KR100231821B1 - Digital solar sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광선의 입사각을 측정하는 디지탈 태양센서에 관한 것이다. 유리판의 상면에 형성된 슬릿을 통해 광을 수광하는 수광부, 소정크기의 투광창으로 마련된 패턴이 다수 나란하게 상기 유리판의 바닥면에 배열되어, 그레이코드의 비트에 해당하는 상기 패턴은 상기 슬릿의 시야각범위를 소정의 균등각도로 다수분할하여 각 분할각도내로 입사되는 광경로에 대응되는 상기 유리판의 바닥면상의 위치영역에 상기 투광창이 교번으로 배치되어, 상기 분할각도를 서로 달리하는 각 패턴에 상기 슬릿의 광축에 대해 소정의 각도로 입사되는 태양광선을 선택적으로 투과시킴으로써, 상기 비트의 온/오프의 정보를 제공하는 그레이코드 패턴부, 그레이코드패턴부를 통과하여 입사된 태양광선을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 각각 출력하는 광전 변환부 및 상기 전기적 신호로부터 상기 입사각을 계산하고 표시하는 전자 회로부로 구성되어, 태양의 입사각의 측정 분해능 및 측정정밀도가 향상된다.The present invention relates to a digital solar sensor for measuring the incident angle of sunlight. The light receiving unit for receiving light through the slit formed on the upper surface of the glass plate, the pattern provided with a transparent window of a predetermined size are arranged in parallel on the bottom surface of the glass plate, the pattern corresponding to the bit of the gray code is the viewing angle range of the slit Is divided into a plurality of predetermined equal angles, and the floodlights are alternately arranged in a position area on the bottom surface of the glass plate corresponding to the optical path incident into each division angle, so that the division angles of the slits are different in each pattern. By selectively transmitting sunlight incident at a predetermined angle with respect to the optical axis, the gray code pattern portion providing the on / off information of the bits, the sunlight rays passing through the gray code pattern portion are received and converted into an electrical signal An electron for calculating and displaying the incident angle from the photoelectric conversion unit and the electrical signal It consists of a circuit part, and the measurement resolution and measurement precision of the incidence angle of the sun are improved.
Description
본 발명은 태양광선의 입사각을 측정하는 디지탈 태양센서에 관한 것이다.The present invention relates to a digital solar sensor for measuring the incident angle of sunlight.
태양센서는 위성체의 자세제어시스템에 포함되는 센서중의 하나로서, 태양광선을 이용하여 위성의 자세를 판단하는데 사용된다. 즉, 위성체에 부착되어 있는 태양센서의 수광면에 수직한 방향에 대해 입사되는 태양광선의 입사각을 판단하여 태양과 위성체와의 방위각을 판단하는데 태양센서가 이용된다.The solar sensor is one of the sensors included in the attitude control system of the satellite, and is used to determine the attitude of the satellite using sunlight. That is, the solar sensor is used to determine the azimuth angle between the sun and the satellite body by determining the incident angle of the sunlight rays incident to the direction perpendicular to the light receiving surface of the solar sensor attached to the satellite body.
이와 같은 태양센서의 제작에 있어서, 고려해야할 사항들은 조성구조가 간단할 것, 경량일 것, 소형일 것, 우주공간에서 입자복사선의 복사를 받은후에도 재료의 변질이 없을 것, 자외선 복사를 받은후 투과율이 감소하지 말야야 할 것등이다. 또한, 태양센서는 위성의 표면에 탑재되가 때문에 온도차가 큰 우주환경속에서 그 특성이 변하지 말아야 하며 지구 반사광의 영향도 고려하여야 한다.In the manufacture of such solar sensor, considerations should be given to the simple structure, light weight, small size, no deterioration of material after radiation of particle radiation in space, and after UV radiation. The transmittance should not be reduced. In addition, since the solar sensor is mounted on the surface of the satellite, its characteristics should not be changed in a space environment with a large temperature difference, and the influence of the reflected light of the earth should be considered.
종래의 태양센서는 태양광선의 입사각을 측정하는데 아날로그 태양센서를 사용하였다.Conventional solar sensors use analog solar sensors to measure the incident angle of sunlight.
도 1의 (a) 및 (b)는 종래의 아날로그 태양센서가 위성에 대한 태양광선의 입사각을 측정하기 위한 방법을 설명하기 위해 도시한 것이다.1A and 1B illustrate a conventional analog solar sensor for explaining a method for measuring an angle of incidence of sunlight on a satellite.
도 1의 (a) 및 (b)를 참조하여 아날로그 태양센서가 위성체에 대한 태양광선의 입사각 측정방법을 간략히 설명한다.Referring to (a) and (b) of FIG. 1, an analog solar sensor will briefly describe a method of measuring an incident angle of sunlight on a satellite.
수광면이 입사되는 태양광선을 감지하도록 광검출기(2)가 구성되어 입사각에 따라 수광면에 입사되는 광량의 변화를 측정하여 이 값으로부터 입사각을 측정한다.The photodetector 2 is configured to detect the sunlight rays incident on the light receiving surface, and measures the change in the amount of light incident on the light receiving surface according to the angle of incidence and measures the angle of incidence from this value.
도 1의 (a)에서는 태양광선의 입사각을 측정하기 용이하도록 광을 차폐시키는 마스크(1)로 태양광선의 입사광량을 조절하고, 입사광량을 광검출기(2)로서 검출한다. 도 1의 (b)에서는 광검출기(3)가 4분할되어 태양광선의 입사각에 따른 광량을 각각의 분할면(a, b, c, d)에서 검출하도록 구성된다. 태양광선이 수광면에 수직으로 입사되면 분할된 수광면(a, b, c, d)의 각각에서 검출된 태양광선의 광량이 같게되고, 소정의 각도로 태양광선이 입사되면 분할된 수광면(a, b, c, d)의 각각에서 검출된 광량이 서로 다르게 된다. 따라서, 각 분할된 수광면(a, b, c, d)으로부터 검출된 태양광선의 광량변화를 통해 입사각의 변화를 측정할 수 있다. 이와 같은 광검출기로부터 검출된 광량신호는 컴퓨터에 의해 입사각이 계산된다.In FIG. 1A, the incident light amount of the sunlight is controlled by a mask 1 that shields the light so that the incident angle of the sunlight is easily measured, and the incident light amount is detected as the photodetector 2. In FIG. 1 (b), the photodetector 3 is divided into four and configured to detect the amount of light according to the incident angle of the sunlight on each of the divided planes a, b, c, d. When the sunlight is incident perpendicularly to the light receiving surface, the amount of light of the sunlight detected on each of the divided light receiving surfaces a, b, c, and d is equal, and when the sunlight is incident at a predetermined angle, the divided light receiving surface ( The amount of light detected in each of a, b, c and d is different. Therefore, the change in the incident angle can be measured by changing the amount of light of the sunlight detected from each of the divided light receiving surfaces a, b, c, and d. Incident angle is calculated by a computer with the light quantity signal detected from such a photodetector.
