ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ ГИДИРОВАНИЯ СОЛНЕЧНОГО ТЕЛЕСКОПА

Полезная модель относится к приборостроению, а именно к области устройств, входящих в состав систем слежения за неточечными светящимися объектами, изменяющими угловой размер в процессе слежения, например, такими как Солнце, Луна, и может быть использовано в системах гидирования солнечных телескопов.
Основные требования, предъявляемые к этим устройствам: работа при большом динамическом диапазоне яркости объекта слежения; высокая точность гидирования; минимальная задержка в тракте слежения; сохранение работоспособности системы при виньетировании части изображения объекта слежения конструктивными элементами оптической системы телескопа; минимальное, либо полное отсутствие смещения центра изображения объекта слежения при изменении его угловых размеров; автоматическая работа системы слежения после освещения хотя бы одного из фотодатчиков; возможность мониторирования и управления системой гидирования от компьютера; минимальное время на обслуживающие процедуры, такие как проверка работоспособности и тарировка.
Термины, используемые в описании:
Виньетирование (от франц. vignette - заставка), частичное затенение пучка лучей, проходящего через оптическую систему, обусловленное его ограничением диафрагмами системы, и приводит к уменьшению освещенности изображения, даваемого системой, при переходе от центра к краю поля зрения. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А.М. Прохоров. 1983.
В солнечном телескопе под виньетированием понимают затенение фотодатчиков фотоэлектрического устройства системы гидирования конструктивными элементами оптической схемы телескопа.
Гидирование - в астрономии, вспомогательная операция, выполняемая при фотографировании небесных светил. Заключается в том, что наблюдатель с помощью микрометренных винтов или вспомогательных двигателей телескопа удерживает некоторое небесное светило на кресте нитей окулярного микрометра, установленного в фокальной плоскости вспомогательной оптической трубы - т.н. Гида (смещение светила с креста нитей в телескопе, вращающемся в соответствии с видимым суточным движением неба, вызывается погрешностями в изготовлении телескопа, влиянием атмосферы или собственным перемещением наблюдаемого светила относительно звезд). Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. 1969÷1978.
Гидирование в солнечном телескопе - это процесс удержания центра изображения Солнца в центре палетки координатометра.
«Захват» в системе слежения солнечного телескопа - это переход от режима поиска изображения Солнца к режиму его автосопровождения.
Координатометр - устройство, предназначенное для приведения гелиоцентрических координат изображения Солнца к инструментальной системе координат телескопа.
А.Н. Бевзов и др. «Создание программного обеспечения АСУ Большого Солнечного Вакуумного Телескопа на основе унифицированного процесса разработки». «Вестник НГУ. Серия: Физика». 2014 г.
Палетка (pallet англ.) - панель координатометра, на которой расположены фотодатчики системы слежения и на которую проектируется изображение Солнца.
(греч. ) - на день, ежедневный - астрономические таблицы, указывающие положение небесных светил на определенные дни месяца или года. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935÷1940.
1
2
Известно устройство слежения, входящее в подсистему гидирования солнечного телескопа (Зотов А.А., Котов В.Н., Лубков А.А., Лылов С.А., Автоматическое управление солнечным телескопом // Датчики и системы. 2008. №10. С. 8÷10), содержащее фотоэлектрическую систему, состоящую из четырех фотодатчиков, каждый из которых состоит из одного фотоприемника, расположенных на палетке координатометра по окружности, диаметром, равным диаметру изображения Солнца, на противоположных концах двух взаимно перпендикулярных диаметров этой окружности, совпадающих с осями координат X и Y координатометра, соответствующих осям α и δ управления главным зеркалом телескопа по азимуту и углу места. Сигналы рассогласования для управления приводами каждой оси определяются по формуле: , где k - коэффициент размерности, равный 1,0 В, I, I - токи верхнего/нижнего или правого/левого фотоприемников на входе усилителей, пропорциональные световым потокам, освещающим фоточувствительную поверхность фотоприемников. При ΔU=0, двигатели приводов останавливаются, формируется сигнал «захват» и устройство слежения переходит в режим автосопровождения объекта.
