Фотоэлектрический гид телескопа

 

6*.блкотома МБЛ

О Il И С А Н И Е >661500

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЙЛЬСТВУ

Союз Соеетснии

Соцналмстмческин

Республин (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.01.77 (21) 2444065/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .е

G 05 В 11/01

Гююударатаюнный намнтат

СССР юю делам изобретений и юткрнтий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Ф. Буров, А. А. Паршин и О. В. Попов (7!) Заивитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГИД ТЕЛЕСКОПА

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в астрономическом приборостроении, оптической локации и в системах автоматического слежения за световым источником сигнала.

Известны фотоэлектрические гиды телескопов различных систем, предназначенные для автоматического удержания световых объектов, например звезд на оптической оси телескопа, уходы которых возмОжны изза рефракции атмосферы, гнутия трубы телескопа, а также из-за неточности ведения часового механизма (1). Эти системы, как правило, строятся на основе следящих систем замкнутого типа и представляют собой автономные системы, связанные с основным режимом работы телескопа — наблюдением и фотографированием звезд — только в случае их приоритетного действия, что исключает возможность наблюдателя вмешаться в процесс гидирования или оценить его качество работы до конца сеанса наблюдения. Последнее снижает уровень доверия к работе автоматического гида, особенно в хороших условиях наблюдений, когда цен-. ность каждого часа работы на телескопе существенно повышается. К другим недостаткам рассматриваемых систем относится отсутствие визуального контроля за нахождением звезды в поле зрения фотогида. Осо; бенно часто это проявляется при слежении за слабыми световыми источниками, а известно, что именно последние в настоящее время являются основными объектами наблюдения. В некоторых системах для контроля уровня выходного сигнала применяется осциллограф, но он не всегда дает возможность правильно оценить визуальную обстановку, особенно при наблюдении слабых объектов или при повышенном фоне.

К недостаткам также следует отнестй наличие дополнительной модуляции на диодах фотоэлектронного приемного устройства с

15 целью введения в систему контура автоматической регулировки усиления для различных яркостей звезд, что ведет к снижению чувствительностй системы.

Наиболее близким к изобретению в техническом решении является фотоэлектричес кий гид телескопа„содержащий последовательно соединенные модулятор светового потока, фотоприемник и блок выделения

Возросшее высокое напряжение остается на фотоприемнике 3 максимальным после того, как счетчик-преобразователь 13 перебросит свой старший разряд и закроет при этом имеющийся в нем логический элемент И для поступления тактовых импульсов.

Все остальные элементы схемы остаются в статическом положении. Полезный сигнал— сигнал рассогласования — не возникает, поскольку объект отсутствует, и на выходе

1р блока выделения сигнала — нулевой уровень, то же на выходе схемы выпрямителя 10 и коммутатора 11.

Подсистема визуальной оценки обстановки, состоящая из пороговых элементов 8

15 и 9 выпрямителя 10, коммутатора 11, логического блока 12 и счетчика-преобразователя 13 входит в состояние «ожидания», а блок исполнительных приводов 6 отключен ключом 7. Допустим, что в данный момент произведено наведение на видимую звезду, 20 и она «попала» точно в оптический центр системы. На выходе фотоприемника 3 возникает сигнал постоянного тока, который оценивается двумя пороговыми элементами 8 и 9, причем один из них настраивается на минимум сигнала фотоприемника 3, 25- когда еще можно считать, что сигнал при- сутствует на нем, а другой настраивается на уровень сигнала, выше которого работа фотоприемника 3 не допустима из-за черезмерной освещенности на фотокатоде при данном уровне высокого напряжения. Если. уровень сигнала превышает порог порогового элемента, он срабатывает, и счетчик-преобразователь 13 сбрасывается в первоначальное положение, когда напряжение питания фотоприемника 3 минимальное. Далее вновь открывается логический элемент И, и вновь идет нарастание кода счетчика-преобразователя 13 от ГТИ, до уровня срабатывания порогового элемента 9, и процесс снова повторяется, то есть на фотоприемник 3 подается пилообразное напряжение питания.

