Система управления телескопом

1188699 25 системы поступает времени 5, на третий Начало наблюдения, - команда Сброс,На первый вход величина звездного 20 вход 26 - команда на второй вход 27рым входам первого и второго элементов ИЛИ, первый и второй выходы третьего Изобретение относится к астроприборостроению и может быть использовано для управления оптическими телескопами и установленными на них приемниками.Цель изобретения - повышение быстродействия системы. На фиг, 1 представлена функциональная схема системы; на фиг, 2 - функциональная схема одного из вариантов выполнения блока коррекции; на фиг. 3 - функциональная схема счетчика; на фиг. 4 - функциональная схема одного из вариантов выполнения блоков памяти; на фиг. 5 - функциональная схема дискриминатора. Система управления телескопом 1 содержит светоприемник 2, первый и второй блоки управления 3 и 4, первый, второй, третий блоки памяти 5, 6 и 7, первый и второй элементы ИЛИ 8 и 9, блок коррекции 10, логический блок 11, дешифратор 12, первый преобразователь угол в к 13, первый привод 14, первый сумматор 15, третий сумматор 16, второй и четвертый счетчики 17 и 18, четвертый и второй элементы И 19 и 20, первый дискриминатор 21, блок сравнения 22, первый счетчик 23, блок задержки 24, первый, третий и второй входы 25, 26 и 27 системы, первый, второй и третий входы, выход и четвертый вход 28, 29, 30, 31 и 32 блоков памяти 5, 6 и 7, второй, третий и первый входы, первый и второй выходы 33, 34, 35, 36 и 37 счетчика 23, второй, третий, первый и четвертый входы 38, 39, 40 и 41 логического блока 11, первый, второй и третий выходы 42, 43 и 44 блока коррекции 10, второй преобразователь угол в к 45, второй привод 46, второй и четвертый сумматоры 47 и 48, третий и пятый счетчики 49 и 50, пятый и третий элемент И 51 и 52; второй дискриминатор 53, видеоконтрольное устройство 54, генератор импульсов 55, ключ 56, элемент ИЛИ 57 и 58, триггеры 59, 60, 61 и 62, регистры 63 и 64, элементы ЗИИИЛИ 65 и 66, блок 67 задания двоичного кода, переключатель 68, блок 69 формирования абсолютной величины кода, элемент сравнения 70, элемент 71 формирования константы, третий и четвертый элементы ИЛИ 72 и 73, первый элемент И 74, источник постоянного напряжения 75, переключатели 76 - 79, звезду 80; 1, 6 - координаты телескопа 1;5 - звездное время. блока памяти соединены с третьими входами первого и второго элементов ИЛИ. 2Система управления телескопом 1 с установленным на нем светоприемником 2 содержит два идентичных блока управления 3 и 4, (в рассматриваемом случае на экваториальной монтировке первый блок управления 3 управляет телескопом 1 по оси второй блок управления 4 - по оси о), блоки памяти 5, 6 и 7, количество которых (в рассматриваемом случае 3) определяется системой звезд, а также первый эле мент ИЛИ 8, второй элемент ИЛИ 9,блок коррекции 1 О, логический блок 11, дешифратор 12.Первый блок управления 3 содержит первый преобразователь угод - код 13, первый привод 14, первый сумматор 15, третий сум матор 16, второй счетчик 17, четвертыйсчетчик 18, четвертый элемент И 19, второй элемент И 20, первый дискриминатор 21,Второй блок управления 4 содержит второй преобразователь угол в к 45, второй привод 46, второй сумматор 46, четвертый сумматор 48, третий счетчик 49, пятый счетчик 50, пятый элемент И 51 третий элемент И 52, второй дискриминатор 53.Светоприемник 2, в качестве которого может быть применен фотометр, спектрофотометр и т. и., установлен на телескоп и воспринимает свет звезды, на которую наведен телескоп 1. По сигналу 1, поступаюшему с выхода логического блока 11 на вход светоприемника 2, последний начинает экспонирование звезды 80. По окончании экспонирования звезды на выходе светоприемника 2 формируется импульсный сигнал. Логический блок 11 представляет собойцифровой двоичный элемент, в состав ко торого входят первый элемент И 74, третий и четвертый элементы ИЛИ 72 и 73.