УСТРОЙСТВО ПРИЕМА ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в системах с высокочувствительными фотоприемными устройствами, работающими в условиях с возможным воздействием на фотоприемные устройства разрушающих излучений, например, солнечной засветки при установке систем на объекты аэрокосмического базирования.
Известно устройство приема излучения, размещенное в фотокамере (патент CN 111294526 А, МПК H04N 5/33, H04N 5/232, опубликован 16.06.2020), содержащее входную оптическую систему, фотоприемное устройство, шторку, установленную между входной оптической системой и фотоприемным устройством с возможностью ввода-вывода ее из оптического тракта с помощью блока перемещения.
Шторка с помощью блока перемещения может устанавливаться или в положение, когда на фотоприемное устройство поступает оптический поток (открытое положение), или в положение, когда оптический поток блокируется (закрытое положение). Блокировка необходима для защиты фотоприемного устройства от разрушающей солнечной засветки.
Недостатком данного устройства является отсутствие автоматической установки шторки в закрытое положение при нештатном прекращении подачи питания на устройство приема излучения, что может привести, в случае сильной солнечной засветки, к выходу из строя даже выключенного фотоприемного устройства.
Прототипом является устройство приема излучения (US 2016004422 А1, МПК H04N 5/235, H04N 5/238, H04N 5/33, H04N 5/225, дата публикации 11.02.2016; фиг. 6 - вариант выполнения с входной оптической системой и элементами магнитного смещения), содержащее входную оптическую систему, фотоприемное устройство, шторку, установленную между входной оптической системой и фотоприемным устройством с возможностью ввода-вывода ее из оптического тракта с помощью блока перемещения и возвратного механизма шторки.
Возвратный механизм шторки создает усилие, направленное на установку шторки в закрытое положение (положение, когда световое излучение блокируется), что при отключении питания устройства приема излучения (отсутствии противодействия со стороны более мощного блока перемещения шторки) обеспечивает установку шторки в закрытое положение и, тем самым, защиту (в аварийной ситуации) фоточувствительного устройства от разрушающего светового излучения.
Недостатком данного устройства является повышенный расход электрической энергии при удержании шторки в открытом положении (положении, когда на фотоприемное устройство поступает световое излучение), связанный с необходимостью компенсировать усилие возвратного механизма шторки, направленное на установку шторки в закрытое положение, что сказывается на общем потреблении электроэнергии, величина которого в ряде случаев должна быть предельно минимальной.
Техническим результатом полезной модели является возможность автоматической установки шторки в закрытое положение при отключении напряжения питания при минимальных энергозатратах на удержание шторки в открытом положении.
Технический результат достигается тем, что в устройство приема излучения, содержащее входную оптическую систему, фотоприемное устройство, шторку, установленную между входной оптической системой и фотоприемным устройством с возможностью ввода-вывода ее из оптического тракта с помощью блока перемещения и возвратного механизма шторки, согласно настоящей полезной модели, дополнительно введен фиксатор, снабженный блоком управления и возвратным механизмом фиксатора, при этом вход блока перемещения и вход блока управления выполнены с возможностью подключения к источнику питания устройства приема излучения, причем блок управления выполнен с возможностью обеспечения управления фиксатором при отключении напряжения питания.
А также тем, что блок управления содержит механизм перемещения фиксатора, преобразователь напряжения, диод, конденсатор, узел коммутации, выход которого подключен к первому входу механизма перемещения фиксатора, при этом первый вход узла коммутации соединен с входом преобразователя напряжения и является входом блока управления, положительный выход преобразователя напряжения через диод подключен ко второму входу узла коммутации и одному из выводов конденсатора, второй вывод которого соединен с отрицательным выходом преобразователя напряжения и вторым входом механизма перемещения фиксатора.
На фиг. 1 представлено устройство приема излучения.
На фиг. 2 представлен блок управления фиксатором.
На фиг. 3а, 3б, 3в и 3г представлены этапы ввода-вывода шторки из оптического тракта.
Устройство приема излучения (фиг. 1) содержит входную оптическую систему 1, фотоприемное устройство 2, шторку 3 установленную между входной оптической системой 1 и фотоприемным устройством 2 с возможностью ввода-вывода ее из оптического тракта с помощью блока 4 перемещения и возвратного механизма 5 шторки 3, фиксатор 6 шторки 3, снабженный блоком 7 управления и возвратным механизмом 8.
Вход блока 4 перемещения шторки 3 и вход блока 7 управления выполнены с возможностью подключения к источнику питания устройства приема излучения (на чертежах не показан). Блок 7 управления выполнен с возможностью управления фиксатором 6 при отключении напряжения питания.
Блок 7 управления содержит механизм 9 перемещения фиксатора 6, преобразователь 10 напряжения, диод 11, конденсатор 12, узел 13 коммутации, выход которого подключен к первому входу механизма 9 перемещения фиксатора 6. Первый вход узла 13 коммутации соединен с входом преобразователя 10 напряжения и является входом блока 7 управления. Положительный выход преобразователя 10 напряжения через диод 11 подключен ко второму входу узла 13 коммутации и одному из выводов конденсатора 12, второй вывод которого соединен с отрицательным выходом преобразователя 10 напряжения и вторым входом механизма 9 перемещения фиксатора 6.
