專利名稱：二級姿控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種瞄準(zhǔn)隨動裝置，可作為高空氣球進(jìn)行空間探測和空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的氣球平臺中需要接收太陽直射的光學(xué)設(shè)備的瞄準(zhǔn)隨動裝置，特別是一種二級姿控裝置。
背景技術(shù)：
類似功能的裝置常用于在地面等靜止平臺上對太陽進(jìn)行跟蹤，而本實(shí)用新型通過對硬件和軟件的重新設(shè)計(jì)，改進(jìn)為用在空中的移動平臺上，作為二級姿控裝置對太陽進(jìn)行搜索和跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種安裝于一級平臺上，總重量較輕的二級姿控裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是二級姿控裝置主要由姿控平臺、跟蹤組合和控制器組成。
姿控平臺主要由步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)成；方位電機(jī)組(6)和方位減速機(jī)(7)組成方位掃描機(jī)構(gòu)，帶動其上部的直接探測儀器倉(9)、俯仰電機(jī)組(12)和俯仰減速機(jī)(11)、跟蹤組合(8)、太陽擋桿(10)做方位轉(zhuǎn)動；俯仰電機(jī)組和俯仰減速機(jī)組成俯仰掃描機(jī)構(gòu)，它僅帶動跟蹤組合和太陽擋桿做俯仰轉(zhuǎn)動跟蹤組合由光學(xué)鏡筒(13)和光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(14，15)、四象限探測器(16)組成，它隨方位和俯仰減速機(jī)的輸出可做方位、俯仰掃描和跟蹤；瞄準(zhǔn)系統(tǒng)采用卡塞格倫系統(tǒng)，由主鏡(14)匯聚、副反鏡(15)反射，將視場內(nèi)的光線聚在置于其焦平面的四象限探測器上為太陽搜索和跟蹤提供誤差信號。
控制器由差分信號放大電路、信號比較電路、滿足步進(jìn)電機(jī)使用要求的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和主控單元單片機(jī)組成；四象限探測器的信號輸入差分信號放大電路(U8、U9)，輸出的誤差信號與信號比較電路(U5、U6、U7、U8)設(shè)定的門限電平比較后產(chǎn)生驅(qū)動信號輸入89C52單片機(jī)(U1)，通過分析，單片機(jī)分別將俯仰和方位驅(qū)動脈沖及方向信號(J3、J4)輸入至各自的驅(qū)動器，驅(qū)動姿控平臺帶動跟蹤組合對太陽進(jìn)行搜索和跟蹤。
將觀測吊籃(4)作為一級平臺，二級姿控裝置(3)安裝于一級平臺上，由它在空中去完成對太陽的搜索和實(shí)時跟蹤。探測設(shè)備與它綁定或通過與它同光軸的光纖將太陽直射光引入觀測吊籃內(nèi)的觀測設(shè)備中。
工作時，由地面遙控在空中開始驅(qū)動跟蹤組合搜索太陽。通過方位和仰角接合的錐形掃描，當(dāng)太陽進(jìn)入跟蹤組合的探測視場，跟蹤組合將鎖定太陽位置并開始實(shí)時跟蹤。同時由光纖將太陽直射光引入觀測吊籃內(nèi)的觀測設(shè)備中。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有的有益效果是二級姿控的總重量不大于十公斤，遠(yuǎn)小于一級平臺的重量(一般為1000Kg左右)，因此，由于它的運(yùn)動而產(chǎn)生的慣量不會對氣球平臺固有的姿態(tài)產(chǎn)生影響，相當(dāng)于在一個相對穩(wěn)定的平臺上進(jìn)行工作，跟蹤精度不小于0.2°，而且體積小，重量輕。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是氣球平臺示意圖；圖2是本實(shí)用新型的姿控平臺的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型的跟蹤組合的示意圖；圖4是本實(shí)用新型的控制器的原理圖；圖5是本實(shí)用新型的搜索、跟蹤程序流程圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
二級姿控裝置主要由姿控平臺、跟蹤組合和控制器組成。由地面遙控在空中開始驅(qū)動跟蹤組合搜索太陽；通過方位和仰角接合的錐形掃描，當(dāng)太陽進(jìn)入跟蹤組合的探測視場，跟蹤組合將鎖定太陽位置并開始實(shí)時跟蹤。同時由光纖將太陽直射光引入觀測吊籃內(nèi)的觀測設(shè)備中。