Недостатком известного технического решения является то, что при виньетировании хотя бы одного из фотоприемников происходит потеря координаты изображения объекта слежения по оси, на которой расположен этот фотоприемник, что делает невозможным дальнейший процесс слежения за объектом и автоматизацию этого процесса.
Известно следящее устройство (Авторское свидетельство №297022, «Фотоэлектрическое устройство для слежения за протяженным объектом, например Солнцем», МПК G02B 23/00, G01C 21/24, G01D5/, опубликовано 04.06.1971), в котором гидирование осуществляется по двум участкам изображения объекта, а фотодатчики, состоящие из двух фотоприемников, расположеных попарно на освещенных и неосвещенных зонах изображения границы объекта на дуге с центральным углом 90° между парами, с ориентацией по осям X и Y. Такое решение имеет тот же недостаток, что и предыдущее, - при слежении только по двум участкам изображения объекта в случае виньетирования хотя бы одного из фотоприемников происходит потеря изображения объекта слежения и добавляется еще один недостаток - при изменении размеров объекта слежения, например Солнца, угловой размер которого за счет эллиптичности орбиты Земли изменяется на 3,27% (62,8 угловых секунды) в течение года, центр изображения объекта слежения будет смещаться на ту же величину, что недопустимо для системы гидирования телескопа, которая должна обеспечить погрешность слежения не хуже 1÷2 угловых секунд и требует периодической перенастройки положения фотодатчиков вручную.
Недостатками известного устройства являются: невозможность процесса слежения за объектом при виньетировании хотя бы одного из датчиков; отсутствие автоматизации процесса слежения за объектом; сложность тарировки при годовом изменении размеров объекта слежения.
Известно техническое решение, выполненное в подсистеме слежения за Солнцем, входящей в состав системы управления горизонтальным солнечным телескопом Саянской Солнечной обсерватории (Bevzov A.N., Kotov V.N. Lubkov A.A., Lylov S.A., Perebeynos S.V. Automated control system for horizontal solar telescope of Sayansk solar observatory. // Proceedings of the IASTED International Conferences on Automation, Control and Information Technology (ACIT 2010) (Novosibirsk, Russia, June 15÷18, 2010), vol. "Control, Diagnostics and Automation", Acta Press, Calgary, 2010. P. 178÷182). В блоке фотодатчиков устройства слежения этого телескопа используется четыре фотодатчика, каждый из которых состоит из двух фотоприемников - внутреннего и внешнего. Фотодатчики расположены на палетке координатометра по окружности с диаметром, равным диаметру изображения Солнца, на концах двух взаимно перпендикулярных диаметров этой окружности, ориентированных по осям координатометра X и Y, причем центры фотоприемников располагаются на осях X и Y, а внутренний фотоприемник, который ближе к центру, диафрагмирован так, что соотношение площадей кристаллов фотоприемников равно - Sвнешн./Sвнутр.=3/1. Тогда при полной засветке (датчик не виньетирован) проекцией изображения Солнца обоих фотоприемников какого-либо из фотодатчиков сигнал рассогласования для управления приводами данной оси (X или Y) будет максимальным, а знак его укажет направление вращения двигателей приводов для уменьшения рассогласования, то есть центр изображения Солнца будет смещаться внутрь окружности, на которой расположены фотодатчики, до тех пор, пока сигнал яркости внешнего фотоприемника не сравняется с сигналом яркости внутреннего фотоприемника. Когда это произойдет, сигнал рассогласования, равный разности этих сигналов станет равен нулю и начнется процесс автосопровождения объекта слежения по данной оси. Такая конструкция блока фотодатчиков позволяет решить проблему виньетирования, так как оператор всегда может выбрать из четырех пар фотодатчиков одну не виньетированную пару, но имеет недостаток - слежение осуществляется всего по двум точкам края изображения Солнца, так что при изменении его углового размера, происходит медленное смещение центра изображения с цикличностью два раза в год, и чтобы избежать этого, оператор должен периодически вручную смещать фотодатчики вдоль осей X и Y на величину изменения радиуса Солнца, чтобы компенсировать это изменение. Второй недостаток данного варианта - это отсутствие режима автоматического выбора не виньетированной пары фотодатчиков. И, наконец, третий недостаток - отсутствие связи с компьютером для управления режимами работы и контроля состояния устройства слежения.