도시된 방법의 아날로그 태양센서들은 광검출기에 입사되는 태양광선의 입사광량으로부터 태양광선의 입사각을 측정하기 때문에 제작이 간단한 반면 다음과 같은 여러 가지 문제점을 안고 있다.Analog solar sensors of the illustrated method are simple to manufacture because they measure the angle of incidence of sunlight from the amount of incident light of the sunlight incident on the photodetector, but has several problems as follows.
첫째, 광검출기의 각 요소가 서로 감도특성 및 온도변화에 따른 열화 특성이 일치되지 않는다.First, each element of the photodetector is inconsistent with each other in sensitivity characteristics and deterioration characteristics due to temperature change.
둘째, 지구에서 반사된 광등 외부의 노이즈원에 의해 측정오차가 쉽게 유발된다.Second, measurement errors are easily caused by the noise source outside the light reflected from the earth.
또한, 태양이 위성체에 가까이 있는 관계로 별처럼 점원으로 볼 수 없고, 위성체에 대해 시야각이 약 0.52도의 각도내에 있는 원으로 볼 수 있다. 따라서, 광검출기의 감도특성에 의해 그 분해능이 좌우되는 아날로그 태양센서에서는 통상적으로 그 각도의 분해능이 1도범위로 제한된다.Also, because the sun is close to the satellite, it cannot be seen as a point source, but as a circle with a viewing angle of about 0.52 degrees to the satellite. Therefore, in the analog solar sensor whose resolution is determined by the sensitivity characteristic of the photodetector, the resolution of the angle is usually limited to the range of 1 degree.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 태양광선의 입사각 분해능이 향상된 디지탈 태양센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide a digital solar sensor having improved incident angle resolution of sunlight.
도 1의 (a) 및 (b)는 태양광선의 입사각을 측정하기위한 종래의 방법을 설명하기 위해 도시한 것이다.1 (a) and (b) are diagrams for explaining a conventional method for measuring the incident angle of sunlight.
도 2는 본 발명에 따른 디지탈 태양센서의 동작설명을 위한 부분 분해 사시도이다.Figure 2 is a partially exploded perspective view for explaining the operation of the digital solar sensor according to the present invention.
도 3은 도 2의 그레이 코드 패턴부의 구성을 도시한 것이다.3 illustrates a configuration of the gray code pattern unit of FIG. 2.
도 4는 전자회로부의 블록 구성도이다.4 is a block diagram of an electronic circuit unit.
* 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for major symbols in the drawings
1 : 마스크 2, 3 : 광검출기1: mask 2, 3: photodetector
4 : 실린더렌즈 5 : 슬릿4 cylinder lens 5 slit
6 : 유리판 7 : 그레이코드 패턴부6: glass plate 7: gray cord pattern part
11 : 자동문턱조정비트부 12 : 사인비트부11: automatic threshold adjustment bit part 12: sign bit part
13 : 개략비트부 14 : 파인비트부13: Outline Bit Section 14: Fine Bit Section
30 : 광전변환부 31 : 태양전지30: photoelectric conversion unit 31: solar cell
50 : 전자회로부 51 : 시야처리부50: electronic circuit unit 51: field processing unit
52, 53, 62, 63 : 증폭기 60 : 개략비트 연산부52, 53, 62, 63: amplifier 60: outline bit calculator
61 : 스위칭수단 64 : 비교기61 switching means 64 comparator
65 : 그레이코드 변환부 66 : 비교부65: gray code conversion unit 66: comparison unit
70 : 파인비트 연산부 71 : 위상제어부70: fine bit calculation unit 71: phase control unit
72 : 직류제어수단 73 : 밴드패스 필터부(BPF)72: DC control means 73: band pass filter (BPF)
74 : 구형파 변환부 75 : 게이트 조정부74: square wave conversion unit 75: gate adjustment unit
76 : 이진 변환부 80 : 버퍼76: binary conversion unit 80: buffer
90 : 표시기 100 : 제어부90: indicator 100: control unit
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디지탈 태양센서는 균일한 두께를 갖는 유리판의 상면에 실린더렌즈가 설치되고, 상기 실린더렌즈의 종축을 따라 균일한 폭을 갖는 슬릿이 상기 유리판의 상면과 실린더렌즈 사이에 형성된 수광부; 소정크기의 투광창으로 하나 또는 그 이상이 일렬로 마련된 패턴이 다수 나란하게 배열된 투광제어판이 상기 유리판의 바닥면에 마련되고, 그레이코드의 비트에 해당하는 상기 패턴은 상기 슬릿의 시야각범위를 소정의 균등각도로 다수분할하여 각 분할각도내로 입사되는 광경로에 대응되는 상기 유리판의 바닥면상의 위치영역에 상기 투광창이 교번으로 배치되어, 상기 분할각도를 서로 달리하는 각 패턴에 상기 슬릿의 광축에 대해 소정의 각도로 입사되는 태양광선을 선택적으로 투과시킴으로써, 상기 비트의 온/오프의 정보를 제공하는 그레이코드 패턴부; 상기 패턴 각각에 대응하게 광전변환소자가 배치되어 상기 패턴의 투광창을 통과하여 입사된 상기 태양광선을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 출력하는 광전 변환부; 및 상기 전기적 신호로부터 상기 입사각을 계산하고 표시하는 전자 회로부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the digital solar sensor according to the present invention, a cylinder lens is installed on an upper surface of a glass plate having a uniform thickness, and a slit having a uniform width along the longitudinal axis of the cylinder lens has an upper surface and a cylinder of the glass plate. A light receiving unit formed between the lenses; A flood control panel is provided on a bottom surface of the glass plate in which a plurality of patterns having one or more lines arranged in a line with a predetermined size of a transparent window are provided on the bottom surface of the glass plate, and the pattern corresponding to a bit of gray code defines a viewing angle range of the slit. The light-transmitting window is alternately arranged in a location area on the bottom surface of the glass plate corresponding to the optical path incident into each division angle by dividing into multiples at equal angles, so that the pattern angles are different from each other in the optical axis of the slit. A gray code pattern unit which selectively transmits sunlight incident on a predetermined angle with respect to the bit, thereby providing information on / off of the bits; A photoelectric conversion unit disposed to correspond to each of the patterns, the photoelectric conversion unit receiving the solar light incident through the light transmission window of the pattern and converting the received sunlight into an electrical signal; And an electronic circuit unit for calculating and displaying the incident angle from the electrical signal.
