DE2537898A1

DE2537898A1 - Vorrichtung zur steuerung der intensitaet eines lichtleitstrahles

Info

Publication number: DE2537898A1
Application number: DE19752537898
Authority: DE
Inventors: Rolf Helge Dipl Ing Blom; Sten Harald Ragnar Forshufvud; Lars-Erik Dipl Ing Skagerlund
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1974-08-28
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1976-04-15
Also published as: SE388480B; FR2274887A1; FR2274887B1; SE7415170L; DE2537898C2

Description

Vorrichtung zur Steuerung der Intensität eines Lichtleitstrahles

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Intensität eines Lichtleitstrahles, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung der Intensität eines oder mehrerer Lichtstrahlen, die von einer lichtabgebenden Vorrichtung ausgehen und die in Bezug auf die Zielrichtung der Strahlenquelle symmetrisch angeordnet sind.

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Jfiine derartige Vorrichtung ist zur Steuerung von Lichtleitstrahlen für die Steuerung von sel"bstbeweglichen Mechanismen, insbesondere raketenartigen Flugkörpern oder ähnlichem, bestimmt. Von den Strahlungsquellen, die an Abschußrampen oder dergleichen oder in ihrer Nachbarschaft angebracht sind, wird ein enger Lichtstrahl ausgesendet, der im wesentlichen von der Strahlenquelle die Sichtlinie entlang auf das Ziel gerichtet ist, zu welchem der Flugkörper geleitet werden soll.

Der Plugkörper ist dabei mit einem Strahlungsdetektor versehen, der von dem ausgesendeten Strahl beeinflußt wird und der ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, aus dem die Lage des Flugkörpers in Bezug auf die Sichtlinie in der Streichrichtung des Strahles abgeleitet werden kann. Diese Information wird in dem Flugkörperleitsystem verarbeitet, um den Flugkörper so zu leiten, daß er der Sichtlinie folgend ins Ziel gelangt.

Die für den Leitstrahl benötigte Intensität hängt nun unter anderem von der Dämpfung des Strahles durch den Raketenrauch und die Atmosphäre ab und bestimmt sich außerdem durch das Quadratgesetz der Abnahme der Strahlung mit der Entfernung. Wenn die Intensität des Strahles während des ganzen Bewegungsablaufes konstant gehalten wird, entstehen zu Beginn dieses Bewegungsablaufes Probleme, weil die Dynamik des Empfangsverstärkers begrenzt

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ist, wo "bei mit Dynamik die Beziehung zwischen dem größten Signal, das noch linear verstärkt v/erden kann, und dem kleinsten Signal, das noch ein annehmbares Signal-Rauschverhältnis gibt, gemeint ist. In einem kurzen Abstand
von der Strahlungsquelle ist die Ausstrahlung sehr groß. Außerdem wird die Strahlung durch den Raketenrauch gestreut, sodaß das Signal den Empfänger auf einem unerwünschten Wege erreicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher
darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung der Abweichung insbesondere eines beweglichen Gegenstandes von einer Bezugslinie zu schaffen, die von einem Bezugspunkt ausgeht, der in einer bestimmten Entfernung von dem beweglichen Gegenstand liegt, insbesondere für die Liehtleitstrahlsteuerung von selbstbeweglichen Mechanismen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der die vorstehend genannte Aufgabe zufriedenstellend gelöst werden kann, hat die in den Ansprüchen genannten Merkmale.

Die Vorzüge und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungsfiguren, in denen ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt und erläutert ist.

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Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer

Anordnung zur Intensitätssteuerung eines Leitstrahles für die Steuerung eines Flugkörpers,

Pig. 2 ein elektrisches Schaltschema einer bevorzugten Aueführungsform einer Steuerschaltung für die Anordnung der Fig. 1 und

Pig, 3 eine Karre, die den Intensitätsverlauf

des Iieitstrahles in Abhängigkeit vom Zeitablauf während der Bewegung des zu steuernden Körpers wiedergibt.

