Brevet FR2371007A1 — publié le 19780609

La présente invention concerne l'acquisition d'une source de rayonnement par un mobile, notamment par un satellite, le terme "acquisition" devant etre interprété comme désignant la commande du mobile de façon à-orienter un axe lié à celui-ci en alignement avec la source. Le problème de l'acquisition d'une source de rayonnement, en général le soleil, se pose frequemment dans le pilotage automatique de certains satellites. Une fois le satellite mis en orbite, il est nécessaire de fixer son orientation par rapport à la source. On connaît déjà des dispositifs d'acquisition permettant d'atteindre ce résultat. Ces dispositifs utilisent deux blocs détecteurs différentiels, ayant chacun un champ de vision au moins égal à 2 fil stéradians, placés dos à dos le long de l'axe du satellite qui est à orienter vers la source (axe qui, pour simplifier, sera dénommé par la suite axe Oy), une électronique de traitement des signaux fournis par les blocs détecteurs et des moyens, commandes par l'électronique, de géné- ration de moments de rotation du satellite autour de son centre de gravité. Ces dispositifs ne tiennent pas compte en général d'une contrainte supplémentaire qu'il est souhaitable de respecter dans de nombreux cas. Une fois achevée la phase de mise sur orbite, au cours de laquelle les appareils de mesure ou expérimentaux portés par le satellite et pointés dans une direction autre que Oy sont protégés, il faut éviter de diriger par la suite, même temporairement, ces appareils vers le soleil dont le rayonnement intense pourrait les détruire rapidement du fait de la suppression de leur protection. Pour résoudre ce problème supplémentaire, on pourrait évidemment utiliser des blocs détecteurs différents, attaquant des électroniques complexes combinant leurs signaux de sortie. Cette solution n'est guère satisfaisante dans le-cas d'un matériel qui doit etre très fiable, aussi simple que possible et dont il ne soit pas nécessaire de définir chaque composant indépendamment des autres composants similaires qu'il peut comporter. L'invention vise à fournir un dispositif simple permettant de tenir compte de la contrainte exposée ci-dessus, utilisant deux blocs détecteurs identiques. Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif d'acquisition du genre ci-dessus défini, dont chaque bloc détecteur fournit un signal correspondant à l'écart de la source par rapport à deux axes Ox et Oz, avantageusement orthogonaux à l'axe Oy, et dont l'électronique comporte deux chaînes de traitement différentes des signaux correspondant à l'écart par rapport h Ox et à l'écart par rapport à Oz, commandant les moyens de génération de moments dans un sens tel que l'acquisition se produise en évitant tout alignement de la source avec une direction déterminée liée au satellite et distincte de Oy. Suivant un second aspect de l'invention, celle-ci propose un dispositif d'acquisition dont les blocs détecteurs identiques fournissent chacun un premier signal fonction de l'écart de la source autour d'un premier axe Ox, dont l'alignement avec la source doit être évité, et un second signal représentatif de l'écart de la source par rapport à un second axe Oz, avantageusement orthogonal à Ox, et dont l'électronique de commande comporte deux chatnes distinctes de commande des moyens de création de moments de rotation autour de l'axe Ox et autour de l'axe Oz, la channe associée à l'axe Ox fournissant un signal de mise en action des moyens de création de moments dans un sens provoquant dans tous les cas la rotation du satellite dans le sens correspondant à l'acquisition, tandis que la channe associée à l'axe Oz commande les moyens de création d'un moment de rotation autour dudit axe Oz dans le sens correspondant à l'acquisition si la source à éviter se trouve en dehors du diedre Ow!-Oy et dans le sens opposé dans le cas contraire Ce faisant, les moments de rotation appliqués ont toujours pour action d'éloigner la source du demi-plan > Oz, Ox, Oz. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif qui en constitué un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel - la figure 1 est un schéma de principe montrant les constituants principaux du dispositif, disposés sur un satellite dont les plans médians ont été schématiquement indiqués en trait mixte - la figure 2 est un diagramme montrant l'allure de la variation du signal fourni soit par la partie sensible aux écarts autour de la direction Ox, soit parla partie sensible aux écarts autour de la direction Oz, de l'un quelconque des blocs détecteurs du dispositif de la figure 1 - la figure 3 est un schéma de principe de la channe électronique de commande des moyens de création d'un moment de rotation autour de l'axe Ox - la figure 4, similaire à la figure 3, est un schéma de la chaîne de commande des moyens de création d'un moment de rotation autour de l'axe Oz. La figure 1 montre les blocs détecteurs identiques lOa et lOb disposés dos à dos le long de l'axe Oy du satellite à piloter. On supposera que les appareils à protéger sont disposés dans la direction de l'axe Ox, orthogonal à l'axe Oy et qui ne doit pas etre orienté vers