Устройство приема излучения

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства приема излучения. Устройство содержит 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. Кроме того, устройство содержит фиксатор шторки, снабженный блоком управления и возвратным механизмом фиксатора. Вход блока перемещения и вход блока управления выполнены с возможностью подключения к источнику питания устройства приема излучения. Блок управления выполнен с возможностью обеспечения управления фиксатором при отключении напряжения питания. Технический результат заключается в обеспечении возможности установки шторки в закрытое положение и при прекращении подачи напряжения питания при минимальных энергозатратах на удержание шторки в открытом положении. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано 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 H04N5/33, 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, H04N5/225, 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 изобретения 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 настоящему изобретению, 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.

1. 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, отличающееся тем, что в него дополнительно введен фиксатор шторки, 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.

2. Устройство по п. 1, отличающееся 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.