Работает устройство приема излучения следующим образом.
До подачи на устройство приема излучения напряжения питания, за счет действия возвратного механизма 5 шторки 3, в качестве которого может быть использована, например, пружина, шторка 3 находится в закрытом положении и блокирует поступление оптического потока на фотоприемное устройство 2 (данное положение шторки 3 изображено пунктиром на фиг. 1). Пружина при этом разжата.
При подаче на устройство приема излучения напряжения питания блок 4 перемещения, который может быть выполнен, например, на шаговом двигателе, снабженным модулем управления (на чертежах не показаны), преодолевая противодействие возвратного механизма 5 шторки 3, сжимая пружину, перемещает шторку 3 в открытое положение.
При этом при достижении шторкой 3 открытого положения, фиксатор 6, который может быть выполнен, например, в виде якоря соленоида (для случая, когда механизм 9 перемещения фиксатора 6 выполнен, например, в виде обмотки соленоида), блокирует возможность возвращения шторки 3 в закрытое положение.
Блокировка может быть осуществлена, например, следующим образом, (представленным на фиг. 3).
Фиксатор 6 устанавливается с возможностью обеспечения контакта с поверхностями шторки 3 во время ввода-вывода ее из оптического тракта таким образом, что в начале соприкосновения (при движении шторки 3 из закрытого положения в открытое) поверхности 14 шторки 3 с рабочей поверхностью 15 фиксатора 6 (торцом якоря соленоида) возвратный механизм 8 фиксатора, в качестве которого может быть использована, например, пружина, находится в несжатом состоянии (фиг. 3а). Затем, по мере движения шторки 3, возвратный механизм 8 фиксатора 6 (пружина) сжимается (фиг. 3б), а после прохождения рабочей поверхностью 15 фиксатора 6 поверхности 14 шторки 3 и выхода его за пределы шторки 3 (фиг. 3в), возвратный механизм 8 фиксатора 6 (пружина) разжимается, чем и обеспечивается блокировка шторки 3.
После осуществления определенного, заранее известного количества шагов шагового двигателя блока 4 перемещения, обеспечивающего положение шторки 3, соответствующее фиг. 3в, напряжения на обмотках шагового двигателя устанавливаются равными нулю вольт, т.е. силовая часть блока 4 перемещения (шаговый двигатель) обесточивается. При этом шторка 3 остается в открытом положении за счет фиксатора 6, в который шторка 3 упирается поверхностью 16. Потребление блока 4 перемещения в этом режиме минимально (приблизительно 50 мВт).
Также сразу после подачи напряжения питания на устройство приема излучения, оно поступает и на преобразователь 10 напряжения, который через диод 11 заряжает конденсатор 12, и на первый управляющий вход узла 13 коммутации, что обеспечивает его установку в закрытое состояние, т.е. его второй вход отключается от его выхода.
Выходное напряжение преобразователя 10 напряжения соответствует требуемому напряжению питания механизма 9 перемещения фиксатора 6.
Узел 10 коммутации может быть выполнен, например, на твердотельном нормально замкнутом оптореле (потребление оптореле - не более 40 мВт).
При аварийном или штатном отключении напряжения питания устройства приема излучения, напряжение на первый вход узла 10 коммутации перестает поступать, что приводит к замыканию его второго входа и выхода.
При этом напряжение с заряженного конденсатора 12 подается на механизм 9 перемещения фиксатора 6.
Конденсатор 13 разряжается, т.е. обеспечивается протекание тока через механизм 9 перемещения фиксатора 6 (обмотку соленоида).
За время протекания тока разрядки конденсатора фиксатор 6, преодолевая противодействие возвратного механизма 8 фиксатора 6 (пружины), смещается (втягивается в соленоид) и выходит за пределы поверхности 16 шторки 3 (фиг. 3г).
Шторка 3 при этом разблокируется и под действием возвратного механизма 5 шторки 3 возвращается в закрытое положение.
После разряда конденсатора 12 (время разряда зависит от емкости конденсатора 12, величина которого выбирается достаточной для возвращения шторки 3 в закрытое положение) возвратный механизм 8 фиксатора 6 (пружина) разжимается.
Диод 11 препятствует разряду конденсатора 12 через преобразователь 10 напряжения при отключении напряжения питания устройства приема излучения.
Таким образом, в предлагаемом устройстве приема излучения за счет применения фиксатора 6, снабженного возвратным механизмом 8 и блоком 7 управления, использующим энергию, накопленную входящим в его состав конденсатором 12, обеспечивается автоматическая установка шторки 3 в закрытое положение (защита фотоприемного устройства 2 от разрушающего излучения) при прекращении подачи напряжения питания при минимальных энергозатратах на удержание шторки 3 в открытом положении.