le soleil, schématisé en 11. Chacun des blocs détecteurs 10a et 10b fournit, sur une première sortie 12a ou 12b, un signal représentatif de l'angle de l'axe Oy avec le soleil autour de l'axe Ox, c'est-à-dire de l'angle de Oy avec la projection du vecteur solaire sur le plan Oyz (Oz étant la direction orthogonale à Ox et Oy). Chaque bloc détecteur îOa ou lOb fournit également, sur une sortie 13a ou 13b, un signal représentatif de l'angle de Oy avec le soleil autour de l'axe Oz. Les détecteurs lOa et lOb peuvent être des détecteurs relativement classiques à quatre quadrants, utilisant quatre plages de détection réparties autour de l'axe Oy et orientées de façon que le champ de vision de chaque bloc détecteur soit légèrement supérieur à 2 lt stéradians. La variation du signal fourni sur une sortie quelconque en fonction de l'angle sera alors du genre montré en figure 2. Le signal présente un maximum pour une valeur de l'angle d'écart légèrement inférieure à 90". Le dispositif comporte encore des moyens de création de moments de basculement autour de l'axe Ox et autour de l'axe Oz. Dans le mode de réalisation illustré, ces dispositifs sont constitués par des tuyères. Deux tuyères 14 et 15 sont par exemple disposées dans le plan médian du satellite, à 45" des axes Oz et Oy, pour provoquer la rotation autour de Ox. Deux tuyeres similaires 16 et 17 sont disposes dans le plan médian Derpendiculaire à Oz, a 45" des axes Ox et Oy. La chaine électronique de commande en rotation autour de Ox (figure 3) comporte un sommateur analogique 18 qui reçoit les signaux fournis par les sorties 12a et 12b. Le signal résultant est appliqué à un réseau analogique 19 d'avance de phase, servant également de filtre passe-bas. La fréquence de coupure de ce filtre sera déterminée en fonction des bruits dans la pratique, elle pourra être de l'ordre de 0,5 Hz. Le réseau d'avance de phase aura avantageusement une fonction de transfert de la forme (1 + a t p) / (1 + T p) (a et T étant des constantes et p étant le symbole de Laplace). Au signal de sortie du réseau 19 est superposé un signal représentatif du signe du vecteur solaire le long de l'axe des senseurs.Ce signal est élaboré à partir du siqnal fourni par le bloc détecteur lOb sur sa sortie 12b. Ce signal de sortie est appliqué à un amplificateur inverseur 20 présentant un gain en tension supérieur à 1. On donnera en général à cet amplificateur 20 un gain égal à celui de l'amplificateur correspondant dans la chaîne de commande de rotation autour de Oz, pour des raisons d'homogénéité. Dans ce cas, le gain sera en général compris entre 1 et 1,5. Les signaux de sortie du réseau 19 et de l'amplifica- teur 20 sont appliqués à un sommateur analogique 21. Afin d'éviter un fonctionnement quasi permanent des tuyères, un circuit à seuils symétriques 22 est interposé entre le sommateur 21 et les actionneurs des tuyères. La channe électronique de commande de rotation autour de l'axe Oz présente une constitution générale similaire à celle de la channe montrée en figure 3. Les signaux qui apparaissent sur les sorties 13a et 13b sont additionnés dans un sommateur 23. Le signal de sortie du sommateur est traité dans un réseau d'avance de phase et de filtrage passe-bas 24. Le signal de sortie de 24 est appliqué. sur l'une des entrées d'un sommateur 25. Par contre, la voie qui reçoit uniquement le signal de sortie de 13b comporte, en amont de l'amplificateur-inverseur 26, similaire à l'amplificateur 20 de la figure 3, un circuit analogique 27 qui fournit la valeur absolue du signal de polarité variable apparaissant sur la sortie 13b (signal dont la variation est du genre montré en figure 2 > . Le sommateur 25 reçoit ainsi,d'une part,un terme dérivé de la somme des signaux des blocs détecteurs par avance de phase, d'autre part, un terme toujours natif, proportionnel a la valeur absolue du signal fourni par la sortie 13b. L'amplificateur 26 ayant un qain supérieur à l'unité, on voit que, lorsque le soleil se trouvera orienté dans le dièdre Ox,-Oy, alors aue le dispositif est excité en vue de l'acquisition, il y aura transmission au circuit à seuils 28 d'un signal de commande inversé. En conséquence, il ne pourra pas se produire de rotation autour de Oz dans un sens faisant passer l'axe Ox à l'alignement du soleil. Par contre, la channe de commande en rotation autour de l'axe Ox étant normalement actionnée, l'acquisition se fera sans que les évolutions du satellite puissent amener, même temporairement,laxe Ox dans l'alignement du soleil. Dans la pratique, on aura en général intérêt à donner à l'amplificateur 26 un gain de l'ordre de 1,2. Ainsi, les tuyères 16 et 17 seront commandées de façon normale aussi longtemps que l'angle du vecteur solaire par rapport à l'axe Oy ne dépasse pas r/2 environ (cette plage étant celle pour laquelle les évolutions simultanées du satellite autour de l'axe Ox et autour de l'axe Oz ne risquent pas de provoquer la venue de l'axe Ox en alignement avec le soleil). On voit ainsi que, grâce à l'emploi d'une chaîne électronique de traitement comportant une voie de création d'un terme dérivé de la somme des signaux fournis par les deux senseurs par