Digitální štěrbinový sluneční senzor
Digitální štěrbinový sluneční senzor
Trvání projektu: 2004 (první prototyp), 2011-2015 (současná verze)
Vedoucí projektu: Jaroslav Chum, Jaroslav Vojta, František Hruška a Jiří Baše
Sluneční senzory využívané v minulosti, například na družicích Magion, byly analogové kosinové senzory. Ty byly citlivé na světlo odražené od Země, které snižovalo jejich přesnost. Kromě toho byl naměřený úhel částečně závislý na absolutní citlivosti fotocitlivého prvku, jež se postupně měnila vzhledem k záření pozadí. Tyto nevýhody jsou překonány digitálním štěrbinovým slunečním senzorem (DSSS), který měří pozici (úhly) Slunce vzhledem k osám detektoru. Princip měření a konstrukce DSSS je schematicky zobrazen na obrázku. Tenká neprůhledná vrstva s úzkou štěrbinou je umístěna nad lineárním obrazovým polem CMOS. Slunce osvětluje rozdílné pixely v závislosti na jeho úhlu k ose senzoru. Vzdálenost mezi lineárním polem a štěrbinou definuje zorné pole slunečního senzoru DSSS. K dispozici jsou dvě stejná, vzájemně kolmo umístěná, lineární obrazová pole se dvěma odpovídajícími štěrbinami. Pak lze tedy se znalostí dvou úhlů mezi Sluncem a osou senzoru měřených ve dvou navzájem kolmých rovinách určit polohu Slunce.
Zorné pole vyvinutého DSSS je obvykle 80 ° (±40 °) a přesnost je ~0,1 °. V případě potřeby může být poskytnut senzor s užším zorným polem a vyšší přesností a rozlišením. Senzor komunikuje přes rozhraní RS485/422 (volitelně přes RS232) a na vyžádání odesílá hodnotu dvou naměřených úhlů a teplotu senzoru. Pokud je zapotřebí, je možné číst signál také ze všech jednotlivých pixelů. Hmotnost senzoru je přibližně 0,12 kg a rozměry ~52x52x26 mm.
Senzor je postaven z běžných komerčně vyráběných součástek a průmyslových dílů a je tak relativně levný. Při testování byl po dobu 200 s vystaven proudu protonů o energii 30 MeV a tokem 1,5x109 částic na cm2. Nebyla pozorována žádná změna ve funkci senzoru, který nyní úspěšně pracuje na družicích Spektr-R projektu RadioAstron a Čibis-M.
Co vám účast v projektu přinesla?
„Vývoj DSSS nám umožnil využít předchozí zkušenosti z návrhu a kalibrace slunečních senzorů, které získal náš tým na družicích Magion. S novým senzorem se nám otevřela možnost účastnit se na několika probíhajících či plánovaných misích jako je Spektr-R, Čibis-M nebo Luna-Glob a ověřit tak stávající myšlenky a technologii v praxi. V rámci posledního projektu je vyvíjeno kalibrační zařízení pro senzory s vyšší přesností. Jaroslav Chum, Jaroslav Vojta, František Hruška a Jiří Baše jsou klíčové osoby podílející se na vývoji DSSS."