RU2308005C1 - Датчик углового положения солнца - Google Patents
Датчик углового положения солнца Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308005C1 RU2308005C1 RU2006137075/28A RU2006137075A RU2308005C1 RU 2308005 C1 RU2308005 C1 RU 2308005C1 RU 2006137075/28 A RU2006137075/28 A RU 2006137075/28A RU 2006137075 A RU2006137075 A RU 2006137075A RU 2308005 C1 RU2308005 C1 RU 2308005C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plano
- sun
- optical element
- convex lens
- optical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения угловых координат Солнца в системе координат космического аппарата. Датчик углового положения Солнца содержит оптическую систему, выполненную в виде широкоугольного объектива, включающую входную и выходную плосковыпуклые линзы, между которыми расположена диафрагма, в отверстии которой размещен оптический элемент, матричное фотоприемное устройство и блок обработки информации и вычисления координат. При этом коэффициенты преломления оптических компонентов выбраны исходя из соотношения n1<n2<n3, где n1 - коэффициент преломления входной плоско-выпуклой линзы; n2 - коэффициент преломления оптического элемента; n3 - коэффициент преломления выходной плоско-выпуклой линзы. Технический результат: получение информации в широком угловом поле с высокой точностью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения угловых координат светящегося ориентира и, в частности, для определения направления на Солнце в системе координат космического аппарата.
Из уровня техники известны устройства оптического слежения за тем или иным астрономическим объектом, в т.ч. за Солнцем, которые определяют отклонение его координат относительно базовой системы координат, такие как: патент США №3638621 А, НПК 250-203R, публ. 25.01.77 г., а.с. №1779931, кл. G01C 21/24, публ. 92 г., патент RU №2104493 С1, кл. G01C 21/24, публ. 10.02.98 г., патент RU №2131587 С1, кл. G01C 21/24, публ. 10.06.99 г. Эти устройства в основном содержат оптическую систему, фотоприемное устройство, сканирующий узел, вычислительное устройство и исполнительный блок.
Недостатком данных датчиков является низкая надежность и точность, обусловленные наличием подвижных элементов в звеньях карданного подвеса, и, как следствие, возникновение ошибок из-за трения, люфтов, неточного считывания информации с датчиков углов и т.п., вносимых этими элементами в работу устройства.
Указанный недостаток устранен в датчиках положения излучения, выполненных на матричном приемнике излучения, путем исключения подвижных элементов следящих систем по измерительным осям, которые описаны в источниках: патент FR №9601813, кл. G01J 1/20, публ. 02.14.96 г., патент US №4792245, кл. G01J 1/20, (НПК 250/203), публ. 27.12.88 г., патент US №6853445 В2, кл. G01J 1/00 (НПК 356/121), публ. 02.08.05. Эти устройства обеспечивают контроль ориентации орбитального спутника Земли (космического аппарата) и состоят из камеры, выполненной с входным окном, например, в виде щели/или щелей или с входным окном, в котором установлен простейший оптический элемент, матричного приемника излучения и электронного блока, вырабатывающего сигналы, представляющие угол, под которым излучение падает на датчик.
Недостатком этих датчиков является ограниченность поля обзора, связанная с конструкцией входного окна и оптическими свойствами матрицы. При больших углах (более 68°) фотоматрица теряет чувствительность и перестает работать.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является датчик по патенту RU №2020419, кл. G01C 21/24, публ. 30.09.94 г. Датчик содержит оптическую систему, выполненную в виде широкоугольного объектива типа «рыбий глаз», включающую входную и выходную плосковыпуклые линзы, с размещенной между ними полевой диафрагмой, матричное фотоприемное устройство (МФПУ), закрепленное на внешней поверхности выходной линзы, и блок обработки информации и вычисления угловых координат.
Недостатком прототипа является ограниченная информативность, связанная с тем, что лучи светового потока при больших углах падения, пройдя через входную линзу, попадают на диафрагму, выполненную в виде воздушной прослойки, например, в доли микрона, в результате чего происходит их полное внутреннее отражение и лучи не попадают на выходную линзу и, как следствие, - отсутствует информация об угловом положении Солнца. Кроме того, форма матричного приемника повторяет форму выходной линзы и жестко закреплена на ней, что делает невозможным установить оптический фильтр перед фотоприемником и уменьшить хроматические аберрации, которые приводят к ухудшению точности, а изготовление такого типа фотоприемника дорого и нетехнологично.