Логический блок 11 формирует функциональную зависимость видаА = Уз 8 Х 0 МХ 04 О+ У 4 ьгде А - выходной сигнал логичес кого блока1;У 3 я 039,1/4 О 04 сигналы на входах 38, 39,40 и 41 логического блока 11.1188699 Таблица 2 Сигналы на выхоСигналы на входедах 1 Таблица 1 1 2 3 1 разряд 2 разряд Выходнойсигнал Выходные сигналы 0 О 11 10 А 38 1 ЗВ 40 14 0 1 0 0 О О 1 0 О 1 1 О 0 0 О 15 0 0 1 0 1 О 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 О 0 0 О 1 1 0 0 1 0 1 0 1 О 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 О В соответствии с функциональной зависимостью, приведенный выше, в табл. 1 приведено соответствие между сигналами на входе и выходе логического блока 11. Эта зависимость может быть реализована например, на основе микросхемы 4-4 ИИЛИ 155 ЛР 4 или элемента ИЛИ-ЗИИЛИ.Дешифратор 12 представляет собой стандартный цифровой функциональный элемент, каждой комбинации кода на входе которого соответствует сигнал на одном из выходов. В предлагаемом устройстве на вход дешифратора 12 поступает 2-разрядный код, имеющий 3 комбинации разрядов (не считая 0).Зависимость между входными и выходными сигналами дешифратора 12 представлена в табл. 2. Сумматоры 15, 47, 16, 48 и блок сравнения 22 являются стандартными цифровыми элементами, причем сумматоры 16 и 48 и блок сравнения 22 функционально являются алгебраическими сумматорами на два входа, а сумматоры 15 и 47 - на три входа, из которых два являются суммирующими, а третий (связанный с выходом блока 13) - вычитающий.Счетчики 18 и 50 представляют собойстандартный двоичный счетчик с одним счетным входом, который связан с выходом соответственно элементов И 20 и 52 и двумя входами, при поступлении сигнала 1 на Зо любой из которых счетчик обнуляется. Навыходе счетчика формируется код, пропорциональный количеству импульсов, поступающих на счетный вход, начиная с момента последнего обнуления счетчика.В состав блока коррекции 10 входят 35 видеоконтрольное устройство 54, генераторимпульсов 55, ключ 56, источник постоянного напряжения 75, переключатели 76 - 79.Видеоконтрольное устройство 54 позволяет контролировать положение изображения наблюдаемой звезды относительно оптической оси телескопа 1. Генераор импульсов 55 формирует на своем выходе, связанном с переключателями 76 и 78 + и +6, импульсы положительной полярности, а на другом выходе, связанном пе реключателями 77 и 79- 1,- о, импульсы отрицательной полярности. При включении ключа 56 на выходе 42 блока коррекции 1 О формируется сигнал 1.Первый счетчик 23 при поступлении сигнала Сброс на второй вход 33 устанавли вается в нулевое положение, при подачеимпульсов на счетные входы 34 и 35 счетчик 23 переходит последовательно в состояние 1 в 2 в 1 - 2 - 3 и т. д., код этих состояний формируется на выходе 36, а на выходе 37 сигнал О поддерживается до поступления 4-го счетного импульса, по которому устанавливается сиг ал , не изменяющийся до поступл.:ия ситала Сброс на вход ЗЗ.Первый счетчик 23 содержит элементы ИЛИ 57 и 58, триггеры 59, 60 и 61 со счетным входом, Р 5-триггер 62,В табл. 3 представлено соответствие между последовательно установленными состояниями счетчика 23 и его выходными сигналами. Таблица 3 Сигнал 1-й раз-й разряд сиг- ряд сигнала на нала на Состояна выходе 37 ние счетчика выходе Зб"2" При поступлении сигнала1 на вход 33 триггер 59 переходит в состояние 1, все остальные триггеры - в состояние О.