Кобра

Non-conformist> если за жопу возьмут, можно начать кричать
Я не хочу кричать

Про маятник то я не против - пусть "кобра" как на дудочку реагирует на свет - это нормальная поделка и по Российским законам.

Думаю над конструкцией датчика, как бы попроще сделать. Нужно, чтобы световое пятно было в пределах экрана при Солнце на шестидесяти градусах над горизонтом. Прикинул на чертеже; так, как сначала думал делать - не получается. Оказывается, что с учетом угла места Солнца и обводов ГО, чем меньше фокусное расстояние линзы, тем меньше должен быть диаметр экрана, и наоборот. Открытие, конечно, сильное, но пока не начертил - не сообразил.

Пятно имхо надо сделать несколько расфокусированным, чтобы обеспечить плавность регулировки в уравновешенном состоянии (когда пятно поделено крестовиной на четыре равные части). И нужен какой-то запас, чтобы пятно было не на самом краю экрана...

Первый черновой набросок наглядно показывает ограничения, налагаемые на конструкцию датчика - если хотим вписать его в ГО модели-копии и при этом увидеть им Солнце, находящееся на 60 градусах над горизонтом (при вертикально стоящей ракете). Правильно ли выполнено упрощенное оптическое построение? Экспериментально вроде бы все подтверждается... Диаметр датчика по эскизу получается 26 мм, при этом обеспечивается какой-то минимальный запас по углу захвата (расстояние от пятна до края экрана).

Есть ли какие-нибудь простые оптические средства, чтобы отклонить пятно от периферии к центру (по рисунку выше)?

Схема датчика и системы управления прототипа (Гелиостат) описана здесь:


На этой основе планируется дальнейшее развитие проекта:


Первый абзац описания (Датчик) - неточен. Так, как я тогда писал, не получается. На эскизе выше видна проблема: угол места Солнца над горизонтом слишком мал, и угол при вершине головного обтекателя модели тоже слишком мал. Из-за всего этого световое пятно приходится практически на край экрана. Т.е. никакого запаса по углу захвата у датчика уже не остается. Я хотел бы, чтобы световое пятно, при указанном на эскизе положении Солнца (стрелка) и вертикальном положении датчика, приходилось бы на половину радиуса экрана, или, на худой конец, на две трети радиуса экрана. Т.е. чтобы луч преломлялся, прижимаясь к центру экрана. Можно ли этого добиться простыми средствами? Что такое коллектор, насколько он может преломить луч по направлению к центру? Как его сделать?

Лазеров, призм, оптоволокна и прочих необходимых в быту вещей у меня нет. И я не представляю, где их можно достать. Есть объектив от старого дешевого фотоаппарата с диаметром линз около 12 мм; еще одна-две плоско-выпуклые линзы - точно такие же, как изображенная на эскизе... Боюсь, что с таким арсеналом коллектора мне не построить. Есть еще, правда, деды на рынке, торгующие разным хламом...

Выработал техническое задание на оптическую часть солнечного датчика. Дополнительное требование к оптической системе датчика: пятно должно наблюдаться в любой точке светорассеивающего экрана. Т.е. при бОльших чем 30 градусов углах между оптической осью датчика и направлением на светило, оптическая система не должна затенять его изображение. На чертеже указаны расчетные размеры. Думаю, что отклонения ± 10 .. 15 % вполне допустимы. Диаметр входной линзы (10 мм) по понятным соображениям желательно не увеличивать.

termostat> А глазок дверной не подойдет ? есть такие выпуклые как рыбий глаз и угол обзора у них почти 180 градусов и недорого-доступно везде.

Надо посмотреть и промакетировать. Логически это афокальная система (лучи выходят параллельным (или расходящимся) пучком, чтобы зрачок глаза мог построить изображение на сетчатке. Да и освещённость на краю поля резко падает (проп. cos eхp4). То есть ответ по сигналу будет резко нелинейным. Сложно потом обрабатывать.

a_centaurus> Так, как ты нарисовал, работать не будет. Главный луч всегда проходит через центр линзы не преломляясь (по прямой линии). И упирается в стенку (на твоем рисунке).