ext
ins
Известно техническое решение, выполненное в подсистеме слежения за Солнцем, входящей в состав системы управления Большим солнечным вакуумным телескопом (БСВТ) Байкальской астрономической обсерватории (БАО) (Патент №160483 на полезную модель. «Фотоэлектрическое устройство для слежения за Солнцем» МПК G02B 23/00. Зарегистрировано в Гос. Реестре полезных моделей РФ 25 февраля 2016 г.), выбранное в качестве прототипа. В блоке фотодатчиков этого устройства слежения, как и в предыдущем варианте, используется четыре фотодатчика, каждый из которых состоит из двух фотоприемников - внутреннего и внешнего. Фотодатчики расположены на окружности, совпадающей при «захвате» с центром проекции изображения Солнца, в точках пересечения этой окружности с взаимно перпендикулярными диаметрами, ориентированными по координатным осям координатометра X и Y, причем фотодатчики расположены таким образом, что центры внутреннего и внешнего фотоприемников располагаются на осях координатометра, причем внешний фотоприемник имеет размер фоточувствительной поверхности вдоль оси, на которой он расположен, не менее годового изменения радиуса Солнца. Сигналы рассогласования для управления приводами каждой оси координатометра определяются по формуле - , где k - коэффициент размерности, равный 1,0 В; I, I - токи внешнего/внутреннего фотоприемников на входе усилителей, пропорциональные соответствующему световому потоку, попадающему на фоточувствительную поверхность фотоприемника. При равенстве сигналов от внешнего и внутреннего фотоприемников формируется сигнал «захват» и начнется процесс автосопровождения объекта слежения по данной оси.
Такая конструкция блока фотодатчиков позволяет решить проблему виньетирования, поскольку для слежения достаточно выбрать из четырех возможных пар фотодатчиков одну не виньетированную пару, при условии, что один из фотодатчиков пары расположен на оси X, а другой - на оси Y, но имеет такой же недостаток, как и предыдущая. Поскольку слежение осуществляется всего по двум точкам края изображения Солнца, то при изменении его углового размера, происходит смещение центра изображения Солнца на 3,27% (62,8 угловых секунды) с цикличностью два раза в год. Для уменьшения погрешности от этого смещения в данном устройстве слежения применен довольно сложный в реализации способ автоматического внесения поправки в диаметр изображения Солнца перед каждым циклом измерений, заключающийся в том, что периодически в течение года при неизменном диаметре окружности расположения фотодатчиков, автоматически изменяются коэффициенты усиления в каналах усилителей сигналов фотоприемников, согласно таблице коэффициентов, созданной при тарировке фотодатчиков и находящейся в персональном компьютере оператора (ПКО), таким образом, чтобы при «захвате» независимо от размеров освещенной площади внешнего фотоприемника сигнал от него был постоянным и равным сигналу от полностью освещенного внутреннего фотоприемника. Для этого необходимо при увеличении диаметра изображения уменьшать коэффициент усиления канала внешнего фотоприемника и/или увеличивать - внутреннего, а при уменьшении диаметра изображения - наоборот. Поправка к диаметру изображения Солнца рассчитывается заранее по эфемеридам на каждый день года. По этим поправкам составляются таблицы коэффициентов усиления для каждого из восьми усилителей фотоприемников. Составленные таблицы в течение года проверяются в реальных условиях измерений на телескопе. Реализация данного способа тарировки довольно сложна, т.к. сопряжена с рядом трудностей - громоздкостью расчетов поправок к диаметру изображения Солнца, сложностью интерполяции, неточностью этих поправок и большим интервалом времени проверки составленных таблиц.