Счетчик 23 изменяет свое состояние при поступлении импульсов на любой из выходов 34 и 35, эти импульсы проходят через элемент ИЛИ 57 и поступают на счетный вход триггера 59. При поступлении четвертого импульса на выходе триггера 61 формируется сигнал 1, этот импульс также проходит через элемент ИЛИ 58, переводя триггеры 60 и 61 в состояние О, а триггер 59 в 1.Блок памяти 5 (6, 7) содержит регистры 63 и 64 хранения информации, элементы ЗИИИЛИ 65 и 66, блок задания двоичного кода 67, переключатель 68 Запись. Перед началом работы в блоке 67 задания двоичного кода производится набор двоичного кода а и 6 звезды 80, При замыкании переключателя 68 эти коды проходят через элементы ЗИИ-ИЛИ 65 и 66 и соответственно записываются: в регистр 63 - код а, в регистр 64 - код 6, где эти коды хранятся и могут быть считаны с выходов блока памяти 5 (6, 7).Запись в регистры 63 и 64 двоичных кодов, поступающих на соответствующие входы 29 и 30, осуществляется при подаче импульсного сигнала 1 на вход 28 и сигнал 1 на вход 32, при которых элементы ЗИИИЛИ 65 и 66 открыты,На фиг. 4 изображена функциональная схема для случая одноразрядных кодов а,6.35 4045 50 55 5 10 5 20 25 30 Для многоразрядного кода количество элементов ЗИИИЛИ 65 и 66 должно быть равно количеству двоичных разрядов кода,Дискриминаторы 21 и 53 (дискриминаторы по уровню) формируют на выходе сигнал 1 в том случае, когда код на входе не превышает заданной величины.В состав дискриминатора 21 (или 53) входят блок 69 формирования абсолютной величины кода, элемент сравнения 70 и элемент формирования константы 71.Блок 69 формирования абсолютной величины кода вычисляет абсолютную величину кода, поступающего на вход дискриминатора 21 (53), которая сравнивается элементом сравнения 70 с величиной допуска, формируемой элементом формирования константы 71,Система работает следующим образом.Цикл работы телескопа 1 включает в себя последовательную работу по звездам 80, входящим в сканируемую систему звезд (в рассматриваемом примере 4 звезды).Перед началом работы на второй вход 27 системы подается сигнал Сброс, который обнуляет счетчики 17, 49, 18, 50 и 23. На выходе 37 счетчика 23 устанавливается сигнал О.Перед началом работы системы в блоки памяти 5, 6 и 7 записаны координаты а, 6 соответственно первой, второй и третьей звезд, образующих сканируемую систему звезд. Первый цикл наблюдений запускается по сигналу Начало наблюдений, поступающему на третий вход 26 системы. Наблюдение первой звезды.По сигналу на третьем входе 26 системы счетчик 23 переходит в состояние 1, код которого с выхода 36 поступает на дешифратор 12, При этом на его первом выходе, связанном с четвертым входом 32 Адрес первого блока памяти 5, формируется сигнал 1, в то время как на всех других выходах дешифратора 12 устанавливается сигнал О,На первый вход 28 Запись блоков памяти 5, 6 и 7 с выхода светоприемника 2 поступает сигнал О, при этом из блока памяти 5 извлекаются координаты первой звезды: код а 1 проходит через первый элемент ИЛИ 8, поступает на вход третьего сумматора 16, код 6 проходит через второй элемент ИЛИ 9 и поступает на вход четвертых сумматоров 16 и 48, так как на выходе четвертого и пятого счетчиков 18 и 50 О. Блок сравнения 22 рассчитывает величину часового угла звезды1=5 - а, (1) где 5 - звездное время, поступающее навход блока сравнения 22 с первоговхода 25 системы;а - выходной сигнал третьего сумматора 16.