То, что так работать не будет, я уже понял - провел натурный эксперимент (в оптике я разбираюсь примерно так же, как и в балете). Просто линза на моем чертеже - это не линза, это абстракция. Это нечто (черный ящик, коллекор и пр. и пр.), преломляющее луч так, как это изображено.

По оптоволокну. Это получается то же, что предлагает Термостат - отогнутые под некоторым углом четыре фототранзистора. Я не говорю, что это решение не будет работать. Просто у дедушки Дорнбергера (ну не сложилось у меня с отечественными учителями - все под большим секретом всю дорогу пребывали, да так и померли, не поделившись впечатлениями) я прочитал, в частности, что достигнув крохотного успеха в исследованиях, надо как тот скалолаз уцепиться за него, и двигаться дальше. Вот я и пытаюсь уцепиться за то, что уже РЕАЛЬНО работало в Гелиостате.

Ссылку на описание конструкции гелиостатовского датчика я привел выше. Кратко: линза фокусирует свет источника в тонкое пятно на светорассеивающем (бумажном) экране, который расположен на светоделительной крестовине (крашеная черной нитрокраской офисная бумага, вклеенная на той же краске в металлическую трубку - к торцу этой трубки и прилеплен экран, опертый о торец крестовины). С другой стороны трубки в крестовину засунуты четыре фототранзистора (советские, в металлическом корпусе, без линз) - по одному в каждый квадрант трубки, поделенной на четыре равные части помянутой выше крестовиной. Вот и весь датчик. Размеры я не привожу - все это пройденный этап, они уже ни к чему. Актуальные в данный момент размеры (главный параметр - коэффициент преломления, как бы редукция входного угла) я привел на рисунке выше.

Откуда же взялись такие размеры, какими входными данными я задавался? Прежде всего - диаметр канализационной ПВХ-трубы, из которой я планирую корпус ракеты. В него чудным образом вписывается разработанный мной, с привлечением специалистов фирмы Armadillo Aerospace, привод автомата качания РДТТ. Производные от диаметра трубы - ее длина (с учетом пропорций копийности), и обводы ГО обожаемого мною ЗРК С-300.

Я достаточно путано излагаю?

За наводку на микроскопы и за понимание местных реалий - отдельное, большое gracias. Один момент. Я опасаюсь, что при малом фокусном расстоянии упадет чувствительность датчика к изменению угла разворота. Это видно из примитивной геометрии: чем больше фокусное расстояние, тем на большее расстояние переместится световое пятно по экрану при развороте датчика на единицу угла; тем больше милливольт дифсигнала мы получим на выходе датчика. Если мы сильно сократим фокусное расстояние, то нужно будет, видимо, повышать усиление дифсигнала. Хотя там резервы есть, и немалые. Я думаю, что сокращение фокусного расстояния в три-четыре раза не будет критичным...

termostat> А глазок дверной не подойдет ? есть такие выпуклые как рыбий глаз и угол обзора у них почти 180 градусов и недорого-доступно везде.

Это очень интересная идея. Возможно ли простыми средствами переделать эту систему из афокальной в фокусирующую? Только беда в том, что размеры современных глазков потребуют смены прототипа моделирования - с остроносой ракеты С-300 на какую-нибудь противотанковую с круглой стеклянной головой... Здоровые глазки нонче делают...

termostat> вот вроде похоже на то что надо

Ну да! Вот ИМЕННО! У меня, блин, картинки были выключены, как всегда! Вот то, что мне надо! Хорошо бы коэффициент преломления нужный подобрать. А по картинке он один в один с моим эскизом...

Сейчас попробовал окуляр от десятикратной штативной лупы (виброметрический стенд). Не подходит: на угле 30 градусов пятно затеняется оправой. Нужно что-то другое, типа эндоскопа, на который дал ссылку Термостат. Где мне достать такое???

И глазок очень интересен...

Non-conformist> По оптоволокну. Это получается то же, что предлагает Термостат - отогнутые под некоторым углом четыре фототранзистора.