avance de phase, et une seconde voie fournissant un terme proportionnel à la valeur absolue du signal fourni par l'un des senseurs, on réalise l'acquisition selon une trajectoire dont l'amplitude va jusqu'à une valeur déterminée (par exemple 3 IT /2) dans un sens et d'amplitude complémentaire (par exemple X /2) dans l'autre sens autour de l'axe associé à la channe en question. Naturellement, les deux channes peuvent comporter une électronique de ce même type. D'autres variantes de réalisation encore sont possibles. En particulier, le traitement des signaux peut être numérique et non pas analogique. L'axe interdit (axe Ox) n'est pas forcément perpendiculaire à l'axe d'acquisition (Oy). Il doit être entendu que toutes ces variantes, ainsi plus généralement que toutes celles restant dans le cadre des équivalences, sont couvertes par le présent brevet. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'acquisition d'une source de rayonnement par un mobile, comprenant deux blocs détecteurs différentiels identiques, ayant chacun un champ de vision au moins égal à 2 Trstéradians, placés dos à dos le long d'un axe du mobile qui est à orienter vers la source, une électronique de traitement des signaux fournis par les blocs détecteurs et des moyens, commandés par l'électronique, de génération de moments de rotation du mobile autour de son centre de qravité, caractérisé en ce aue chaque bloc détecteur fournit un signal correspondant à l'écart de la source par rapport à un premier et un second axe l'un et l'autre liés au satellite, avantageusement orthogonaux à l'axe commun des blocs détecteurs, et en ce que l'électronique comporte une channe de traitement des signaux correspondant à l'écart par rapport au premier axe et une chaine, différente de la première, de traitement des signaux correspondant à l'écart par rapport au second axe, lesdites channes commandant les moyens de génération de moments dans un sens tel que l'acquisition soit produite en évitant tout alignement de la source avec une direction déterminée liée au satellite et distincte de l'axe commun des blocs détecteurs. 2. Dispositif d'acquisition solaire pour satellite, comprenant deux blocs détecteurs différentiels, ayant chacun un champ de vision au moins égal à 2 IT stéradians, placés dos à dos le long d'un axe Oy du satellite qui est à orienter vers le soleil, une électronique de traitement des signaux fournis par les blocs détecteurs et des moyens, commandés par l'électronique, de génération de moments de rotation du satellite autour de son cente dearavité, caractérisé en ce que les blocs détecteurs identiques fournissent chacun un premier signal,représentatif de l'écart angulaire du soleil autour d'un premier axe Ox, dont l'alignement avec le soleil doit etre évité, et un second signal représentatif de l'écart angulaire du soleil par rapport à un second axe Oz, avantageusement orthogonal à Ox, et en ce que l'électronique de commande comporte deux chaînes distinctes de commande des moyens de création de moments de rotation autour de l'axe Ox et autour de l'axe Oz, la chatne associée à l'axe Ox fournissant un signal de mise en action des moyens de création de moments dans un sens provoquant dans tous les cas la rotation du satellite dans le sens correspondant à l'acquisition, tandis que la chaîne associée à l'axe Oz commande les moyens de création d'un moment de rotation autour dudit axe Oz dans le sens correspondant à l'acquisition si la source à éviter se trouve en dehors du dièdre Ox, -Oy et dans le sens opposé dans le cas contraire. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe Oy est approximativement perpendiculaire à Ox et à Oz. 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la channe de commande des moyens de génération de moments de rotation autour de l'axe Ox comprend une première branche de sommation des signaux provenant des deux blocs détecteurs, d'avance de phase et de filtrage passe-bas du signal résultant, une seconde branché d'amplification du signal fourni par 1-' un des deux blocs détecteurs, et des moyens de sommation et de mise en action des moyens de génération d'un moment. 5. Dispositif suivant la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la channe associée à l'axe Oz comprend une première branche de sommation des signaux fournis par les deux blocs détecteurs et d'avance de phase et de filtration du signal résultant et une branche de création d'un terme proportionnel à la valeur absolue de la sortie dtun des blocs détecteurs et d'amplification de cette valeur absolue, ainsi qu'un sommateur recevant les signaux provenant des deux branches et attaquant des moyens de mise en action des moyens de génération d'un moment autour de l'axe Oz. 6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de mise en action comprennent un circuit à seuils symétriques. 7. Dispositif suivant la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que la seconde branche amplifie le signal reçu du bloc détecteur dans un facteur -1,2 environ. 8. Dispositif suivant l'une quelconque de-s revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de génération de moments sont constitués par des tuyères.