상기 그레이 코드 패턴부는 상기 태양광선의 방위를 판단하도록 패턴들이 형성된 사인 비트부; 상기 입사각 정보를 제공하도록 패턴들이 형성된 그레이 코드부; 및 상기 그레이코드부 패턴의 투광창을 통과한 태양광선의 온/오프를 판정하기 위한 비교기준이 되는 신호를 제공하기 위해 패턴이 형성된 자동문턱 조정 비트부;를 포함하고, 상기 그레이 코드부는, 상기 균등분할각도가 광축을 중심으로 하여 64도, 32도, 16도, 8도, 4도, 2도씩인 6개의 패턴으로 이루어진 개략 비트부; 및 상기 균등분할각도가 상기 광축을 중심으로 하여 1도인 제1파인패턴, 상기 균등분할각도가 1도이면서 상기 제1파인패턴의 투광창 배치에 대해 상기 종축을 기준으로 순차적으로 이동 배치되어 상기 제1파인패턴의 1도범위를 0.25도씩 처리하도록 패턴이 형성된 제2파인 패턴 ,제3파인 패턴 및 제4 파인패턴을 갖는 파인 비트부;를 포함하는 것이 바람직하다.The gray code pattern unit may include a sine bit unit in which patterns are formed to determine an orientation of the sunlight; A gray code part in which patterns are formed to provide the incident angle information; And an automatic threshold adjustment bit part in which a pattern is formed to provide a signal as a reference for determining on / off of sunlight passing through the light transmission window of the gray code part pattern. An approximate bit section consisting of six patterns each having an equal dividing angle of 64 degrees, 32 degrees, 16 degrees, 8 degrees, 4 degrees, and 2 degrees with respect to the optical axis; And the first fine pattern having the equal dividing angle of about 1 degree with respect to the optical axis, and the even dividing angle being 1 degree with respect to the light transmission window arrangement of the first fine pattern. And a fine bit portion having a second fine pattern, a third fine pattern, and a fourth fine pattern, the pattern being formed to process the one degree range of the one fine pattern by 0.25 degrees.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 디지탈 태양센서를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a digital solar sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 이해를 돕도록 입사각 측정방법을 설명하기 쉽게 디지탈 태양센서의 각 부를 분리하여 연관시킨 제2도를 참조하여 설명한다.First, the angle of incidence measurement method will be described with reference to FIG.
디지탈 태양센서는 수광부, 그레이코드 패턴부(7), 광전 변환부(30), 전자 회로부(50)로 대별된다.The digital solar sensor is roughly divided into a light receiving portion, a gray code pattern portion 7, a photoelectric conversion portion 30, and an electronic circuit portion 50.
먼저, 태양광선의 입사각을 계산하는 방법을 간략히 설명한다.First, the method of calculating the incident angle of sunlight is briefly described.
광축에 대해 태양광선이 θ의 각도로 슬릿(5)을 통해 그레이코드 패턴부(7)에 입사되면 패턴의 바닥에 마련된 광전소자인 태양전지(31)의 출력이 입사광의 유무에 따라 온/오프에 해당하는 전기적 신호로써 출력되고, 이 신호들의 조합에 의해 나타난 그레이코드값을 판독하여 입사각의 정보를 처리한다.When sunlight is incident on the gray code pattern portion 7 through the slit 5 at an angle of θ with respect to the optical axis, the output of the solar cell 31, which is an optoelectronic device provided at the bottom of the pattern, is turned on / off depending on the presence or absence of incident light. It is output as an electrical signal corresponding to and the information of the incident angle is processed by reading the gray code value represented by the combination of these signals.
슬릿(5)을 통해 소정의 각도로 입사된 태양광선은 슬릿(5)의 광축을 중심으로 유리판(6)의 바닥면에서 입사각에 상응하는 위치를 경유하게 되는데, 이 위치를 알아내면 유리판(6)의 두께를 이용하여 입사각을 구할 수 있다. 따라서 슬릿(5)의 광축을 중심으로 태양광선의 입사각(θ)으로부터 유리판(6)의 바닥면에서 결정되는 대응 위치에 입사각(θ)의 정보를 처리할 수 있는 그레이코드 패턴부(7)가 놓여진다.Sunlight incident at a predetermined angle through the slit 5 passes through a position corresponding to the angle of incidence on the bottom surface of the glass plate 6 about the optical axis of the slit 5. The angle of incidence can be obtained using the thickness of. Accordingly, the gray code pattern portion 7 capable of processing the information of the incident angle θ at a corresponding position determined on the bottom surface of the glass plate 6 from the incident angle θ of the sunlight with respect to the optical axis of the slit 5 is provided. Is placed.
이 그레이코드 패턴부(7)는 실린더렌즈(4)의 길이방향(이하 종축이라고 한다)에 수직으로 유리판(6)의 바닥면에 배치되어 유리판(6)의 바닥면상에서의 태양광선의 광로에 대한 실린더렌즈(4)의 광축으로부터의 거리에 따라 입사각을 처리하도록 배치된다. 이러한 패턴 각각은 온/오프를 나타내는 비트에 해당하고, 이 비트들의 온/오프로 나타나는 그레이코드를 판독하여 그 값을 각도로 환산하면 된다.The gray cord pattern portion 7 is disposed on the bottom surface of the glass plate 6 perpendicular to the longitudinal direction (hereinafter referred to as the longitudinal axis) of the cylinder lens 4 to the optical path of the sunlight beam on the bottom surface of the glass plate 6. It is arranged to process the angle of incidence according to the distance from the optical axis of the cylinder lens 4 with respect to. Each of these patterns corresponds to a bit indicating on / off, and the gray code shown as on / off of these bits is read and the value is converted into an angle.
상기와 같이 동작되는 디지탈 태양센서의 각 부를 구분하여 설명한다.Each part of the digital solar sensor operated as mentioned above is demonstrated separately.
수광부는 실린더렌즈(4), 슬릿(5), 유리판(6)으로 구성된다.The light receiving portion is composed of a cylinder lens 4, a slit 5, and a glass plate 6.
실린더렌즈(4)는 태양광선의 입사각도에 따라 효율적인 결상을 유도하기 위한 것으로, 우주 공간속으로 전파되는 태양광선을 처리하기 쉬운 형태의 결상을 만들기 위해 구비된다. 이러한 슬릿(5)은 실린더렌즈(4)의 종축을 따라 균일한 폭을 갖고, 유리판(6)의 상면에 설정된 슬릿(5)의 폭을 제외한 부분에 광을 차단하는 피복물질로 코팅함으로써 쉽게 만들 수 있다. 또한, 슬릿(5)의 폭은 원하는 정밀도, 광전변환소자인 태양전지(31)의 감도, 회절의 정도에 영향을 받는데, 충분한 신호의 크기를 원하면 슬릿(5)의 폭이 커야 되지만, 너무 크면 정확도에 문제가 있게 된다. 따라서, 관찰가능영역인 시야각 내에서 회절의 영향이 충분히 작을 만큼 슬릿(5)의 폭을 결정해야 한다.The cylinder lens 4 is used to induce an efficient image formation according to the angle of incidence of sunlight, and is provided for making an image of a form that is easy to process the sunlight rays propagated into outer space. Such a slit 5 has a uniform width along the longitudinal axis of the cylinder lens 4, and is easily made by coating with a coating material that blocks light on a portion except the width of the slit 5 set on the upper surface of the glass plate 6. Can be. In addition, the width of the slit 5 is affected by the desired precision, the sensitivity of the solar cell 31 which is a photoelectric conversion element, and the degree of diffraction. If a sufficient signal is desired, the width of the slit 5 should be large, but if it is too large, There is a problem with accuracy. Therefore, the width of the slit 5 should be determined so that the influence of diffraction is sufficiently small in the viewing angle which is the observable area.
