单紧凑。可以理解，在其他实施例中，第一PTC发热片13、第二PTC发热片15、第四PI加热膜11、第五PI加热膜12也可以单独连接一个开关。此时，控制器分别控制第一PTC发热片13、第二PTC发热片15、第四PI加热膜11、第五PI加热膜12的开关即可。

由于成像模块组件101对于低温工况耐受能力较为敏感，上述第二开关14与第一PTC发热片13、第二PTC发热片15的设置方式有利于第二开关14实时探测第一PTC发热片13、第二PTC发热片15的加热效果，并实时采取响应的措施。

在一个实施例中，第一PTC发热片13和第二PTC发热片15的工作电压均为24V，第四PI加热膜11、第五PI加热膜12的功率分别为15W和3.5W。

上述动态星模拟器内部的第一开关17和第二开关14均采用20℃常闭型。第一PTC发热片13和第二PTC发热片15均在60℃升温停止。

在一个实施例中，光学准直镜头组件100包括沿光轴依次设置的光学准直镜头1、调焦环2以及防尘垫(图未示)，防尘垫嵌于调焦环2内部。该防尘垫采用能够耐受高低温工况的硅橡胶材料。

上述动态星模拟器工作时，当动态星模拟器周围真空环境温度低于10℃时，第一辅热单元201首先工作：第一开关17发生闭合，点亮外部第一指示灯3并导通电路，带动第一PI加热膜16、第二PI加热膜18以及第三PI加热膜19开始工作，使驱动电路组件102产生热量，保证动态星模拟器内部元器件不受环境低温影响正常工作。待环境温度回升超过20℃时，第一开关17自动断开，电路断路，各加热膜停止工作，防止动态星模拟器内部元器件过热损坏。

当上述第一辅热单元201不足以抵御进一步低温环境时，即动态星模拟器内的成像模块组件101环境温度低于0℃时，动态模拟器内部第二辅热单元202开始工作：第二开关14发生闭合，点亮外部第二指示灯4并导通电路，带动第一PTC发热片13、第二PTC发热片15、第四PI加热膜11以及第五PI加热膜12开始工作，使成像模块组件101产生热量，保证动态星模拟器成像模块组件101不受环境低温影响正常工作。待环境温度回升时，第二开关14自动断开，电路断路，各发热片、加热膜停止工作，防止动态星模拟器成像模块组件101过热损坏。

上述动态星模拟器，温度控制组件能够实时探测周围环境温度的变化，并在低温工况下主动开启内部辅热，保证动态星模拟器始终处于正常允许工作温度范围内，使动态星模拟器在热真空环境下能够正常工作。且上述温度控制组件，采用双路独立互不干扰的辅热供电方法，第一辅热单元重点辅热防护成像模块组件101，第二辅热单元重点辅热防护驱动电路组件102。能够最大程度的保证该动态星模拟器各处温度稳定。且上述动态星模拟器采用双路独立控制的设计方案，通过增加散热系统，能够保证内部多余热量及时散出。使得成像模块组件101与驱动电路组件102的辅热，大大提高了可靠性。且采用低电压辅热方法，能够保证动态星模拟器和使用者的安全。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种热真空环境自适应动态星模拟器，其特征在于，包括光学准直镜头组件、成像模块组件、驱动电路组件和温度控制组件，所述驱动电路组件用于将星图信息传递到成像模块组件，所述成像模块组件用于显示所述星图信息，所述光学准直镜头组件用于将所述星图信息投射到无穷远处来模拟真实星空的恒星点分布情况；

所述温度控制组件包括辅热机构、温度传感器和控制器，所述控制器分别和所述辅热机构和所述温度传感器连接，所述成像模块组件和所述驱动电路组件中的至少一个设有所述辅热机构，所述温度传感器用于检测环境温度，所述控制器用于控制所述辅热机构进行加热或停止加热。

2.如权利要求1所述的动态星模拟器，其特征在于，所述辅热机构包括第一辅热单元，所述第一辅热单元包括第一PI加热膜、第二PI加热膜和第三PI加热膜；

所述驱动电路组件包括壳体、驱动电路板和转接电路板，所述驱动电路板和所述转接电路板设于所述壳体内，所述第一PI加热膜贴敷于所述壳体的内壁，所述第二PI加热膜贴敷于所述驱动电路板表面，所述第三PI加热膜贴敷于所述转接电路板表面。

3.如权利要求2所述的动态星模拟器，其特征在于，所述第一辅热单元还包括第一开关，所述第一PI加热膜、所述第二PI加热膜和所述第三PI加热膜分别和所述第一开关连接，所述第一开关和所述控制器连接。

4.如权利要求2所述的动态星模拟器，其特征在于，所述第一PI加热膜、所述第二PI加热膜和所述第三PI加热膜的功率分别为3.5W、7W和7W。

5.如权利要求1所述的动态星模拟器，其特征在于，所述辅热机构包括第二辅热单元，所述第二辅热单元包括第一PTC发热片、第二PTC发热片、第四PI加热膜和第五PI加热膜；

所述成像模块组件包括圆柱形壳体、成像模块和内部转接板，所述成像模块和内部转接板均设于所述圆柱形壳体内；

所述第一PTC发热片和所述第二PTC发热片分别贴敷于所述成像模块的对侧面，所述第四PI加热膜贴敷于所述圆柱形壳体的内壁，所述第五PI加热膜贴敷于所述内部转接板的上表面。

6.如权利要求5所述的动态星模拟器，其特征在于，所述第二辅热单元还包括第二开关，所述第一PTC发热片、所述第二PTC发热片、所述第四PI加热膜、所述第五PI加热膜分别和所述第二开关连接，所述第二开关和所述控制器连接。

7.如权利要求5所述的动态星模拟器，其特征在于，所述第一PTC发热片和所述第二PTC发热片的工作电压均为24V，所述第四PI加热膜、所述第五PI加热膜的功率分别为15W和3.5W。

8.如权利要求1所述的动态星模拟器，其特征在于，所述光学准直镜头组件包括沿光轴依次设置的光学准直镜头、调焦环以及防尘垫，所述防尘垫嵌于所述调焦环内部。

9.如权利要求1所述的动态星模拟器，其特征在于，所述成像模块组件包括散热系统，所述散热系统用于散发热量。

10.如权利要求1所述的动态星模拟器，其特征在于，所述驱动电路组件包括指示控制模块，所述指示控制模块用于实时显示辅热机构的工作状态。