Недостаток данного устройства - сложный и трудоемкий процесс тарировки, связанной с годовым изменением угловых размеров Солнца, требующий не менее полугода для его проверки.
Перед авторами ставилась задача разработать фотоэлектрическое устройство для системы гидирования солнечного телескопа, позволяющее исключить процесс тарирования устройства, связанный с годовым изменением углового размера Солнца.
Поставленная задача решается тем, что фотоэлектрическое устройство для системы гидирования солнечного телескопа, содержащее блок фотоприемников, состоящий из первого фотоприемника, второго фотоприемника, третьего фотоприемника и четвертого фотоприемника, выполненных имеющими фоточувствительную поверхность диаметром не менее годового изменения радиуса изображения Солнца и образующих первую группу фотоприемников, расположенных по окружности, центр которой совпадает с центром окружности текущего изображения Солнца при «захвате», а диаметр окружности равен диаметру изображения Солнца минимального углового размера, на противоположных концах двух взаимно перпендикулярных диаметров этой окружности, совпадающих с осями координат X и Y, соответствующих осям α и δ управления главным зеркалом солнечного телескопа по азимуту и углу места; два идентичных канала преобразования фототоков в напряжение первой группы фотоприемников, причем каждый идентичный канал преобразования фототоков в напряжение первой группы фотоприемников включает в себя два логарифмических усилителя, сумматор сигналов рассогласования, первый компаратор, опорное напряжение компараторов, сигналы рассогласования, сигналы яркости, причем первый фотоприемник, второй фотоприемник, третий фотоприемник и четвертый фотоприемник выполнены подключенными к отрицательному входу своего логарифмического усилителя, положительный вход которого соединен с выходом источника опорного тока, а выходы логарифмических усилителей подключены к входам сумматоров сигналов рассогласования и первых компараторов; причем выходы сумматоров рассогласования в виде сигналов рассогласования и выходы компараторов в виде сигналов яркости подключены к входам контроллера; сигнал рассогласования α; сигнал рассогласования δ; канал связи ETHERNET; дополнительно оснащено второй группой фотоприемников, состоящей из пятого фотоприемника, шестого фотоприемника, седьмого фотоприемника и восьмого фотоприемника, выполненных идентично фотоприемникам первой группы фотоприемников и размещенных в блоке фотоприемников, причем пятый фотоприемник, шестой фотоприемник, седьмой фотоприемник и восьмой фотоприемник расположены по той же окружности, что и первая группа фотоприемников, на противоположных концах двух взаимно перпендикулярных диаметров этой окружности, причем диаметры, на которых расположены фотоприемники второй группы, повернуты относительно осей X и Y на 45°; двумя идентичными каналами преобразования фототоков в напряжение второй группы фотоприемников, каждый из которых выполнен включающим в себя два логарифмических усилителя, сумматор сигналов рассогласования, первый компаратор, опорное напряжение компараторов, сигналы рассогласования, сигналы яркости, а пятый фотоприемник, шестой фотоприемник, седьмой фотоприемник и восьмой фотоприемник выполнены подключенными к отрицательному входу своего логарифмического усилителя, положительный вход которого соединен с выходом источника опорного тока, причем два идентичных канала преобразования фототоков в напряжение первой группы фотоприемников и два идентичных канала преобразования фототоков в напряжение второй группы фотоприемников дополнительно оснащены вторыми компараторами, к первым входам которых подключены выходы логарифмических усилителей, ко вторым входам опорное напряжение компараторов.
Технический эффект заявляемого технического решения заключается в увеличении точности слежения за Солнцем системы гидирования солнечного телескопа. Кроме того достигается увеличение времени, используемого непосредственно для проведения наблюдательного эксперимента за параметрами Солнца путем уменьшения времени настройки и подготовки к наблюдениям системы гидирования телескопа за счет отсутствия тарировки, связанной с годовым изменением угловых размеров Солнца.