Задачей изобретения является создание датчика углового положения Солнца, обеспечивающего получение информации в широком угловом поле обзора с высокой точностью для определения угловых координат источника излучения.
Технический результат изобретения выражается в увеличении объема получаемой информации при больших углах падения светового потока за счет устранения эффекта полного внутреннего отражения, в получении высоких точностных характеристик и технологичности прибора.
Указанный результат заявляемого решения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем оптическую систему, выполненную в виде широкоугольного объектива, включающую входную и выходную плосковыпуклые линзы, с расположенной между ними диафрагмой, матричное фотоприемное устройство и блок обработки информации и вычисления угловых координат, в отверстии диафрагмы размещен оптический элемент, а коэффициенты преломления входной плосковыпуклой линзы n1 оптического элемента n2 и выходной плосковыпуклой линзы n3 выбраны исходя из соотношения
n1≤n2<n3.
При этом перед матричным фотоприемным устройством установлен светофильтр, а в отверстии диафрагмы размещен оптический элемент. Он расположен на оптической оси в центре кривизны выходной плосковыпуклой линзы, выполненной в виде полусферы.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым результатом заключается в том, что дополнительно введенный оптический элемент, установленный в отверстии диафрагмы, и соотношение коэффициентов преломления обеспечивают поступление сигнала от источника излучения (Солнца) на МФПУ в пределах более чем 180° без искажений и больших потерь светового потока, т.к. исключается эффект полного внутреннего отражения. К тому же при необходимости уменьшить хроматические аберрации устанавливается светофильтр, а использование МФПУ плоского типа делает прибор дешевым и технологичным.
Устройство предлагаемого датчика поясняется чертежом.
На представленном чертеже показаны: входная плосковыпуклая линза 1, оптически сопряженная через оптический элемент 2', размещенный в отверстии диафрагмы 2, выходную плосковыпуклую линзу 3 и светофильтр 4 с МФПУ 5, выход которого подключен ко входу блока обработки информации и вычисления угловых координат 6. Между линзами 1 и 3 размещена диафрагма 2, выполненная в виде светонепроницаемого покрытия с отверстием в центре.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Световой поток от Солнца S1 или S2 (в зависимости от положения источника излучения) проходит через плосковыпуклую линзу 1 оптический элемент 2', установленный в диафрагме 2, линзу 3, светофильтр 4 и проецируется на поверхности МФПУ 5. Если Солнце расположено на оптической оси датчика (см. S1), то излучение фокусируется в центре МФПУ 5, при отклонении Солнца от вертикали (см. S2), например оно расположено под углом 90° к оптической оси прибора, излучение фокусируется на чувствительном элементе МФПУ 5, расположенном на его краю, при этом угловая координата Солнца оказывается связанной с номером освещенного чувствительного элемента МФПУ 5, сигнал с которого поступает в блок обработки информации и вычисления угловых координат 6. Все вычисления осуществляются по заранее заложенным алгоритмам, определяемым в соответствие с программой работы датчика. Полученная информация поступает в исполнительную систему, с которой жестко связано заявляемое устройство.
При реализации заявляемого датчика линзы могут быть изготовлены, например, из оптического материала типа ТФ и ЛК, в качестве МФПУ целесообразно использовать многоэлементный матричный фотоприемник типа LM 9638, диафрагма изготавливается путем нанесения на плоскую поверхность одной из линз хрома с последующим вытравливанием необходимого отверстия (объема). В качестве оптического элемента, размещаемого в объеме диафрагмы, можно использовать полимеры или композиции на их основе (оптический клей), а блок обработки информации и вычисления угловых координат может быть реализован на базе микропроцессоров, например, "В lack Fin" фирмы Analong Devices.
Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает всем необходимым требованиям, предъявляемым к данному виду приборов, а именно:
- имеет большое поле обзора (π и более);
- высокую точность определения координат при всех условиях эксплуатации;
- малые массогабаритные характеристики;
- высокую надежность;
- сравнительно низкую стоимость;
- технологично при изготовлении.
