Датчик угла высоты точечного источника света

 

И А-Н И Е

Со2ов Советских

Социалистических

<>728462

И,306PETE Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2657274/40-23 (51)М.Кл.з G 02 В21/22 с присоединением заявки—

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.05.82. Бюллетень ¹ 18 (45) Дата опубликования описания 15.05.82 (53) УДК 527.73.002.56 (088.8) Г (72) Авторы изобретения

В. Н. Пименов, В. А. Летии, А. Я, Глиберман и Н. И. Тюркин (71) Заявитель (54) ДАТЧИК УГЛА ВЫСОТЫ

ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА СВЕТА

Предложенное изобретение относится и измерительной технике, и может быть использовано для измерения угла высоты точечного источника света, например.

Солнца.

Известно устройство, наиболее близкое по технической сущности и представляющее собой датчик определения угла положения в пространстве координатных осей тела относительно источника света (1).

Датчик содержит круглое плоское основание, на котором вокруг затеняющего элемента расположена кольцевая батарея из последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей;

Недостатком данного датчика является нелинейная зависимость выходного напряжения от изменения угла высоты точечного источника света, которая, к тому же, зависит от азимутального положения то.ечного источника света из-за переменной проекции затеняющего элемента, а также сложность конструкции устройства.

Целью изооретения являются повышение точности измерения угла высоты точечного источника света, исключение влияния азимутального положения источника и упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в датчике угла высоты точечного источника света, содержащем круглое плоское основание, на котором вокруг затеняющего элемента расположена кольцевая батарея из последовательно соединенных фотопреобразователей, чувствительная площадка каждого фотопреобразователя представляет собой геометрическую фигуру, ограниченную двумя параллельными прямыми и двумя кривыми, причем наибольшая из прямых примыкает к затеняющему элементу, а отношение линейных размеров ординат, параллельных прямым и ограниченных кривыми, к линейному размеру наибольшей из них определяется формулой:

15 у 1 Х t a„ („, are tg(Y tg „ )) е ь т где Х, — относительное расстояние для

20 каждой из ординат, отсчитываемое вдоль длины фотопреобразователя, приведенное к его длине; а — максимально измеряемый угол.

Кроме того, затеняющий элемент выполнен в виде цилиндра.

На фиг. I изображен предлагаемый датчик в аксонометрической проекции, обЗО щий вид.

728462

Датчик содержит затеняющий элемент

1 в виде цилиндра, плоское круглое основание 2, фотопреобразователи 3.

На фиг. 2 даны графики зависимости напряжения на нагрузке батареи фотоэлектрических преобразователей or угла высоты точечного источника света (а) для предложенного датчика (кривые 1 и II) и для прототипа (кривые Ш и IV), определяемые различными соотношениями высоты затеняющего элемента и диаметра основания.

Датчик угла высоты точечного источника света работает следующим образом.

При затенении и в результате изменения угла падения светового потока на плоскость фотоэлектрических преобразователей 3, которые затеняются, а также в результате их конфигурации, определяемой формулой (1), происходит линейное, в зависимости от угла, изменение амплитуды выходного сигнала в нагрузке, по которому судят об угле высоты точечного источника света.

На фиг. 3 изображена конфигурация лрофильного фотоэлектрического преобразователя в относительных единицах

О(Х,(1; (0 Y, . Положение границы тела, соответствующее Х,=0,2 соответствует а=19, Х,=0,4 соответствует 34 и так далее.

Интегрируя затеняющую площадь фотоэлектрического преобразователя в соответствующих пределах для каждого а (например, для а=19 ) пределы интегрирования по Х, (О; 0,2) и расчитывая по формуле относительное изменение тока

In

I„ — = (1 — К,„, ) cos n получаем график линейной зависимости тока (а следовательно, и выходного сигнала на нагрузке) в зависимости от а (фиг. 4).

Наличие в датчике угла высоты точечного источника света кольца фотоэлектрических преобразователей, имеющих геометрическую форму, ограниченную двумя параллельными прямыми и двумя кривыми с профилем, определенным формулой (1), и расположенных на основании вокруг затеняющего элемента, выполненного в виде цилиндра, позволяет получить постоянный градиент выходного напряжения датчика при изменении угла высоты

5 точечного источника света, т. е. выходную характеристику, также не зависящую от азимутального положения источника света, что повышает точность измерения.

10 Формула изобретения

1. Датчик угла высоты точечного источника света, содержащий круглое плоское основание, на котором вокруг затеняющего элемента расположена кольцевая батарея из последовательно соединенных фотопреобразователей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения угла высоты точечного источника света, чувствительная площадка каждого фотопреобразователя представляет собой геометрическую фигуру, ограниченную двумя параллельными прямыми и двумя кривыми, причем наибольшая из прямых примыкает к затеняющему элементу, а отношение линейных размеров ординат, параллельных прямым и ограниченных кривыми, к линейному размеру наибольшей из них определяется формулой:

30 е по. „(n„,— агс 1р(.А т

1 1 — Х,, tg - где Х, — относительное расстояние для

З5 каждой из ординат, отсчитываемое вдоль длины фотопреобразователя, приведенное к его длине, а — максимально измеряемый угол.

40 2, Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния азимутального положения точечного источника света на точность измерения конструкции, затеняющий элемент выполнен в виде

45 цилиндра.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство Мо 184634, 50 кл. G 01 В 19/56, 29.09.72 (прототип) . 728462

Уе

7,0

0,9

0, 0 01 07 0,3 0Å 09 00 07 00 09 70 сС а Й 3<С М 59 00

Puz 3

Составитель Т. Хорошилова

Техред А. Камышникова

Гедактор Н. Багирова

Корректор С. Файл

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 450/419 Изд. № 148 Тираж 614 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д, 4/5