Заявляемое устройство поясняется блок-схемой, представленной на фиг. 1, где: 1 - первый фотоприемник; 2 - второй фотоприемник; 3 - третий фотоприемник; 4 - четвертый фотоприемник; 5 - пятый фотоприемник; 6 - шестой фотоприемник; 7 - седьмой фотоприемник; 8 - восьмой фотоприемник; 9 - тень от конструктивных элементов телескопа; 10 - окружность текущего изображения Солнца при «захвате»; 11 - блок фотоприемников; 12 - источник опорного тока; 13 - канал Y преобразования фототоков в напряжение первой группы фотоприемников; 14 - канал X преобразования фототоков в напряжение первой группы фотоприемников; 15 - канал Y преобразования фототоков в напряжение второй группы фотоприемников; 16 - канал X преобразования фототоков в напряжение второй группы фотоприемников; 17 - логарифмический усилитель; 18 - сумматор сигналов рассогласования; 19 - первый компаратор; 20 - опорное напряжение компараторов; 21 - сигналы рассогласования; 22 - сигналы яркости; 23 - первая группа фотоприемников; 24 - вторая группа фотоприемников; 25 - контроллер; 26 - сигнал рассогласования α; 27 - сигнал рассогласования δ; 28 - канал связи ETHERNET; 29 - второй компаратор.
max
min
На фиг. 2 представлена схема расположения датчиков на палетке координатометра, где: X и Y - оси координат координатометра; 1 - первый фотоприемник; 2 - второй фотоприемник; 3 - третий фотоприемник; 4 - четвертый фотоприемник; 5 - пятый фотоприемник; 6 - шестой фотоприемник; 7 - седьмой фотоприемник; 8 - восьмой фотоприемник; 23 - первая группа блока фотоприемников; 24 - вторая группа блока фотоприемников; 30 - окружность изображения Солнца максимального углового размера (Ds); 31 - окружность изображения Солнца минимального углового размера (Ds).
max
min
На фиг. 3 представлен четвертый фотоприемник 4 первой группы блока фотоприемников 23, где: 4 - четвертый фотоприемник; 30 - окружность изображения Солнца максимального углового размера Ds; 31 - окружность изображения Солнца минимального углового размера Ds; 32 - диафрагма фотоприемника; 33 - фоточувствительная поверхность фотоприемника; 34 - освещенный участок фоточувствительной поверхности фотоприемника; 35 - годовое изменение радиуса изображения Солнца ΔR.
max
min
ref
Заявляемое фотоэлектрическое устройство для системы гидирования солнечного телескопа работает следующим образом. Фотоэлектрическое устройство для системы гидирования солнечного телескопа, содержащее блок фотоприемников 11, состоящий из первого фотоприемника 1, второго фотоприемника 2, третьего фотоприемника 3 и четвертого фотоприемника 4, которые имеют фоточувствительную поверхность 33 диаметром не менее годового изменения радиуса изображения Солнца ΔR=(Ds-Ds)/2 35 (рис. 3) и образующих первую группу фотоприемников 23 дополнительно оснащено второй группой фотоприемников 24, состоящей из пятого фотоприемника 5, шестого фотоприемника 6, седьмого фотоприемника 7 и восьмого фотоприемника 8, выполненных идентично фотоприемникам первой группы фотоприемников 23 и размещенных в блоке фотоприемников 11. Все восемь фотоприемников расположены на блоке фотоприемников 11 по окружности текущего изображения Солнца при «захвате» 10, центр которой С совпадает с центром координатометра, на противоположных концах четырех диаметров этой окружности, причем диаметры, на которых