Первый привод 14 часовой оси телеско-, па 1 отрабатывает значения 1, поступающие с выхода блока сравнения 22, путем управления по рассогласованию, рассчитываемому сумматором 15, между поступающими на его входы значениями и кодом фактического положения телескопа 1 по оси измеренным преобразователем угол в к 13. Аналогично второй привод 46 оси 6 телескопа 1 отрабатывает значения 6 звезды 80, поступающие с выхода сумматора 48. Наведение на звезду заканчивается, когда приводы 14 и 46 отработают заданное положение до значения рассогласования, не превышающего заданной величины, контролируемой дискриминаторами 21 и 53, на выходе которых при этом формируется сигнал 1. Эти сигналы поступают на выходы 38 и 39 логического блока 11, однако при этом на выходе его формируется сигнал О, так как на входы 40 и 41 поступают сигналы О. Астроном наблюдает на видеоконтрольном устройстве 54 блока коррекции 10 изображение исследуемой звезды 80. Это изображение смещено относительно оптической оси телескопа 1 на величины ошибок наведения по осям 1 и о:М;= Ьар+ Ии ,Ьб;= Мр+ ЬЬш,(2 где- номер звезды, т. е. для первойзвезды =1,Ьа,р,Ь 6;р - погрешности величины координатзвезды 80, обусловленные тем, что астроному точные координаты исследуемых звезд обычно не известны;М,Ь 6;. - инструментальные ошибки телескопа 1 в том его положении, которое он занимает в момент наведения на звезду 80 в первом цикле работы телескопа.Для приведения изображения исследуемой звезды 80 на оптическую ось телескопа 1 астроном отождествляет звезду и далее замыкает переключатели 76 - 79 полуавтоматической коррекции соответствующего знака. При этом по оси 1 коррекция положения осуществляется за счет того, что с выхода 43 блока коррекции 10 импульсы, формируемые генератором импульсов 55, проходят через элемент И 20, открытый сигналом 0, сформированным на выходе 42, и считываются счетчиком 18, Код счетчика 18 поступает на суммирующий вход сумматора 16, выходной код которого отрабатывается как это указано выше приводом 14. Коррекция положения прекращается, когда положение телескопа 1 будет скорректировано на величину Ы 1. При этом код, пропорциональный этой величине, будет сформирован в счетчике 18. Коррекция телескопа 1 по оси о по сигналам с выхода 44 блока коррекции 10 происходит в результате аналогичной работы 11886998блока управления 4. После приведения изображения звезды 80 на оптическую ось телескопа 1 астроном включает ключ 56,При этом на выходе 42 блока коррекции10 формируется сигнал 1, который, поступая на вход 41 логического блока 11, формирует на его выходе сигнал 1. По этомусигналу светоприемник 2 начинает экспонирование звезды 80. За время эксгпззициив результате перемещения телескопа 1 инстру 1 О ментальные погрешности телескопа 1, оказывающие влияние на наблюдение, изменяются так, что к концу экспозиции это изменение равно по осям 1 и б соответственноМ, и 161 . Это приводит к смещению изображения звезды 80 с оптической оси теле 15 скопа 1, которую астроном компенсируетпутем непрерывной коррекции во время экспозиции положения телескопа 1 на эти величины. Такая коррекция по оси осуществляется за счет манипуляций переключателя 20ми 76 - 79 блока коррекции 10. При этомимпульсы с выхода 43 проходят в блок управления 3 через открытый по сигналу 1 навыходе 42 элемент И 19 и подсчитываются в счетчике 17. Код счетчика 17 поступает на суммирующий вход сумматора 1525 и отрабатывается приводом 14. Таким образом к концу экспозиции в счетчике 17 будет сформирован код, п ропорциональныйИ 1,. Аналогично по оси 6 работает блок управления 4, и в счетчике 49 формируется 61 и.30По окончании экспозиции на выходе светоприемника 2 формируется импульс, который поступает на входы 28 блоков памяти 5, 6 и 7. При этом в тот из них,на вход 32 которого подается сигнал АдЗ 5 рес (в рассматриваемом случае это блок 5),записываются и далее хранятся поступающие с выходов сумматоров 16 и 48 уточненные координаты звезды 80.01 у - Ь + аь ( ),у=Ьб,+б,40 где - номер звезды,Импульс, поступающий с выхода светоприемника 2, задерживается на величину длительности импульса блока задержки 24, после чего он поступает на вход 35 счетчика 23,45переводя его в состояние 2, и на входсчетчиков 18 и 50, обнуляя их. С этого момента времени телескоп 1 переходит к наблюдению второй звезды 80.