JPH09236433A

JPH09236433A - 太陽方向検出装置

Info

Publication number: JPH09236433A
Application number: JP8045855A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Saito; 雄一齋藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽方向検出装置による広い視野範囲での太
陽方向検出を目的とする。【解決手段】半円筒体の切断面部分中央に設けられ太
陽光を内部に通す所定の幅のスリット、及び半円筒体の
曲面部分内面に並設され上記太陽光を検知し起電力を発
生する複数の太陽電池によって構成されたセンサ部と、
上記太陽電池による起電力を導入し２進数に符号化する
エンコーダ、このエンコーダによる符号化情報等を記憶
するＲＡＭ、所定の太陽方向計算式の書き込まれてＲＯ
Ｍ、及び上記ＲＡＭに記憶された符号化情報等と上記Ｒ
ＯＭに書き込まれている太陽方向計算式を使って太陽方
向を計算する信号処理手段によって構成された信号処理
部とで構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、宇宙機
に搭載され、広い視野範囲で太陽を捕捉し、太陽の方向
を検出する太陽方向検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来のこの種の太陽方向検出装置
について説明する。図３は、従来の太陽方向検出装置を
示す図で、図において１は太陽方向検出装置を示し、こ
の太陽方向検出装置１は、センサ部２、信号線６、及び
信号処理部７で構成される。このセンサ部２は、箱型を
なし、その上部には所定の幅のスリット３が設けられて
いる。この箱型のセンサ部２の内部底面には、センサと
して機能する例えば太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ が、後述する信
号処理との関係のもとに並設されている。すなわち、太
陽４の太陽光５は、上記スリット３を通って前記した太
陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉のいずれかに当たり、それによって、
太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ のいずれかが起電力を生ずる。この
起電力は、信号線６を通り、信号処理部７に伝えられ
る。信号処理部７は、起電力を生じた太陽電池と上記ス
リット３の相対位置関係をもとに、あらかじめ決めれた
信号処理を行い、太陽方向を検出する。

【０００３】次に、上記太陽方向検出装置１の内部接続
とその動作を図４を用いて詳しく説明する。図４は上記
太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ と信号処理部７の接続を示す図で、
図中の１〜７は、図３と同じものである。８は上記太陽
電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ から発生した受光信号、９は上記受光信
号８を２進数に符号化するエンコーダ、１０は所定の太
陽方向計算式により太陽方向を計算する信号処理手段、
１１は所定の太陽方向計算式が書き込まれている読みだ
し専用メモリ、１２は上記太陽方向計算式等を演算する
ためのメモリ領域を有するＲＡＭ、１３は太陽方向信号
である。まず、太陽４がスリット３の真上、すなわち、
イの位置にあると仮定する。この時、太陽光５は、スリ
ット３を真上から通り、スリット３の真下に位置する太
陽電池Ｓ₅ に当たり、この太陽電池Ｓ₅ に起電力が生じ
る。この起電力は、前記した信号線６を通り、受光信号
８として、信号処理部７に伝えれる。信号処理部７は、
まず、受光信号８をエンコーダ９で２進数に符号化し、
その数値つまり受光位置が太陽電池Ｓ₅ の位置であると
いう情報を信号処理手段１０に伝える。この信号処理手
段１０は、これをＲＯＭ１１に書き込まれている所定の
太陽方向計算式に従って、ＲＡＭ１２のメモリ領域を使
って信号処理し、太陽４の方向が真上であることを求
め、その結果、例えば０度という数値を太陽方向信号１
３として出力する。次に、時間が経過し、太陽４が検出
装置１の斜め上方、すなわち、ロの位置に移動したと仮
定すると、この時、太陽光５は、スリット３を斜めに通
り、例えば太陽電池Ｓ₁ に当たり、太陽電池Ｓ₁ に起電
力が生じる。この起電力は、同様に前記した信号線６を
通り、受光信号８として、信号処理部７に伝えられる。
信号処理部７は、今度は、受光位置が太陽電池Ｓ₁ の位
置であるという情報を上記と同様に信号処理し、太陽４
の方向が斜め上方であることを求め、その結果、例えば
＋２５度という数値を太陽方向信号１３として出力す
る。他の位置に太陽４がある時も同様にして、太陽方向
を検出することができる。また、この太陽方向検出装置
１を２つ直角に配置することにより二軸方向について太
陽方向を検出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、宇宙機はロ
ケットから分離されたあと、できるだけ早いうちに太陽
電池パドルによって電力を発生させ、それによって、各
種機能を動作させなければならない。そのためには、一
刻も早く太陽の方向を検出して、その方向に太陽電池パ
ドルを向ける必要がある。この太陽電池パドルを太陽に
向けさせるための宇宙機の姿勢を決定する際に用いられ
るのが太陽方向検出装置である。したがって、この太陽
方向検出装置は、より広い視野をもったものが望まし
い。しかしながら、従来の太陽方向検出装置には、次に
述べるような問題点がある。