그레이코드 패턴부(7)는 슬릿(5)의 광축을 기준으로 입사되는 태양광선의 방위를 판단하도록 패턴들이 형성된 사인 비트부(12), 태양광선의 입사각 정보를 제공하도록 패턴들이 형성된 그레이 코드부(13, 14), 그레이코드부(13, 14)의 투광창을 통과한 태양광선의 온/오프를 판정하기 위한 비교기준이 되는 신호를 제공하기 위해 패턴이 형성된 자동문턱 조정 비트부(11)로 구성된다.The gray code pattern part 7 includes a sine bit part 12 in which patterns are formed to determine an orientation of sunlight incident on the optical axis of the slit 5, and a gray code part in which patterns are formed to provide incident angle information of the sunlight. (13, 14), automatic threshold adjustment bit section 11 in which a pattern is formed to provide a signal as a reference for determining on / off of sunlight passing through the light transmission window of the gray code sections 13 and 14; It consists of.
이와 같은 그레이코드 패턴부(7)는 총14비트의 패턴으로 구성되고, 각각의 패턴(이하 비트로 칭함)은 1개 내지 여러개의 빛을 투과하는 투광창으로 구성되며, 바람직한 그레이 코드 패턴부(7)를 도시한 제3도를 통해 상세히 설명한다.The gray code pattern portion 7 is composed of a pattern of 14 bits in total, and each pattern (hereinafter referred to as a bit) is composed of a light transmitting window that transmits one to several lights, and a preferable gray code pattern portion 7 ) Will be described in detail with reference to FIG. 3.
그레이 코드 패턴부(7)는 유리판(6)의 두께와 입사각 θ와의 관계에 의해 설계되는데 각 비트부의 특성은 다음과 같다.The gray code pattern portion 7 is designed by the relationship between the thickness of the glass plate 6 and the incident angle θ. The characteristics of each bit portion are as follows.
자동문턱조정비트부(11)에 해당하는 자동문턱조정비트(11)는 입사각의 정보를 담당하는 개략비트들(제1사인비트, 제1개략비트 내지 제6개략비트 및 제1파인비트)에 해당하는 투광창에 태양광선의 입사여부를 결정하는 즉, 각 비트의 온/오프를 판정하기 위한 기준이되는 비트이다.The auto-threshold adjustment bit 11 corresponding to the auto-threshold adjustment bit section 11 is arranged in outline bits (first sign bits, first outline bits to sixth outline bits, and first fine bits) in charge of the incident angle information. It is a bit used as a reference for determining whether or not sunlight is incident on a corresponding light transmission window, that is, determining on / off of each bit.
태양광선의 입사각이 θ인 경우 태양전지의 출력전압은 COSθ에 비례하므로 각 비트의 온/오프를 결정하는 기준값을 특정값으로 고정 할 수 없다. 따라서 입사각에 따라 가변적인 기준값을 갖는 비트가 필요하다. 이러한 자동문턱 조정비트(11)는 입사각도를 처리하는 비트들의 패턴폭의 반에 해당하는 폭으로 슬릿(5)의 종축을 가로질러 슬릿(5)의 시야각에 대응되게 형성된다. 따라서, 자동문턱 조정비트(11)의 폭을 통해 출력되는 태양전지의 출력전류도 입사각도를 처리하는 비트의 출력전류의 반이 된다. 따라서, 입사각정보를 담당하는 각 비트를 거쳐 태양전지에서 출력되는 전압이 자동문턱 조정비트(11)를 통해 출력되는 태양전지의 출력전압의 반 이상이면 해당 비트는 온으로 판단하고, 반 이하이면 오프로 판단처리한다.When the incident angle of solar light is θ, the output voltage of solar cell is proportional to COSθ, so it is impossible to fix the reference value for on / off of each bit to a specific value. Therefore, a bit having a reference value that is variable according to the incident angle is required. The automatic threshold adjustment bit 11 is formed to correspond to the viewing angle of the slit 5 across the longitudinal axis of the slit 5 with a width corresponding to half of the pattern width of the bits for processing the incident angle. Therefore, the output current of the solar cell output through the width of the automatic threshold adjustment bit 11 is also half the output current of the bit for processing the incident angle. Therefore, if the voltage output from the solar cell through each bit responsible for incident angle information is more than half of the output voltage of the solar cell output through the automatic threshold adjustment bit 11, the corresponding bit is determined to be on, and if less than half, the off is off. Determination processing
또 다른 방법은 다른 비트와 동일한 폭으로 투광창를 형성시킨 다음 전자 회로부(50)에서 자동문턱 조정비트(11)를 통해 출력되는 전류의 반에 해당하는 값으로 타 비트와 비교해도 된다.Another method may be to form a light transmission window having the same width as the other bits, and then compare the other bit with a value corresponding to half of the current output through the automatic threshold adjustment bit 11 from the electronic circuit unit 50.
사인 비트부(12)는 태양광선이 디지탈 태양센서의 수광면에 대해 올바른 방향으로 놓여있는지를 결정하기 위한 비트로서, 슬릿(5)의 광축을 중심으로 태양광선의 좌. 우. 상. 하의 방위를 결정하도록 형성된다.The sine bit portion 12 is a bit for determining whether the sunlight is placed in the correct direction with respect to the light receiving surface of the digital solar sensor. The sine bit portion 12 is the left side of the sunlight around the optical axis of the slit 5. Ooh. Prize. It is formed to determine the orientation of the under.
이러한 사인 비트부(12)는 제1사인비트(12a), 제2사인비트(12b) 및 제3사인비트(12c)로 된 3개의 비트로 구성된다.The sign bit section 12 is composed of three bits consisting of a first sign bit 12a, a second sign bit 12b, and a third sign bit 12c.