расположены фотоприемники первой группы фотоприемников 23, взаимно перпендикулярны и ориентированы по координатным осям координатометра X и Y, а диаметры, на которых расположены фотоприемники второй группы фотоприемников 24, повернуты относительно осей координатометра X и Y на 45°, причем все фотоприемники расположены на блоке фотоприемников 11 таким образом, чтобы диафрагмы фотоприемников 32, расположенные на диаметрах, у одного конца диафрагмы фотоприемников 32 пересекались бы при «захвате» с окружностью изображения Солнца максимального углового размера 30, а у другого - с окружностью изображения Солнца минимального углового размера 31 (фиг. 2, фиг. 3). Устройство оснащено двумя идентичными каналами преобразования фототоков в напряжение 13, 14 первой группы фотоприемников 23, причем оно дополнительно так же оснащено двумя идентичными каналами преобразования фототоков в напряжение 15, 16 второй группы фотоприемников 24, каждый из которых выполнен включающим в себя два логарифмических усилителя 17, сумматор сигналов рассогласования 18, первый компаратор 19, опорное напряжение компараторов 20, сигналы рассогласования 21, сигналы яркости 22 и дополнительно - второй компаратор 29. Идентичные каналы преобразования фототоков 13, 14 в напряжение первой группы фотоприемников 23, выполнены включающими в себя два логарифмических усилителя 17, сумматор сигналов рассогласования 18, первый компаратор 19 и дополнительно - второй компаратор 29. Токовые сигналы от блока фотоприемников 11 поступают на входы логарифмических усилителей 17, выполняющих роль преобразователей фототока фотоприемников в напряжение, причем фототоки от первого фотоприемника 1, второго фотоприемника 2, третьего фотоприемника 3, четвертого фотоприемника 4, пятого фотоприемника 5, шестого фотоприемника 6, седьмого фотоприемника 7, восьмого фотоприемника 8 подаются на отрицательные входы логарифмических усилителей 17, а на положительные входы - опорный ток (I) от источника опорного тока 12 и после преобразования отношения их логарифмов в напряжение поступают с выходов логарифмических усилителей 17 на входы сумматоров сигналов рассогласования 18, положительные входы первых компараторов 19 и вторых компараторов 29, на отрицательные входы которых подано опорное напряжение компараторов 20. Вторые компараторы 29 введены в схему заявляемого устройства в два идентичных канала преобразования фототоков в напряжение первой группы фотоприемников 23 и в два идентичных канала преобразования фототоков в напряжение второй группы фотоприемников 24 для формирования сигналов яркости 22 от второго фотоприемника 2, третьего фотоприемника 3, шестого фотоприемника 6 и седьмого фотоприемника 7. Сигналы рассогласования 21 с выходов сумматоров сигналов рассогласования 18 и сигналы яркости 22 с выходов первых компараторов 19 и вторых компараторов 29 подаются на входы контроллера 25, который, анализируя сигналы яркости 22, выбирает для дальнейшей обработки из сигналов рассогласования 21 сигналы рассогласования н виньетированной группы фотоприемников и посылает их со своих выходов α 26 и δ 27 в приводы главного зеркала и ПКО. В случае освещения всех фотоприемников обеих групп выбираются сигналы рассогласования фотоприемников первой группы фотоприемников 23, как более приоритетные.