Наблюдение второй и третьей звезд.Работа системы управления при наблю 50 дении второй и третьей звезд аналогичнаработе при наблюдении первой звезды 80.Дешифратора 12 по коду 2, поступающемуна его вход, формирует сигнал, извлекающийкоординаты второй звезды аг, 3 из блока памяти 6, а по коду 3 - координаты треть 55 ей звезды аз, бз из блока памяти 7.При = 2, 3 в счетчиках 17 и 49, алгоритмы работы которых описываются формулами (2) и (3), к моменту окончания экс 1188699 10позиции каждой звезды накопится суммарная величина изменения инструментальных ошибок за время экспозиции, начиная с начала сеанса наблюдений. По окончании наблюдения уточненные координаты 2-й и 3-й звезд хранятся соответственно в блоках памяти 6 и 7.Второй и последующие циклы наблюде. ний.По окончании наблюдения 3-й звезды в счетчике 23 устанавливается код 1, причем на его выходе 37 формируется сигнал 1. Наблюдение звезд ведется аналогично наблюдению в первом цикле за исключением следующего,Наведение ведется по уточненным координатам а;, б,ц, которые хранятся в блоках памяти 5, 6 и 7 и не меняются в последующих циклах наблюдений. В связи с тем, что в уточненных координатах учтена погрешность исходных координат каждой звезды и инструментальная ошибка положения телескопа 1 на момент начала наблюдений, в процессе наблюдений изменение этой ошибки выявляется, хранится в счетчиках 17 и 49 и учитывается непрерывно при наблюдении. Наведение на звезды происходит с ошибкой, обеспечивающей необходимую для экспонирования точность приведения изображения звезды на оптическую ось телескопа. Таким образом, после окончания этапа наведения телескопа 1 последующая коррекция положения телескопа 1 до начала экспозиции не производится. Это справедливо при условии, что звезды имеют близкие координаты,Таким образом, за время сеанса наблюдения системы звезд пренебрежимо мало 5 10 15 20 25 30 различие в изменении инструментальных ошибок в положении телескопа при наблюдении звезд, входящих в систему.Это требование практически всегда выполняется в случае наблюдения системы звезд, одновременно находящихся в поле зрения телескопа. Такая работа телескопа 1 обеспечивается тем, что когда на выходах дискриминаторов 21 и 53 формируется сигнал , свидетельствующий о том, что рассогласование по положению при наведении телескопа 1 выбрано, срабатывает логический блок 11, так как на вход 40 в циклах наблюдений, начиная с второго, поступает сигнал 1. В остальном работа системы во втором и последующих циклах сеанса наблюдения аналогична работе при первом цикле,Из известных телескопов наиболее совершенным для задач фото- и спектрофотометрирования звезд в режиме сканирования звезд по программе исследуемая звезда - звезды сравнения является телескоп АЗТ(базовый объект), Среднее время, затрачиваемое на коррекцию положения телескопа, производимую после автоматического наведения перед включением экспозиции, 20 - 30 с.Применение предлагаемой системы управления позволит исключить это время из процесса наведения, что при работе в рассматриваемых режимах использования телескопа повышает быстродействие системы ориентировочно на 15 - 20 Я, тем самым соответственно повысится производительность телескопа, а это дает значительный экономический эффект.лб Составитель Ю Техред И. Верес Тираж 862 И Государственного делам изобретений осква, Ж - 35, Рауш Патент, г. УжгорРедактор М. ДылынЗаказ 6742/49ВНИИПпо113035,Филиал ПП ГладковКорректор ТПодписноекомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5од, ул. Проектная