디지탈 태양센서 시야의 반에 해당하는 시야를 갖는 비트는 제1사인비트(12a)로 실린더렌즈(4)의 광축을 중심으로 절반이 빛을 투과하는 하나의 투광창(12a)으로 형성되고, 그레이 코드 패턴부(7)의 제일 바깥에 위치한 제2사인비트(12b) 및 제3사인비트(12c)는 슬릿(5) 상하 방향의 태양광선을 감지하기 위한 비트이다.The bit having a field of view corresponding to half of the field of view of the digital solar sensor is the first sine bit 12a, which is formed of a single light transmission window 12a through which half passes through the optical axis of the cylinder lens 4, and gray. The second sign bit 12b and the third sign bit 12c positioned at the outermost sides of the code pattern part 7 are bits for detecting sunlight in the up-down direction of the slit 5.
제2사인비트(12b) 및 제3사인비트(12c) 모두에 태양광선이 입사해야만, 제1사인비트(12a)를 거쳐 출력되는 전기적신호로부터 입사각의 좌.우(이하 각도표기시에 좌는 +로, 우는-로 표기한다)를 판단하도록 전자 회로부(50)가 구성된다.When the sunlight is incident on both of the second sign bit 12b and the third sign bit 12c, the left and right sides of the incident angle are determined from the electrical signal output through the first sign bit 12a. The electronic circuit section 50 is configured to determine +, denoted by-.
즉, 제2사인비트(12b) 및 제3사인비트(12c)의 출력신호가 온일경우는 디지탈 태양센서의 광축에 수직인 면안의 시야각범위내에 태양이 있음을 나타낸다. 제2사인비트(12a) 및 제3사인비트(12c)는 폭이 반이므로 입사광량의 기준을 삼는데 이용된다.That is, when the output signals of the second sign bit 12b and the third sign bit 12c are on, it indicates that the sun is within the viewing angle range in the plane perpendicular to the optical axis of the digital solar sensor. Since the second sign bit 12a and the third sign bit 12c are half in width, they are used to reference the amount of incident light.
그레이코드부는 개략 비트부(13) 및 파인비트부(14)로 구성되어 태양광선의 입사각 정보를 판독하도록 형성된다. 이러한 그레이코드부는 슬릿(5)의 시야각을 설정된 각도로 다수 분할하여 이 분할된 각도에 해당하는 유리판(6)의 바닥면상에서의 위치영역에 투광창를 교번으로 배치함으로써, 입사각 정보를 얻는다. 즉, 설정된 각도 폭에 해당되는 투광창으로 형성된 패턴(즉, 비트)에 태양광선이 투과되면 온이되고, 투광창의 각도측정 범위(이하 시야로 칭함)내에 입사각이 있음을 알 수있다. 이때 각각의 비트는 서로 다른 시야를 갖고, 서로 조합에 의해 측정각의 정밀도를 높일 수 있는 다수의 투광창으로 구성된다.The gray code portion is composed of the rough bit portion 13 and the fine bit portion 14 so as to read the incident angle information of the sunlight. Such a gray code part divides the viewing angle of the slit 5 by a predetermined angle, and arrange | positions a light transmission window alternately in the position area on the bottom surface of the glass plate 6 corresponding to this divided angle, and acquires incident angle information. That is, when sunlight is transmitted through the pattern (that is, the bit) formed by the light transmission window corresponding to the set angle width, it is turned on, and it can be seen that there is an angle of incidence within the angle measurement range (hereinafter referred to as visual field) of the light transmission window. In this case, each bit has a different field of view and is composed of a plurality of light emitting windows that can increase the accuracy of the measurement angle by combining with each other.
개략비트부(13)는 제1개략비트(13a) 내지 제6개략비트(13f)로 된 총 6개의 비트로 구성되고, 입사각의 정보를 1도단위까지 처리하도록 비트에 해당하는 패턴이 형성된다.The outline bit portion 13 is composed of a total of six bits consisting of the first outline bit 13a to the sixth outline bit 13f, and a pattern corresponding to the bit is formed to process the incident angle information up to one degree unit.
제1개략비트(13a)는 +32도 및 -32도의 시야를 가지며 1개의 투광창으로 배치된다.The first outline bit 13a has a field of view of +32 degrees and -32 degrees and is arranged in one floodlight window.
제2개략비트(13b)는 2개의 투광창으로 배치되고 실린더렌즈(4)의 종축에 대응되는 패턴상의 중심선을 기준으로 왼쪽에서부터 각각 +48도 내지 +16도, -16도 내지 -48도를 담당한다.The second outline bit 13b is arranged in two light transmission windows and is +48 degrees to +16 degrees and -16 degrees to -48 degrees from the left, respectively, based on the center line on the pattern corresponding to the longitudinal axis of the cylinder lens 4. In charge.
제3개략비트(13c)는 4개의 투광창으로 배치되고 중심선을 기준으로 왼쪽에서부터 각각 +56도 내지 +40도, +24도 내지 +8도, -8도 내지 -24도, -40도 내지 -56도의 시야를 담당한다.The third outline bit 13c is arranged in four light emitting windows and is +56 degrees to +40 degrees, +24 degrees to +8 degrees, -8 degrees to -24 degrees, and -40 degrees to the left from the left with respect to the center line, respectively. It has a field of view of -56 degrees.
제4개략비트(13d)는 8개의 투광창으로 배치되고 중심선을 기준으로 왼쪽에서부터 각각 +60도 내지 +52도, +44도 내지 +36도, +28도 내지 +20도, +12도 내지 +4도, -4도 내지 -12도, -20도 내지 -28도, -36도 내지 -44도, -52도 내지 -60도를 담당한다.The fourth outline bit 13d is arranged with eight light emitting windows and is +60 degrees to +52 degrees, +44 degrees to +36 degrees, +28 degrees to +20 degrees, and +12 degrees to the left from the left with respect to the center line. +4 degrees, -4 degrees to -12 degrees, -20 degrees to -28 degrees, -36 degrees to -44 degrees, and -52 degrees to -60 degrees.
제5개략비트(13e)는 16개의 투광창으로 배치되고 중심선을 기준으로 왼쪽에서부터 각각 +62도 내지 +58도, +54도 내지 +50도, +46도 내지 +42도, +38도 내지 +34도, +30도 내지 +26도, +22도 내지 +18도, +14도 내지 +10도, +6도 내지 +2도, -2도 내지 -6도, -10도 내지 -14도, -18도 내지 -22도, -26도 내지 -30도, -34도 내지 -38도, -42도 내지 -46도, -50도 내지 -54도, -58도 내지 -62도를 담당한다.The fifth outline bit 13e is arranged with 16 light emitting windows and is +62 degrees to +58 degrees, +54 degrees to +50 degrees, +46 degrees to +42 degrees, and +38 degrees to the left from the left with respect to the center line. +34 degrees, +30 degrees to +26 degrees, +22 degrees to +18 degrees, +14 degrees to +10 degrees, +6 degrees to +2 degrees, -2 degrees to -6 degrees, -10 degrees to -14 Degrees, -18 degrees to -22 degrees, -26 degrees to -30 degrees, -34 degrees to -38 degrees, -42 degrees to -46 degrees, -50 degrees to -54 degrees, -58 degrees to -62 degrees In charge.