Все остальные блоки по-прежнему в исходном состоянии, поскольку звезда, как условлено, йаходится точно в центре и полезного сигнала нет. Если введенная в поле зрения звезда близка по яркости к пороговой, 45 то пороговый элемент 9 не сработает, напряжение на фотоприемнике 3 максимальное, а состояние остальных блоков аналогично предыдущему случаю. Очевидно, что в этих условиях возможно производить ручное гидирование телескопом, если в этом есть необходимость, без предварительного выключения системы фотогидирования.

Включение приводов фотогида возможно только после оценки максимального сигнала рассогласования, который является

55 " единственным истинным критерием того, что в системе автоматического гидирования коэффициент усиления постоянен, и звезда действи ельно присутствует в поле зрения объектива 1. Максимальное рассогласование сигнала, блок управления, выход которого связан с входом блока исполнительных при" водов, соответствующие выходы которых связаны с модулятором светового потока и фотоприемником",ко входу которого подключен выход управляемого источника питания (2).

Этот фотогид имеет аналогичные недостатки: пониженную чувствительность и невысокое качество работы. Кроме того, затруднено управление гидом, требующее особой подготовки наблюдателей, — астрономов, для ручного удержания звезды в пе =" "рекрестии оптического гида, при этом оно производится с относительно большой ошибкой.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности работы фотоэлектрического гида телескопа.

Эта цель достигается тем, что он содержит два пороговых блока, последовательно соединенные выпрямитель, коммутатор, логический блок, счетчик-преобразователь и управляемый источник питания, ключ; управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом коммутатора, выходсо входом блока управления, вход — со входом выпрямителя и выходом блока выделеййя сигнала, вхбд которого связан со входами обоих пороговых элементов, вы— ходы- которых подключены к соответствующим входам логического блока.

На чертеже изображена структурная схема фотогида. сРотогид содержит объектив 1, модулятор светового потока 2, фотоприемник (ФП) 3 (с усилителем), блок выделения сигнала 4, дающий информацию о смещении объекта относительно оптической оси по двух координатам, блок управления 5, блбк исполнительных приводов 6, ключ 7, два пороговых элемента 8 и 9, выпрямитель 10, (оптронный) коммутатор 11, логический блок 12, счетчик-преобразователь 13 и управляемый источник питания 14.

Фотогид работает следующим образом.

Включением питания производится подготовка его к работе, и генератор тактовых импульсов (ГТИ), имеющийся в составе логического блока 12 подает тактовые импульсы на вход счетчика преобразователя 13, на выходе которого появляется ниспадающее-напряжение постоянного тока, воздействующее на управляемый источнйк питания

14 так, что на его выходе нарастает высокое напряжение, ведущее к возрастанию интегральной чувствительности фотоприемника 3. Счетчик-преобразователь 13 имеет де " "" сять разрядов и плавную регулировочную характеристику выходного напряжения коданалогового преобразования.

Рассмотрим случай отсутствия в пределах поля зрения объектива источника излу чеййя, а" далее по мере описания оценим все возможные случаи работы фотогида.

661500

1О

Если по каким-либо причинам возрастает яркость объекта, то возрастает постоян- 2О ная составляющая на выходе фотоприемника 3, что приводит к срабатыванию порогового элемента 9 и сбросу счетчика- преобразователя 13 к минимуму напряжения питания фотоприемника 3 с последующей оценкой визуальной обстановки по описанному выше алгоритму. То же произойдет, следует учесть, что установка нового напряжения питания фотоприемника 3 произойдет на уровне, соответствующем только ЗО

Формула изобретения

5 для систем фотогидирования с полудисковым модулятором составляет величину )0,5 d., где d — диаметр изображения звезды, так что при достижении такого рассогласования на выходе блока выделения сигнала 4 появляется напряжение переменного тока, уровень которого контролируется через выпрямитель 10 коммутатором 11, который выключает подачу импульсов ГТИ в логическом блоке 12 и подключает блок управления через ключ 7 к блоку выделения сигнала 4. Одновременно коммутатор 11 включает сигнал, например световой, информирующий наблюдателя о том, что захвачен точечный источник излучения. Двигатели отрабатывают возникшее рассогласование, в результате чего ток в цепи коммутатора 11 снижается, но это не приводит ни к каким переключениям в структуре системы. если сильно возрастет фоновая помеха, но уровню максимальной ошибки полезного сигнала, в противном случае сработает пороговый элемент 9, и процесс повторится.