Pigur 1 zeigt in allgemeiner Darstellung ein System zur Steuerung der Ausgangsintensität einer Laser-Diode 1. Die Ausgangsintensität der Laser-Diode ist abhängig von der Impulsleistung eines Pulsgenerators 2 und wächst schnell mit der zugeführten Impulsleistung, bis die Intensität einen gewissen Sättigungsbereich erreicht hat, wonach eine weitere Steigerung der Impulsleistung nur noch eine unbedeutende Steigerung der Aasgangeintensität ergibt. Damit man die Ausgangsintensität der Laser-Diode verändern kann, wird die zugeführte Impulsleistung mit Hilfe einer Servo-Torrichtung 3 gesteuert, die einen von

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einer Steuereinheit 4 eingegebenen Ziel-Wert mit einem von einem Strahlungsdetektor 5 abgegebenen Signal vergleicht. Der Strahlungsdetektor 5 kann z. B. eine lichtempfindliche Zelle sein, die einen Teil der von dem Laser abgegebenen Strahlung aufnimmt und die in Abhängigkeit von dieser Strahlung ein Signal an die Servo-Yorrichtung 3 abgibt. Die Servo-Vorrichtung 3 erzeugt ein Ausgangssignal, welches von der Differenz zwischen dem von dem Detektor 5 abgegebenen Signal und dem von der Steuereinheit 4 abgegebenen Signal abhängt, welches Ausgangssignal wiederum dem Pulsgenerator 2 zugeführt wird. Die Strahlung von der Laser-Diode wird in Form eines engen Strahles 6 ausgesendet. Ein Flugkörper 7 ist mit einem Strahlungsdetektor ausgerüstet, der von dem ausgesendeten Strahl beeinflußt wird und der ein entsprechendes Signal erzeugt, aus dem die Lage des Flugkörpers im Strahlbereich abgeleitet werden kann. Diese Information wird dann in dem Leitsystem für den Flugkörper verwendet, um diesen so zu leiten, daß er der Sichtlinie zum Ziel folgt.

Im übrigen können die Laser-Diode und ihre Steuervorrichtungen in bekannter Weise hergestellt werden und sollen daher nicht im einzelnen beschrieben werden.

Mit Hilfe der Steuereinheit 4, die in Figur 2 im einzelnen dargestellt ist, ist es möglich, die Ausgangsintensität

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der Laser-Diode derart zu steuern, daß die im vorstehenden erwähnten Nachteile vermieden werden.

Während sich der Flugkörper in der Leit-Phase befindet, wird ein Ziel-Wert von der Steuereinheit 4 abgegeben, dergestalt, daß die Ausgangsintensität der Laser-Diode eng der in der Figur 3 dargestellten Kurve entspricht. Man ersieht aus dieser Kurve, daß die Ausgangsintensität der Laser-Diode während eines Anfangszustandes gleich einer Konstanten Po ist, wonach die Ausgangsintensität mit der Zeit ansteigt, bis sie ihren Sättigungswert Pm erreicht. In Anwendung auf den Strahlungsdetektor in dem Empfänger des Flugkörpers bedeutet dies, daß die empfangene Strahlungsintensität praktisch konstant ist, da die Entfernung von der Strahlungsquelle zum Flugkörper mit der Zeit zunimmt. Bei kurzen Abständen ist die Ausgangsintensität der Laser-Diode begrenzt, wodurch die Störerscheinungen, die auftreten könnten, wenn hohe Strahlungsintensitäten durch vom Flugkörper abgegebenes Rauchgas beeinflußt werden, verhindert werden. Andererseits wächst die Wirkung der Ausgangsintensität der Laser-Diode bei größeren Entfernungen, sodaß das von dem Empfänger aufgenommene Signal immer genügend stark ist, um ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis zu ergeben.

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Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Steuerschaltung 4. Zu Beginn des Bewegungsablaufes wird die Basis eines !Transistors 8 auf negativem Potential gehalten, sodaß dieser Transistor gesättigt ist. Die Anodenseite eines parallel zum Transistor 8 gelegenen Kondensators 20 "befindet sich dadurch nahe beim Erdpotential und die Verbindung zwischen den Widerständen 13 und 14 wird negativ, wodurch ein mit diesem Punkt verbundener Transistor 9 Basis-Strom bekommt und ebenfalls gesättigt ist. Sein Emitter-Potential ist dann niedriger als die Spannung an der Verbindung zwischen den Widerständen 18 und 19, und der Transistor 10 ist hierdurch gesperrt.