제6개략비트(13f)는 32개의 투광창으로 배치되고 2도씩의 시야(즉 +61도 내지 +63도,…, +3도 내지 1도, -1도 내지 -3도, ,-61도 내지 -63도)를 갖고 중심선에 대칭으로 배열된다.The sixth outline bit 13f is arranged in 32 light emitting windows and has a field of view of 2 degrees (ie, +61 degrees to +63 degrees, ..., +3 degrees to 1 degree, -1 degrees to -3 degrees, -61 degrees). To -63 degrees) and arranged symmetrically on the centerline.
파인 비트부(14)는 개략비트부(13)와는 달리 신호의 온/오프 처리가 아니고 몇 개의 비트에 입사한 태양광선의 입사량을 조합하여 측정 정밀도를 높이게 한다.Unlike the rough bit section 13, the fine bit section 14 does not turn on / off the signal but combines the incident amount of sunlight incident on a few bits to increase the measurement accuracy.
디지탈 태양센서 분해능은 비트수(즉, 패턴수)에 의해 제한을 받는데 분해능은(N:비트수)에 비례하고, 앞서 설명된 바와 같이 태양이 위성체에 가까이 있는 관계로 비트수를 무한정 늘릴 수 없고, 0.52도 이내의 분해능을 갖도록 하기 위해선 별도의 신호처리가 필요하다. 파인비트부(14)는 0.25도 까지 처리할 수 있도록 패턴이 형성된다.Digital solar sensor resolution is limited by the number of bits (ie, the number of patterns). It is proportional to (N: number of bits), and as described above, since the sun is close to the satellite, the number of bits cannot be increased indefinitely, and separate signal processing is required to have a resolution within 0.52 degrees. The fine bit portion 14 is formed with a pattern to process up to 0.25 degrees.
파인 비트부(14)는 제1파인비트(14a) 내지 제4파인비트(14d)로 된 총4개의 비트로 구성되고, 한 개 투광창의 시야범위는 1도에 해당한다. 그리고 입사광선에 대한 각 비트의 해당 투광창은 서로 엇갈리게 배치되어 결과적으로 1도가 4분할된 0.25도의 분해능에 기여한다.The fine bit section 14 is composed of a total of four bits consisting of the first fine bit 14a to the fourth fine bit 14d, and the viewing range of one floodlight window corresponds to 1 degree. Corresponding light windows of each bit with respect to the incident light are staggered from each other, consequently contributing to a resolution of 0.25 degrees divided by 1 degree.
한 투광창이 1도 범위의 시야를 담당하는 파인 비트부(14)를 제외한 나머지 비트는 태양광선의 입사여부만 온/오프 처리하므로 태양전지에 결상되는 상의 모양에는 무관하나, 파인 비트부(14)는 태양전지에 결상하는 에너지량에 의존하므로 결상된 상의 크기가 투광창의 폭보다 같거나 작게 설계해야한다.Except for the fine bit portion 14, in which one floodlight window covers the field of view of 1 degree, the remaining bits only turn on / off the incident of sunlight, so regardless of the shape of the image formed in the solar cell, the fine bit portion 14 Depends on the amount of energy to form in the solar cell, so the size of the formed phase should be less than or equal to the width of the floodlight.
광전변환부(30)는 비트에 해당하는 패턴에 각각 정합되게 부착된 광전변환소자인 태양전지(31)로 구성되어, 각 비트를 통과하여 입사되는 광신호를 전류신호로 변환하여 출력한다.The photoelectric conversion unit 30 is composed of a solar cell 31, which is a photoelectric conversion element that is attached to the pattern corresponding to the bit, respectively, and converts the optical signal incident through each bit into a current signal and outputs it.
태양광선의 입사각 정보가 그레이코드 패턴부(7)를 통과하여 각 패턴의 비트에 대응되는 태양전지를 통해 전류신호로 출력되고 이 전류신호로부터 입사각을 계산하는 곳이 전자회로부(50)이다.The incidence angle information of sunlight passes through the gray code pattern portion 7 and is output as a current signal through a solar cell corresponding to a bit of each pattern, and the electronic circuit portion 50 calculates the incidence angle from the current signal.
디지탈 태양센서의 전자회로부를 블록도로 도시한 제4도를 참조하여 설명한다.The electronic circuit portion of the digital solar sensor is described with reference to FIG. 4, which shows a block diagram.
전자 회로부(50)는 시야처리부(51), 개략비트 연산부(60), 파인비트 연산부(70), 버퍼(80), 표시기(90), 제어부(100)로 대별된다.The electronic circuit unit 50 is roughly divided into a visual field processing unit 51, a rough bit calculating unit 60, a fine bit calculating unit 70, a buffer 80, a display unit 90, and a control unit 100.
개략비트 연산부(60)는 제1사인비트(12a), 제1개략비트(13a) 내지 제6개략비트(13f) 및 제1 파인비트(14a)에서 각각의 태양전지를 거쳐 동시에 인가되는 8개의 전기적 신호와 자동문턱 조정비트(11)로부터 태양전지를 통해 인가되는 전기적 신호를 비교하여 얻어진 그레이코드값으로부터 입사각을 판독처리하고, 입사각의 분해능을 1도까지 계산한다.The outline bit operation unit 60 includes eight signals simultaneously applied through the respective solar cells in the first sign bit 12a, the first outline bit 13a through the sixth outline bit 13f, and the first fine bit 14a. The incident angle is read out from the gray code value obtained by comparing the electrical signal with the electrical signal applied through the solar cell from the automatic threshold adjustment bit 11, and the resolution of the incident angle is calculated to 1 degree.
파인비트 연산부(70)는 제1파인비트(14a) 내지 제4파인 비트(14d)에서 각각의 태양전지를 거쳐 인가되는 4개의 전기적 신호로부터 입사각을 1도범위 내에서 판독처리하고, 입사각의 분해능을 0.25도까지 계산한다.The fine bit calculator 70 reads the incident angle within 1 degree range from the four electrical signals applied through the respective solar cells in the first fine bit 14a to the fourth fine bit 14d, and resolves the resolution of the incident angle. Calculate up to 0.25 degrees.
시야 처리부(51)는 제2사인비트(12b) 및 제3사인비트(12c)에서 각각의 태양전지를 거쳐 인가되는 전기적 신호로부터 태양광선의 입사각이 처리가능한지를 판단하여 그 결과를 출력한다.The visual field processing unit 51 determines whether the incident angle of sunlight can be processed from the electrical signal applied through each solar cell in the second sign bit 12b and the third sign bit 12c, and outputs the result.