Нет не то. У фототранзисторов FoV - 2 пи. Весь фон неба будет там (а он всего в два-три раза меньше чем от Солнца). Нужна будет оптика на каждый канал. С теми же заморочками. Повторяю - фибра - пространственный фильтр. Она тебе сразу вырезает нужный кусок пространства. Посмотри на фото матрицы. На ней два светлых пятна, а два тёмных. Я специально направил два световода на лампочку, а другие два в стороны. То есть ++/--. По логике - просто. Более того, я бы обязательно сделал контрольный канал. От лампочки или LED. По нему система будет калиброваться по стандартному сигналу. Ну и можно сделать не 4 (оптических) канала, а скажем - 8. Тогда за сектор будут отвечать не один, а два световода. Угол по восхождению можно отьюстировать. В зависимости от времени года. Лучше, конечно использовать матричный приёмник. Разделённый на 4 зоны. Тогда можно работать, напрямую с изображением источника (нейтральный фильтр будет нужен)без потерь по полю из-за геометрии (круглой) входного зрачка детектора. Эта проблема, кстати, не стоит, когда используется фибраоптика (извини, калька с esp.). Там сопряжение типа: круг -круг.


Non-conformist> Ссылку на описание конструкции гелиостатовского датчика я привел выше...

Ну это понятно. Про проблему геометрии я уже написал. Будут большие мёртвые зоны. Ведь даже диффузный поток имеет диаграмму направленности. Причём в зависимости от угла падения и свойств диффузора. В таких случаях ставят линзу-коллектив, которая преобразует изображение в поток. Сечение этого потока - круг (эллипс) в достаточно широких углах. Кроме этого можно поставить фокон. В простейшем исполнении - усеч. конус из ал. фольги с отверстием в вершине, равным размеру (и геометрии) приёмника. В твоём случае это будут 4 конуса квадратного сечения, склееных по большому периметру. Это я сам использовал в разных спектральных диапазонах и геометриях. Касаемо оптических навигационных датчиков этот случай приведён в книге Ивандикова, которую ты можешь видеть на фото с линзо-призменным интегратором. Кстати, спроси в библиотеках. Очень полезная. Была библией для нас в свое время. Да и сейчас не устарела. Выберу время и сфотаю тебе страничку.

Non-conformist> Я достаточно путано излагаю?

Почему путано? Вполне понятно. Я тоже вроде как "не с улицы".

Non-conformist> Один момент. Я опасаюсь, что при малом фокусном расстоянии упадет чувствительность датчика к изменению угла разворота.

Ты ведь определяешься в пространстве по освещённости того сектора на экране, куда попало изображение солнца. Отсюда, освещённость падает пропорционально квадрату расстояния по центру и по закону косинуса в 4 степени по краям. А посему, чем меньше расстояние, тем выше освещённость. И меньше аберрационные влияния. Чем изображение ближе к точечному, тем меньше сказывается кома на краю поля. Да и твои фототранзисторы будут стоять с запасом в потоке. Будет время я попробую представить в программе OptiCAD весь сценарий. Напомни мне размеры приемной площадки ф.т. Что-то 3х3 мм2?

a_centaurus> попробую представить в программе OptiCAD весь сценарий.
скачать демо OptiCAD с примерами - Opticad: Demo

Non-conformist> Я опасаюсь, что при малом фокусном расстоянии упадет чувствительность датчика к изменению угла разворота.

А зачем очень большая чувствительность? Это важно для маятника, чтобы успеть заметить отклонение, пока не упал. А для ракеты курс на несколько градусов от солнца никакой проблемы не создаст.

a_centaurus>> попробую представить в программе OptiCAD весь сценарий.
termostat> скачать демо OptiCAD с примерами - Opticad: Demo

У меня OptiCAD профессиональный. 10 версия. Но начинал я с той самой демки 10 лет назад. В принципе позволяет делать достаточно много. Надо только оптику знать. Это виртуальная оптическая лаборатория. Вот таким был виртуальный оптический макет интегратора (на фото выше) сделанный когда-то в OptiCAD 4 (demo)