[發明專利]一種自旋穩定微納衛星用數字式太陽敏感器

有效

• 申請號: 200910085713.1
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101586954A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 郭雷;崔培玲;張翠;全偉;楊照華
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01D5/30;G05B19/042
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 成金玉;盧 紀

1.一種自旋穩定微納衛星用數字式太陽敏感器，其特征在于：包括敏感器外殼(1)、 探測器、測量縫(2)、指令縫(3)和電路處理子系統(8)；其中探測器由四個光電 碼盤組成兩組正交光電碼盤組，包括前垂直光電碼盤(4)、后垂直光電碼盤(5)、前 水平光電碼盤(6)、后水平光電碼盤(7)和電路處理子系統(8)；敏感器外殼(1) 為長方體，敏感器外殼(1)上表面的前后棱帶有兩個斜面；測量縫(2)刻縫于敏感器 外殼(1)的兩個斜面上，且平行于敏感器外殼(1)的上表面；指令縫(3)刻于敏感 器外殼(1)上表面的右側，且垂直于測量縫(2)；前垂直光電碼盤(4)和后垂直光 電碼盤(5)垂直于敏感器外殼(1)的上表面安裝，且平行于測量縫(2)，前垂直光 電碼盤(4)和后垂直光電碼盤(5)的上端面固連于敏感器外殼(1)的上表面，左端 面固連于敏感器外殼(1)的左表面，右端面固連于敏感器外殼(1)的右表面，置于敏 感器的中部；前水平光電碼盤(6)和后水平光電碼盤(7)垂直于前垂直光電碼盤(4) 和后垂直光電碼盤(5)安裝，前水平光電碼盤(6)的前端面固連于敏感器外殼(1) 的前表面，后水平光電碼盤(7)的后端面固連于敏感器外殼(1)的后表面，前水平光 電碼盤(6)的后端面、后水平光電碼盤(7)的前端面和前垂直光電碼盤(4)的下端 面、后垂直光電碼盤(5)的下端面固連；電路處理子系統(8)的上半部分緊挨著前水 平光電碼盤(6)和后水平光電碼盤(7)的下表面，垂直于測量縫(2)的太陽光線透 過測量縫(2)照射到探測器后輸出電壓信號，該電壓信號經過電路處理子系統(8)的 放大、比較、量化、匹配處理即可獲得太陽矢量方向與衛星自旋軸方向的夾角；所述前 垂直光電碼盤(4)由測量碼道(11)、全開碼道(12)、指令碼道(13)和光電池(14) 組成，測量碼道(11)為光刻格雷碼圖案的碼道，位于前垂直光電碼盤(4)的左邊， 共十個碼道；全開碼道(12)是無格雷碼圖案，整個碼道均透明，緊鄰測量碼道(11)， 并位于測量碼道(11)的右側；指令碼道(13)是無格雷碼圖案，整個碼道均透明，位 于前垂直光電碼盤(4)的右邊，與全開碼道(12)不接鄰，且比全開碼道(12)窄； 光電池(14)粘結于測量碼道(11)、全開碼道(12)和指令碼道(13)的下面，用于 相應碼道上太陽光線的感應，輸出電壓信號；所述后垂直光電碼盤(5)、前水平光電 碼盤(6)、后水平光電碼盤(7)和前垂直光電碼盤(4)的光刻工藝完全相同；所述 的電路處理子系統(8)包括第一比較器(81)、跟隨器(82)、放大器(83)、第二 比較器(84)和單片機；第一比較器(81)連接測量碼道(11)光電池的輸出接口和跟 隨器(82)的分壓輸出接口，用于比較測量碼道(11)的光電池輸出電壓和全開碼道(12) 光電池輸出的電壓；跟隨器(82)連接全開碼道(12)的光電池輸出接口，用于輸出全 開碼道(12)的光電池輸出的電壓值；放大器(83)連接于指令碼道(13)的光電池輸 出接口；第二比較器(84)連接放大器(83)，輸出指令信號給單片機；單片機對經過 放大和比較后的電壓信號進行量化、匹配輸出太陽角，其中太陽角的確定方法為：根據 格雷碼的排列順序、碼盤的碼元寬度10μm、測量縫與光電池的距離10.24mm，從 “1111111111”序列到“0000000000”序列中，輸出對應的太陽角為 其中，n代表第n個序列，即設“1111111111”為第1個序列， “1111111110”為第2個序列，“1111111100”為第3個序列，依此類推，“0000000000” 為第1024個序列；前垂直光電碼盤(4)輸出的太陽角為(135°+α)，后垂直光電碼 盤(5)輸出的太陽角為α，前水平光電碼盤(6)輸出的太陽角為(90°+α)，后水 平光電碼盤(7)輸出的太陽角為(45°+α)。

2.根據權利要求1所述的一種自旋穩定微納衛星用數字式太陽敏感器，其特征在 于：所述的敏感器外殼(1)為鋁合金、鎂合金、鈦合金、或鈹材料。