Claims (3)
1. Датчик углового положения Солнца, содержащий входную и выходную плосковыпуклые линзы, с расположенной между ними диафрагмой, матричное фотоприемное устройство и блок обработки информации и вычисления угловых координат, отличающийся тем, что в отверстии диафрагмы размещен оптический элемент; при этом коэффициенты преломления входной плосковыпуклой линзы n1, оптического элемента n2 и выходной плосковыпуклой линзы n3 выбраны исходя из соотношения
n1<n2<n3.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что перед матричным фотоприемным устройством установлен светофильтр.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что отверстие диафрагмы размещено соосно с оптической осью в центре кривизны выходной плосковыпуклой линзы, выполненной в виде полусферы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006137075/28A RU2308005C1 (ru) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Датчик углового положения солнца |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006137075/28A RU2308005C1 (ru) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Датчик углового положения солнца |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2308005C1 true RU2308005C1 (ru) | 2007-10-10 |
Family
ID=38952986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006137075/28A RU2308005C1 (ru) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Датчик углового положения солнца |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2308005C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517979C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-06-10 | ОАО "Научно-производственное предприятие космического приборостроения "КВАНТ" (ОАО "НПП КП "КВАНТ") | Оптический солнечный датчик |
RU2683444C1 (ru) * | 2018-01-18 | 2019-03-28 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Устройство измерения угловых координат солнца |
RU193901U1 (ru) * | 2019-08-28 | 2019-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Датчик вектора направления на солнце |
-
2006
- 2006-10-20 RU RU2006137075/28A patent/RU2308005C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517979C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-06-10 | ОАО "Научно-производственное предприятие космического приборостроения "КВАНТ" (ОАО "НПП КП "КВАНТ") | Оптический солнечный датчик |
RU2683444C1 (ru) * | 2018-01-18 | 2019-03-28 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Устройство измерения угловых координат солнца |
RU193901U1 (ru) * | 2019-08-28 | 2019-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Датчик вектора направления на солнце |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104062007B (zh) | 手机光谱仪模块及具有该手机光谱仪模块的手机光谱仪 | |
KR101471612B1 (ko) | 광학렌즈 기반 태양위치 추적정밀도 측정시스템 | |
TWI649578B (zh) | 用於遠端感測接收器之中程光學系統 | |
CN100468000C (zh) | 表面形状测量设备和方法 | |
CN100568045C (zh) | 一种适合于白天工作的高分辨力成像自适应光学望远镜 | |
CN102313882A (zh) | 激光测距仪的光学系统结构 | |
CN102354042A (zh) | 基于aps探测器的星敏感器光学系统 | |
RU2308005C1 (ru) | Датчик углового положения солнца | |
CN104748720A (zh) | 空间测角装置及测角方法 | |
RU2470258C1 (ru) | Углоизмерительный прибор | |
CN109188666B (zh) | 350mm口径1778.9mm焦距0.4~5μm波段离轴三反光学系统 | |
RU175758U1 (ru) | Широкопольный солнечный датчик | |
CN112082490B (zh) | 一种基于Talbot像和COMS相机结构的位移传感器 | |
RU2517979C1 (ru) | Оптический солнечный датчик | |
US10113960B2 (en) | Arrangement in connection with measuring window of refractometer, and refractometer | |
RU2396574C2 (ru) | Теплопеленгатор | |
CN116500587A (zh) | 可调激光测距系统 | |
JP2008045891A (ja) | 放射温度計 | |
CN103207443A (zh) | 近红外飞行器姿态位置测量物镜系统 | |
JP2012063520A (ja) | 測距装置、レンズシステムおよび撮像装置 | |
CN110703415B (zh) | 一种焦距稳定的无热化星敏感器光学系统 | |
RU2644994C1 (ru) | Датчик угла поворота | |
RU2554599C1 (ru) | Углоизмерительный прибор | |
US20080130014A1 (en) | Displacement Measurement Sensor Using the Confocal Principle with an Optical Fiber | |
RU2698522C1 (ru) | Инфракрасный объектив с температурной компенсацией фокусировки |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111021 |
|
RZ4A | Other changes in the information about an invention | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151021 |