На фиг. 1 показан пример виньетирования шестого фотоприемника 6 второй группы фотоприемников 24 тенью от конструктивных элементов телескопа 9. В этом примере контроллер 25 из двух групп фотоприемников выберет первую группу фотоприемников 23, в которой не виньетирован ни один фотоприемник, и передаст сигналы рассогласования α 26 и δ 27 этой группы фотоприемников блока фотоприемников 11 для дальнейшей обработки в приводы главного зеркала и ПКО. Сигналы с выходов логарифмических усилителей 17, поступающие на входы сумматоров сигналов рассогласования 18, в разных идентичных каналах фазированы так, что при освещении любого из фотоприемников двигатели приводов главного зеркала, соединенные с выходами сигналов рассогласования α 26 и δ 27, вращались бы в сторону смещения центра текущего изображения Солнца к центру С окружности текущего изображения Солнца при «захвате» 10. В заявляемом устройстве каждый фотоприемник (на фиг. 3 показан четвертый фотоприемник 4 первой группы блока фотоприемников 23) имеет освещаемую фоточувствительную поверхность размерами, определяемыми диафрагмой фотоприемника 32, имеющей длину - Н>ΔR и ширину D. При «захвате» изображения Солнца напряжения рассогласования на выходах каналов преобразования фототоков четвертого фотоприемника 4 и второго фотоприемника 2, а также первого фотоприемника 1 и третьего фотоприемника 3 равны, т.е. должны выполняться равенства:
ref
I [мкА] - ток источника опорного тока 12 на положительных входах логарифмических усилителей 17;
t
t
max
b
b
max
I=S×(μ/S)×E [мкА], I=S×(μ/S)×E [мкА],
r
r
max
I
I
max
I=S×(μ/S)×E [мкА], I=S×(μ/S)×E [мкА] - токи, соответственно, четвертого фотоприемника 4, второго фотоприемника 2 и первого фотоприемника 1, третьего фотоприемника 3 на отрицательных входах логарифмических усилителей 17, где:
Е [лк] - освещенность диафрагмы фотоприемника 32;
t
t
b
b
r
r
I
I
2
2
2
2
S=h×D [мм], S=h×D [мм], S=h×D [мм], S=h×D [мм], - площадь освещенной части фоточувствительной поверхности, соответственно, четвертого фотоприемника 4, второго фотоприемника 2 и первого фотоприемника 1, третьего фотоприемника 3, где:
D [мм] - ширина диафрагмы фотоприемников 32;
t
b
r
I
h, h, h, h [мм] - текущая длина освещенного участка фоточувствительной поверхности фотоприемника 34, соответственно, четвертого фотоприемника 4, второго фотоприемника 2 и первого фотоприемника 1, третьего фотоприемника 3, выделенного диафрагмой фотоприемника 32;
μ [мкА/лк] - интегральная чувствительность фотоприемников;
max
2
S [мм] - максимальная площадь фоточувствительной поверхности фотоприемника 33;
Окончательные формулы для вычисления напряжений рассогласования по осям Y и X будут:
max
t
b
r
I
Отсюда следует, что при «захвате», когда ΔUy=ΔUx=0 и условии равенства параметров всех фотоприемников (μ, S, D) будут соблюдаться равенства - h=h, h=h и центр С окружности текущего изображения Солнца при «захвате» 10 остается на месте независимо от диаметра Солнца, а погрешность, с которой соблюдаются равенства (2) и (3) при «захвате», определяется точностью расположения фотоприемников на блоке фотоприемников 11, идентичностью параметров фотоприемников μ, Smax, геометрических размеров диафрагм фотоприемников 32 D и освещенности Е.
В заявляемом фотоэлектрическом устройстве для системы гидирования солнечного телескопа, по сравнению с прототипом, изменена конструкция блока фотоприемников 11. Вводится вторая группа фотоприемников 24, состоящая из четырех дублирующих фотоприемников 5÷8, расположенных на той же окружности текущего изображения Солнца при «захвате» 10, что и основные фотоприемники 1÷4 первой группы фотоприемников 23, но со сдвигом на 45°. Эти фотоприемники играют роль дублеров основных фотоприемников на случай виньетирования хотя бы одного из них. Поскольку размеры отбрасываемой тени от конструктивных элементов телескопа 9 таковы, что виньетирован может быть только один из восьми фотоприемников, то при любом положении координатометра всегда найдется группа из четырех невиньетированных фотоприемников. Сигнал рассогласования вычисляется как разность сигналов от фотоприемников, расположенных диаметрально по одной координате. Преимущество этого устройства перед устройством, описанным в прототипе, в том, что, как было показано выше, при «захвате», независимо от угловых размеров Солнца, центр его изображения всегда в центре координатометра. Тарировка, связанная с годовым изменением угловых размеров Солнца, в этом случае не требуется, а следовательно, из общей погрешности слежения исчезают погрешности, связанные с ней.
Преимуществом заявляемой полезной модели является полное отсутствие тарировки устройства, связанной с годовым изменением угловых размеров Солнца, а это уменьшает время настройки и подготовки к наблюдениям, увеличивает время наблюдения и увеличивает точность автосопровождения Солнца.