В случае исчезновения объекта наблюдения (туман, тучи), включится пороговый элемент 8, поскольку порог постоянного сигнала на выходе фотоприемника 3 снижается при данном уровне напряжения питания ниже допустимого (шумы фотоприемника), и происходит сброс всей системы в исходное состояние с последующим выходом ее на свой первоначальный режим работы. При максимальном напряжении питания фотоприемника 3 шумы его максимальны и этот уровень выходного сигнала является предельным уровнем, ниже которого происходит срабатывание порогового элемента 8.

Именно поэтому в режиме «ожидания» он не «сбрасывает» систему в исходное состояние, хотя такое «сбрасывание» не приводит к ухудшению качества работы системы, если оно случайно произойдет, поскольку система вновь входит в режим «ожидания». Таким образом, если произошла потеря объекта значительной яркости, когда напряжение питания ФП не было максимальным, то, поскольку на выходе ФП теперь устанавливается сигнал ниже шумов ФП при максимальном напряжении на нем, открывается другой логический элемент И в логическом блоке 12, и импульсы

ГТИ поступают на счетчик-преобразова35

55 б тель 13 независимо от того, в каком состоянии находится коммутатор 11, и напряжение питания фотоприемника 3 растет до уровня режима «ожидания», а коммутатор 11 сбрасывается в этом случае в свое первоначальное состояние. При незначительных колебаниях условий наблюдения изменения напряжения питания фотоприемника 3 не происходит, оно стабильно во времени, что положительно сказывается на устойчивости фотогида, как системы регулирования. Кроме того, практический опыт показывает, что резкие измерения условий наблюдения либо являются недопустимыми при фотографировании звезд, либо допускаются, если гидировайие осуществляетсяиногие часы,в незначительных пределах. В противном случае нельзя получить качественных фотографий. Зато более существенным является первоначальная оценка условий наблюдения, когда учитываются условия фона данного участка неба и величина блеска гидируемой звезды.

Кроме того, существенным становится значительное упрощение системы управления фотогида, когда нет необходимости постоянно следить за тем, в каком положении находятся кнопки его управления, и появляется возможность работать вручную, если есть такая необходимость, без предварительной выверки состояния фотогида. Помимо этого появляется объективная сигнализация о том, что звезда не только присутствует в поле зрения фотогида, но и измерены все параметры, от которых зависит качество производимых фотографий. Стоимость вводимых в систему дополнительных элементов несравнимо мала по сравнению с тем техническим эффектом, который имеет подобный адаптивный фотогид, становящийся таким образом действительно автоматическим устройством, лишенным тех недостатков, которые имеют место в известных системах.

Фотоэлектрический гид телескопа, содержащий последовательно соединенные модулятор светового потока, фотоприемник и блок выделения сигнала, блок управления, выход которого связан со .входом блока исполнительных приводов, соответствующие выходы которых связаны с модулятором светового потока и фотоприемником, ко

I входу которого подключен выход управляемого источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, он содержит два пороговых элемента, последовательно соединенные выпрямитель, коммутатор, логический блок, счетчик-преобразователь и управляемый источник питания, ключ; управляющий вход которого соединен с соответствующим выхо661500

7 дом коммутатора, выход — со входом блойа"управления, вход — со входом выпрямителя и выходом блока выделения сигнала, "вход которого связан со входами пороговых

" элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 243879, кл. G 02 В 23/00, 06.12.67.

2. Николаев П. В. и Сабинин IG. А.

Фотоэлектрически следящие системы,Л. О. «Энергия», 1969, с. 109, рис. 57.

Составитель В; Васильев

Редактор Э. Губницкая Техред О. Луговая Корректор А. Власенко

Заказ 2472/49 Тираж 1014 Подписное

ЦН ИИП И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4