버퍼(80)는 개략비트 연산부(60)와 파인비트 연산부(70)로부터 인가된 입사각 정보를 임시 저장한후 표시기(90)에 출력한다. 버퍼(80)의 입사각 데이터 출력은 시야처리부(51)에 의해 제어되고, 시야 처리부(51)에서 태양광선의 입사각 범위가 적정하다고 판단하여 출력지시가 내려지면 출력한다.The buffer 80 temporarily stores the incident angle information applied from the coarse bit calculator 60 and the fine bit calculator 70 and outputs the incident angle information to the display 90. The incident angle data output of the buffer 80 is controlled by the visual field processing unit 51, and is output when the visual field processing unit 51 determines that the incident angle range of sunlight is appropriate.
표시기(90)는 버퍼(80)로부터 인가된 입사각을 표시한다.Indicator 90 displays the angle of incidence applied from buffer 80.
또한, 태양광선의 입사각 정보를 1도이상의 각도범위를 처리하는 개략비트 연산부(60)와 1도이내에서 처리하는 파인비트 연산부(70)로 구분되어 처리되기 때문에 두 연산부로부터 출력된 데이터 값이 동기화 되어야한다. 이렇게 신호처리를 동기 제어하는 곳이 제어부(100)이다.In addition, since the incident angle information of the sunlight is divided into a rough bit calculation unit 60 for processing an angle range of 1 degree or more and a fine bit calculation unit 70 for processing within 1 degree, data values output from the two calculation units are synchronized. Should be. The control unit 100 controls the signal processing in this manner.
이하 전자 회로부의 각 부를 좀더 상세히 설명한다.Hereinafter, each part of the electronic circuit unit will be described in more detail.
참고적으로, 도시된 참조부호 52, 53, 62 및 63은 태양전지를 통해 출력되는 전기적신호를 증폭하는 증폭기 이다.For reference, reference numerals 52, 53, 62, and 63 shown are amplifiers for amplifying an electrical signal output through a solar cell.
개략비트 연산부(60)는 스위칭부(61), 그레이코드 변환부(65), 비교부(66)로 대별된다.The outline bit calculation unit 60 is roughly divided into a switching unit 61, a gray code conversion unit 65, and a comparison unit 66.
제1사인비트(12a), 6개의 개략비트(13a 내지 13f) 및 제1파인 비트(14a)로부터 인가된 전기적 신호가 스위칭부(61)에서 순차적으로 출력된다. 순차적으로 출력된 신호는 자동문턱 조정비트(11)의 전기적 신호와 비교기(64)에서 비교된후 그레이코드 변환부(65)에 인가된다. 비교기(64)를 거쳐 순차적으로 입력되는 8개의 데이터가 하나의 그레이코드 값이 되고, 이값을 그레이코드 변환부(65)에서 이진값으로 변환하여 출력한다. 이 출력값은 8비트로 병렬출력된다. 병렬출력된 이진 데이터는 비교부(66)에 인가된다. 비교부(66)에서는 8비트의 이진데이터의 최하위 비트와 파인 비트 연산부(70)에서 처리된 이진 데이터의 최상위 비트를 비교하여 동일 값이면 버퍼(80)로 출력하고, 같지 않을 때는 파인 비트 연산부(70)에서 처리된 값으로 대체시킨다.Electrical signals applied from the first sign bit 12a, the six coarse bits 13a to 13f, and the first fine bit 14a are sequentially output from the switching unit 61. The sequentially output signal is compared with the electrical signal of the automatic threshold adjustment bit 11 in the comparator 64 and then applied to the gray code converter 65. Eight data sequentially input through the comparator 64 become one gray code value, and this value is converted into a binary value by the gray code conversion unit 65 and outputted. This output is output in parallel with 8 bits. The parallel data output in parallel is applied to the comparator 66. The comparing unit 66 compares the least significant bit of the 8-bit binary data with the most significant bit of the binary data processed by the fine bit calculating unit 70 and outputs the same value to the buffer 80 if it is not the same. Replace with the value processed in (70).
파인비트 연산부(70)는 위상제어부(71), 직류제어수단(72), 밴드패스필터(BPF)부(73), 구형파 변환부(74), 게이트 조정부(75), 이진 변환부(76)로 대별된다.The fine bit calculation unit 70 includes a phase control unit 71, a DC control unit 72, a band pass filter (BPF) unit 73, a square wave conversion unit 74, a gate adjusting unit 75, and a binary conversion unit 76. It is roughly divided into.
4개의 파인비트(14a 내지 14d)로부터 인가된 신호는 위상제어부(71)에서 각 파인비트로부터의 아날로그 신호를 순차적으로 제어하여 4개의 신호가 하나의 구형파가 되도록 변환하여 출력한다. 이 구형파 신호에 포함된 직류성분이 직류 제어수단(72)에서 제거된후, 밴드 패스 필터부(73)를 거쳐 정현파로 된다. 이 정현파의 0전압을 기준으로하여 0전압보다 높으면 "하이" 신호로, 0전압 이하에서는 "로우" 신호로 구형파 변환부(74)에서 변환 시킴으로서 구형파가 출력된다. 이 구형파 신호는 제어부(100)로부터 설정된 기준파 펄스 범위내에서 출력되도록 게이트 조정부(75)에서 조정된다. 조정된 신호는 이진변환부(76)에서 클럭의 해당 주파수를 근간으로 해당각도에 대응되는 이진값을 8비트의 이진데이터신호로 출력한다. 이 값은 0.004도 까지의 분해능을 갖는다. 이 이진데이터의 최상위비트에 해당되는 이진값은 개략비트 연산부(60)의 비교부(66)에 입력되고, 나머지 비트들은 버퍼(80)로 출력시킨다. 이 이진데이터의 최상위 비트는 앞에서 언급된 것 처럼, 개략비트 연산부(60)에서 얻은 이진 데이터의 최하위 비트와 비교된다. 만약 두 값을 비교해서 동일값이면 그대로 출력하지만, 값이 다를 경우는 개략비트 연산부(60)의 값보다 정밀한 파인비트 연산부(70)의 최상위 비트값을 출력시킨다.The signals applied from the four fine bits 14a to 14d are sequentially controlled by the phase controller 71 to control the analog signals from each fine bit, and the four signals are converted into one square wave and output. After the direct current component included in the square wave signal is removed by the direct current control means 72, it becomes a sine wave through the band pass filter 73. The square wave is output by converting the square wave converter 74 into a "high" signal when the voltage is higher than zero voltage based on the zero voltage of the sinusoidal wave. The square wave signal is adjusted by the gate adjusting unit 75 so as to be output within the reference wave pulse range set by the control unit 100. The adjusted signal outputs a binary value corresponding to the corresponding angle as an 8-bit binary data signal based on the corresponding frequency of the clock by the binary converter 76. This value has a resolution of up to 0.004 degrees. The binary value corresponding to the most significant bit of the binary data is input to the comparator 66 of the rough bit calculator 60, and the remaining bits are output to the buffer 80. As mentioned above, the most significant bit of the binary data is compared with the least significant bit of the binary data obtained by the rough bit calculation unit 60. If the two values are compared and output as they are, the same value is output. However, if the values are different, the most significant bit value of the fine bit calculation unit 70 is output.