Da der Transistor 9 gesättigt ist, tritt an den Widerständen 15 und 16 eine Spannung von ungefähr 14 Volt auf. Die Werte für diese Widerstände sind so gewählt, daß die Spannung an der Verbindung zwischen ihnen, die als Ziel-Wert der Servo-Einheit 21 zugeführt wird, der eingegebenen Energie Po entspricht, wie sie in Figur 3 definiert ist.

Bein Abgang des Flugkörpers von seinem Ausgangsort wird dem Transistor 8 eine positive Spannung zugeführt, sodaß er gesperrt ist. Der Kondensator 20 wird dann durch den Strom durch den Widerstand 12 aufgeladen, wodurch der Strom durch den Widerstand 13 kontinuierlich ansteigt und der Basis-Strom zu dem Transistor 9 infolgedessen abnimmt.

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Zur Zeit t_Q (Pig. 3) ist dieser Basis-Strom so niedrig, daß der [Transistor 9 aus seinem Sättigungs zustand in eine Emitter-Folger-Funktion übergeht. Die Spannung über den Widerständen 15 und 16 nimmt daraufhin ab, und die der Servo-Einrichtung 21 zugeführte Spannung nimmt zu, wenn der Kondensator 20 aufgeladen wird. Das Ansteigen der der Servo-Einrichtung 21 zugeführten Spannung hat zur Folge, daß die Tom Laser abgegebene Lichtintensität kontinuierlich ansteigt.

Zur Zeit t₁ (Fig. 3) ist das Potential an den Emittern der Transistoren 9 und 10 so hoch, daß der Transistor 10 durchlässig und das Emitter-Potential nun durch den Spannungsteiler 18-19 bestimmt wird. Von dem Spannungsteiler 15-16 wird der Servo-Einrichtung 21 nun eine konstante Spannung zugeführt, wodurch die Ausgangsintensität der Laser-Diode auf dem konstanten Wert Pm (Fig. 3) gehalten wird.

Die Diode 11 hat die Aufgabe, die Temperaturabhängigkeit des Basis-Emitter-Spannungsabfalls an den Transistoren auszugleichen, und der Widerstand 17 versorgt die Diode mit einem angemessenen Leerlauf-Strom. Die an der Diode abfallende Spannung wird dem Servo-Teil 21 zugeführt, injdem sie von der Steuer-Spannung abgezogen wird.

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Claims

ANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Steuerung der Intensität eines von einer Laser-Diode abgegebenen Licht-Leit-Strahles zur Leitung eines seITdstbeweglichen Mechanismus, insbesondere eines raketenähnlichen Flugkörpers, umfassend einen Puls-Generator für die Energie-Versorgung einer Laser-Diode, einen Strahlungsdetektor, der die von der Laser-Diode ausgehende Strahlung erfassen und ein von der erfaßten Strahlung abhängiges Signal aussenden kann, eine Servo-Anordnung, die das von dem Strahlungsdetektor ausgehende Signal mit einem von einer Steuer-Einheit ausgehenden Signal vergleichen und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen diesen beiden Signalen ein Steuersignal zur Beeinflussung des Puls-Generators erzeugen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-Einheit (4) so ausgelegt ist, daß sie ein mit der Zeit ansteigendes Signal abgibt, sobald der selbstbewegliche Mechanismus in Bewegung gesetzt wird.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-Einheit (4) einen ersten Transistor (8), einen parallel zu dem Transistor (8) liegenden Widerstand (20) und zwei hintereinander geschaltete Widerstände (15, 16) umfaßt, deren Verbindungspunkt mit der Servo-Einheit (21) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-Einheit (4) einen zweiten Transistor (9) umfaßt, dessen Basis-Strom nach Abgang des selbst-"beweglichen Mechanismus abnimmt und so niedrig wird, daß dieser Transistor in die Emitter-Folger-Punktion übergeht und daß infolgedessen die Spannung über den in Reihe hintereinander liegenden beiden Widerständen (15, 16) abnimmt und die an den Servo-Teil (21) abgegebene Spannung wächst.

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