參見附圖2，姿控平臺主要由步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)成，方位電機(jī)組(6)和方位減速機(jī)(7)組成方位掃描機(jī)構(gòu)，帶動其上部的直接探測儀器倉(9)、俯仰掃描機(jī)構(gòu)、跟蹤組合(8)、太陽擋桿(10)做方位轉(zhuǎn)動；俯仰電機(jī)組(12)和俯仰減速機(jī)(11)組成俯仰掃描機(jī)構(gòu)，它僅帶動跟蹤組合和太陽擋桿做俯仰轉(zhuǎn)動。其技術(shù)指標(biāo)為方位力矩1.018Nm方位轉(zhuǎn)速52°/Sec方位角誤差≤0.12°俯仰力矩2.112Nm俯仰轉(zhuǎn)速18°/Sec俯仰角誤差≤0.12°參見附圖3，跟蹤組合由光學(xué)鏡筒(13)和光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、四象限探測器(16)組成，它隨方位和俯仰減速機(jī)的輸出可做方位、俯仰掃描和跟蹤。瞄準(zhǔn)系統(tǒng)采用卡塞格倫系統(tǒng)，由(14)匯聚、(15)反射，將視場內(nèi)的光線聚在置于其焦平面的四象限探測器上為太陽搜索和跟蹤提供誤差信號。其技術(shù)指標(biāo)為通光口徑Ф50mm視場2°參見附圖4，控制器由差分信號放大電路、信號比較電路、滿足步進(jìn)電機(jī)使用要求的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器MS-2H057和主控單元-89C52單片機(jī)組成。四象限探測器(SXX Sensor)的信號輸入差分信號放大電路(U8、U9)，輸出的誤差信號與信號比較電路(U5、U6、U7、U8)設(shè)定的門限電平比較后產(chǎn)生驅(qū)動信號輸入89C52單片機(jī)(U1)，通過分析，單片機(jī)分別將俯仰和方位驅(qū)動脈沖及方向信號(J3、J4)輸入至各自的驅(qū)動器(MOTOR Driver)驅(qū)動姿控平臺帶動跟蹤組合對太陽進(jìn)行搜索和跟蹤。搜索、跟蹤太陽控制過程參見附圖5。其技術(shù)指標(biāo)為方位搜索、跟蹤范圍±210°俯仰搜索、跟蹤范圍0～90°跟蹤精度≮0.2°
本實(shí)用新型所述的二級姿控裝置由地面遙控在空中開始搜索太陽，通過±210°方位(為消除一級平臺自轉(zhuǎn)帶來的搜索死角)和0～90°仰角2°逐步抬升的錐形掃描，由四象限探測器測得的信號鎖定太陽位置并開始實(shí)時跟蹤。同時由光纖將太陽直射光引入觀測吊籃內(nèi)的觀測設(shè)備中。
權(quán)利要求1.一種二級姿控裝置，其特征在于二級姿控裝置主要由姿控平臺、跟蹤組合和控制器組成；姿控平臺主要由步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)成；方位電機(jī)組(6)和方位減速機(jī)(7)組成方位掃描機(jī)構(gòu)，帶動其上部的直接探測儀器倉(9)、俯仰掃描機(jī)構(gòu)、跟蹤組合(8)、太陽擋桿(10)做方位轉(zhuǎn)動；俯仰電機(jī)組(12)和俯仰減速機(jī)(11)組成俯仰掃描機(jī)構(gòu)，它僅帶動跟蹤組合和太陽擋桿做俯仰轉(zhuǎn)動跟蹤組合由光學(xué)鏡筒(13)和光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、四象限探測器(16)組成，它隨方位和俯仰減速機(jī)的輸出可做方位、俯仰掃描和跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級姿控裝置，其特征在于光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)采用卡塞格倫系統(tǒng)，包括主鏡(14)和副反鏡(15)，由主鏡(14)匯聚、副反鏡(15)反射，將視場內(nèi)的光線聚在置于其焦平面的四象限探測器上，為太陽搜索和跟蹤提供誤差信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級姿控裝置，其特征在于控制器由差分信號放大電路、信號比較電路、滿足步進(jìn)電機(jī)使用要求的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和主控單元單片機(jī)組成；四象限探測器的信號輸入差分信號放大電路(U8、U9)，輸出的誤差信號與信號比較電路(U5、U6、U7、U8)設(shè)定的門限電平比較后產(chǎn)生驅(qū)動信號輸入單片機(jī)，單片機(jī)分別將俯仰和方位驅(qū)動脈沖及方向信號(J3、J4)輸入至各自的驅(qū)動器，驅(qū)動姿控平臺帶動跟蹤組合對太陽進(jìn)行搜索和跟蹤。
專利摘要一種二級姿控裝置，涉及一種可作為高空氣球的氣球平臺中需要接收太陽直射的光學(xué)設(shè)備的瞄準(zhǔn)隨動裝置。主要由姿控平臺、跟蹤組合和控制器組成。方位電機(jī)組和方位減速機(jī)組成方位掃描機(jī)構(gòu)，帶動其上部的直接探測儀器倉、俯仰掃描機(jī)構(gòu)、跟蹤組合、太陽擋桿做方位轉(zhuǎn)動；俯仰電機(jī)組和俯仰減速機(jī)組成俯仰掃描機(jī)構(gòu)，帶動跟蹤組合和太陽擋桿做俯仰轉(zhuǎn)動。跟蹤組合由光學(xué)鏡筒和光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、四象限探測器組成，它隨方位和俯仰減速機(jī)的輸出可做方位、俯仰掃描和跟蹤；瞄準(zhǔn)系統(tǒng)將視場內(nèi)的光線聚在四象限探測器上為太陽搜索和跟蹤提供誤差信號。二級姿控裝置的體積小重量輕，跟蹤精度不小于0.2°。
文檔編號G05D3/00GK2852218SQ20052012975
公開日2006年12月27日 申請日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者宣越健, 呂達(dá)仁 申請人:中國科學(xué)院大氣物理研究所