비교부(66)에서 출력된 이진 데이터와 이진 변환부에서 출력된 이진 데이터는 버퍼(80)에 입력된후 이 데이터는 순차적으로 나열되어 출력값을 표시기에 인가한다.The binary data output from the comparator 66 and the binary data output from the binary converter are input to the buffer 80, and the data are sequentially arranged to apply an output value to the display.
시야 처리부(51)는 제2사인비트(12b) 및 제3사인비트(12c)로부터의 전기적 신호가 동시에 온이되면 버퍼(80)에 임시 저장된 데이터를 츨력하도록 버퍼(80)의 출력제어신호를 인가한다. 즉 제2사인비트(12b) 및 제3사인비트(12c)의 신호가 AND게이트(54)에 입력이되고, 그 출력신호가 "하이"이면 버퍼(80)에 저장된 데이터를 표시기(90)에 인가한다.The visual field processor 51 outputs an output control signal of the buffer 80 to output data temporarily stored in the buffer 80 when the electrical signals from the second sign bit 12b and the third sign bit 12c are turned on at the same time. Is authorized. That is, when the signals of the second sign bit 12b and the third sign bit 12c are input to the AND gate 54, and the output signal is "high", the data stored in the buffer 80 is displayed on the display 90. Is authorized.
디지탈 태양센서의 입사각 측정 정밀도는 그레이코드 패턴부(7)가 유리판(6)에 결합되는 정합정도와 각 패턴의 시야를 담당하는 투광창의 폭이 계산된 폭과 일치하는 정도에 따라 좌우된다.The incident angle measurement accuracy of the digital solar sensor depends on the degree of registration in which the gray code pattern portion 7 is coupled to the glass plate 6, and the degree to which the width of the light emitting window that is responsible for the field of view of each pattern matches the calculated width.
이러한 정밀도에 기여하는 요인들을 최적화 하기위해 본 발명에 따른 그레이코드 패턴부(7)의 제작방법을 이하 설명한다.In order to optimize the factors contributing to such precision, the manufacturing method of the gray code pattern portion 7 according to the present invention will be described below.
그레이코드 패턴의 설계는 유리판(6)의 두께로부터 결정된다. 이렇게 설계된 패턴을 필름표면에 입혀 마스크를 만들고, 이 마스크를 이용해 유리판(6)의 바닥면에 그레이코드를 식각시키면 된다.The design of the gray cord pattern is determined from the thickness of the glass plate 6. The pattern designed in this way is coated on the film surface to make a mask, and the gray cord is etched on the bottom surface of the glass plate 6 using the mask.
마스크를 만드는 방법에는 여러 가지가 있는데 가장 간단한 방법은 정밀한 해상도를 가지는 레이저 프린터를 이용해서 필름에 바로 찍어 내는 방법이 있다. 이 방법은 레이저 프린터 자체의 해상도 뿐만아니라 프린팅 하는 과정에서 생기는 물리적인 오차, 축소 확대 과정에 의한 해상도 저하 등으로 인해 정밀도가 떨어지고, 파인비트의 최소 투광창의 폭이 수백 마이크로 미터일 경우 원하는 정밀도를 얻기 힘들다.There are many ways to make a mask. The simplest way is to print directly onto the film using a laser printer with precise resolution. This method is less accurate due to not only the resolution of the laser printer itself but also the physical error in the printing process and the resolution reduction due to the reduction and magnification process, and the desired precision is obtained when the minimum width of the fine bitlight window is hundreds of micrometers. Hard.
따라서 본 발명의 바람직한 마스크 제작방법은 PCB의 아트 웍킹(art working)기술을 사용하여 제작한다.Therefore, the preferred method of manufacturing the mask is manufactured using the art working technology of the PCB.
실물크기의 마스크 필름제작이 완료되면 유리판(6)아래에 식각을 한다. 먼저 유리판(6) 위에 코팅할 물질을 입히고 다시 포토 레지스터를 바른다. 포토레지스터 위에는 제작된 마스크를 올려놓고 빛을 쪼인다. 쪼여진 빛에 의해 마스크의 패턴을 통과한 빛은 포토 레지스터를 경화시키고, 경화된 부분은 마스크 패턴에서 광선이 차단되지 않고 투과된 모양이다. 경화가 끝난 유리판(6)을 경화되지 않은 포토 레지스터를 녹이는 용액에 담가 경화된 부분을 제외한 부분을 녹인다. 다시 코팅한 물질을 녹이는 용액에 담그면 경화된 포토레지스터가 없는 부부만 녹아 버리므로 최종적으로는 유리판(6)밑면에 그레이코드 패턴이 형성된다. 이 코팅물질은 빛을 차단해야하므로 광 흡수물질이면되는데 바람직하게는 크롬이 좋다.When the production of the full-scale mask film is completed, the etching is under the glass plate (6). First, the material to be coated is coated on the glass plate 6 and the photoresist is applied again. Place the mask on the photoresist and shine the light. The light passing through the mask pattern by the split light cures the photoresist, and the cured part is transmitted without blocking light in the mask pattern. The hardened glass plate 6 is immersed in a solution for dissolving the uncured photoresist, and the portions except the hardened portions are melted. When the recoated material is immersed in the dissolving solution, only the couple without the hardened photoresist melts, and finally a gray code pattern is formed on the bottom of the glass plate 6. Since this coating material should block light, it should be a light absorbing material, preferably chromium.
지금까지 설명된 본 발명의 디지탈 태양센서의 특징을 요약하면 다음과 같다.The features of the digital solar sensor of the present invention described so far are summarized as follows.
태양광선의 입사각 분해능이 향상되고, 입사각정보를 제공하는 그레이코드패턴의 출력이 디지탈 신호이기 때문에 별도의 A/D변환이 필요없어 증폭에 의해 바로 연산처리를 할 수 있고, 전력소모가 작고 크기를 줄일수 있고, 태양광선의 입사여부를 판정하는 기준점이 유동적이기 때문에 지구반사에 의한 영향이 없고, 사용되는 광검출기의 에이징, 및 특성오차에 크게 영향을 받지 않는다.Since the incident angle resolution of sunlight is improved and the output of the gray code pattern that provides incident angle information is a digital signal, there is no need for a separate A / D conversion, so it can be processed immediately by amplification, and its power consumption is small and its size is reduced. It can be reduced, and the reference point for judging whether or not sunlight is incident is flexible, so that it is not influenced by earth reflection and is not greatly affected by the aging and characteristic error of the photodetector used.
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