Sluneční kolektor (kosmické vybavení)

Sluneční čidlo nebo solární snímač (z anglického sluneční čidlo ) je navigační přístroj , který vybavuje plošiny z kosmických dopravních prostředků , jako jsou umělých družic a kosmických sond . Umožňuje podle modelů detekovat přítomnost nebo polohu slunce .

použití

Solární senzory se používají v systému řízení polohy kosmické lodi k nasměrování solárních panelů na Slunce nebo k udržení jeho orientace v dané poloze za účelem nasměrování vědeckých přístrojů a telekomunikačních antén. Je to jednodušší design než vyhledávač hvězd , je však méně přesný.

Princip činnosti

Ve své nejjednodušší podobě je solární kolektor jednoduchý fotovoltaický článek, který detekuje přítomnost nebo nepřítomnost světla (s detekčním prahem dostatečně vysokým na to, aby jediným detekovaným světlem bylo sluneční světlo) stejně jako zařízení. Umožňuje automatické zapnutí osvětlení (pozemní ), když je světlo příliš nízké. Tato forma snímače však poskytuje pouze velmi nepřesné údaje o poloze slunce a je vystavena mnoha předsudkům (zejména kvůli sekundárním zdrojům světla, jako je Země).
Složitější senzory jsou tvořeny jedním nebo více fotocitlivými buňkami umístěnými před otvorem, který umožňuje slunečnímu záření procházet takovým způsobem, že v závislosti na sklonu senzoru vůči Slunci je osvětlená oblast buňky se liší (v oblasti a / nebo poloze).

Analogový solární kolektor

Lineární senzor

Úhel vzhledem ke slunci, když je viditelné, se měří porovnáním intenzit proudů generovaných dvěma fotovoltaickými články umístěnými vedle sebe, obrácenými k otvoru, uvnitř uzavřeného prostoru. Pokud obě buňky přijímají stejné množství světla, je slunce obráceno k senzoru. Jinak je nejjasnější buňka nejvzdálenější od slunce.

Ve výše uvedeném diagramu, s proudem měřeným na svorkách buňky 1 a proudem měřeným na svorkách buňky 2, je funkce f taková, že je téměř lineární funkcí úhlu , pokud zůstává v intervalu . O této amplitudě měření se říká, že jde o jemné měření . Mezitím je jeden ze dvou proudů nulový. Měření úhlů je stále možné, ale je méně přesné, mluvíme o hrubém měření . i1{\ displaystyle i_ {1}}i2{\ displaystyle i_ {2}}F(α)=i1-i2i1+i2{\ displaystyle f (\ alpha) = {\ frac {i_ {1} -i_ {2}} {i_ {1} + i_ {2}}}}α{\ displaystyle \ alpha}α{\ displaystyle \ alpha}[-β;β]{\ displaystyle [- \ beta; \ beta]}[-y;-β]∪[β;y]{\ displaystyle [- \ gamma; - \ beta] \ pohár [\ beta; \ gamma]}

Použitím dvou párů buněk orientovaných na sebe kolmo je možné získat polohu slunce vzhledem k rovině senzorů.

Nelineární senzor

Obecný princip nelineárních solárních kolektorů je stejný jako u lineárních kolektorů, kromě toho, že fotocitlivé články již nejsou ve stejné rovině. Mohou být například na opačných stranách pyramidy nebo krychle s větším poměrem než v případě lineárních senzorů. Tento typ sestavy umožňuje mít větší amplitudu hrubého měření (pouze jedna osvětlená plocha) (až do 180 °) na úkor poměrně nízké jemné amplitudy měření (v případě pyramidové závislosti na sklonu pyramidy) senzor). tnaillE dE l′ÓuprotiErturEdistnanevs.E EnetrE l′ÓuprotiErturE Et lEs vs.EllulEs{\ displaystyle {\ frac {velikost \ otevření \ {vzdálenost \ mezi \ otevření \ a \ buňky}}}

Také je možné získat směr slunce na dvou osách, na stejném místě (dále Apex pyramidy) umístěním dvou párů fotovoltaických článků (jedna buňka na obličeji), na pyramidy.

Pro maximalizaci detekčního pole lze přihrádku (a tedy i otvor) vyloučit, volitelně zadržovací hrany pro filtrování světla odraženého vesmírným vozidlem podporujícím senzor. Senzor se tak stává schopen polokulové detekce slunce za cenu nižší přesnosti a vyšší citlivosti na rušení (odrazy, sekundární zdroje světla).

Digitální solární kolektor

Digitální solární kolektory již nepoužívají princip rozdílu proudu mezi dvěma fotovoltaickými články, ale osvětlení několika pixelů digitálního senzoru ( CCD nebo CMOS ) Sluncem . Otvorem je úzká štěrbina a případně dříve filtrované sluneční světlo, aby nedošlo k poškození příliš citlivých senzorů. Poloha osvětlených pixelů umožňuje určit úhel dopadu slunečního paprsku. Princip lze zobecnit na 2 osy.

Poznámky a odkazy

1. Jean-Pierre Krebs, „  Senzory postojů a zobrazovací zařízení pro satelity  “, Techniques of Optronic Systems Engineer , sv.  TIB453DUO, n O  e4140,10. května 1997( číst online , konzultováno 6. srpna 2015 )
2. AFP , „  Tři astronauti dorazili na ISS, navzdory selhání na jejich lodi Sojuz  “, Osvobození ,23. července 2015( číst online , konzultováno 6. srpna 2015 )
3. termín použití ve frankofonní technické literatuře průmyslníků a kosmických agentur včetně CNES, například jeho platforma DEMETER „  Platforma DEMETER  “ na CNES ,17. října 2014(zpřístupněno 6. srpna 2015 ) , kde z historické encyklopedie vesmírného střediska v Cannes - Mandelieu CASPWiki
4. (in) „  Liass Linear Accurate Sun Sensor  “ na Airbusu D & S ,2014(zpřístupněno 3. srpna 2015 )
5. (in) „  Bass: Bi-Axis Coarse Sun Sensor  “ na Airbusu D & S ,2014(zpřístupněno 3. srpna 2015 )
6. (in) „  NWT Coarse Sun Sensor using European cells  “ na ESA ,28. února 2012(zpřístupněno 3. srpna 2015 )
7. (en) Jaroslav CHUM Jaroslav VOJTA Jiří František ZÁKLAD a HRUŠKA, „  SINGLE LOW COST DIGITAL SUN SENSOR FORMICRO-SATELLITE  “ v Německém leteckém středisku (přístup 3. srpna 2015 )

Podívejte se také

Související články

• Kontrola postoje
• Vyhledávač hvězd