【０００５】すなわち、従来の太陽方向検出装置は、上
面中央部に太陽光が通るスリットを設けた箱体でセンサ
部を構成し、その内側底面に複数の太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉
を並設した構成となっているため、その視野角には、お
のずと限界がある。つまり、センサ部の内底面の長さＬ
とセンサ部の内底面から上面までの高さＨの比によっ
て、一意に、太陽光を受光できる視野角は決まってしま
う。従来の太陽方向検出装置の視野角を、後述する捕捉
用太陽方向検出装置と、通常運用用太陽方向検出装置を
例にとって示すと、前者が約５０度、後者が約３０度と
狭く、太陽を捕捉する際にも、衛生の姿勢をかなり変え
て全天球を探さなければならない。したがって、従来の
太陽方向検出装置の構成のままで広い視野を確保するに
は、上記長さＬを長くし、太陽電池をより多く配置する
か、あるいは、スリットと太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ の距離を
小さくする、つまり、上記高さＨを低くするという方法
が考えられる。しかし、センサ部の底面を長くし太陽電
池をたくさん配置すると、センサ部が大きくなり、大き
さ、重量の両面について制限が厳しい人工衛生にとっ
て、搭載するには不向きなものとなってしまう。一方、
スリットと太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ の距離を小さくすると、
単位当たりの視野角に対する太陽電池数の比率が下が
り、結果として、分解能が落ち、通常運用時において精
度が悪くなってしまう。そのため、いままでの人工衛生
は、互いに直交する二つの軸それぞれに、前述したよう
な精度は悪いが視野は広い捕捉用太陽方向検出装置、つ
まり、上記高さＨの低い太陽方向検出装置と、精度は良
いが視野は狭い通常運用用の太陽方向検出装置、つま
り、上記高さのＨの高い太陽方向検出装置を、組にして
取付け、太陽方向を検出している。このように、従来の
人工衛生は、計４つの太陽方向検出装置を搭載している
ため、大きさ、重量の面で問題となっていた。また、２
種類の太陽方向検出装置を、そのときどきに応じて、ハ
ードウェア及びソフトウェアにより切り換えて使ってい
たので、煩雑であった。この発明は、このような従来の
太陽方向検出装置における課題を解決するためになされ
たものであり、以下に詳述する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明においては、
太陽方向検出装置を、円筒を、円周方向に垂直な平面で
切断して得られるような半円筒体の切断面部分のほぼ中
央に、円周方向に垂直な向きで設けられ、太陽光を半円
筒体内に通す所定の幅のスリット、および半円筒体の曲
面部分の内面に上記スリットに平行な向きに並設され上
記スリットを通って半円筒体内に入射する太陽光を検知
し起電力を発生する複数の太陽電池によって構成される
センサ部と、上記した複数の太陽電池のいずれかから発
生した起電力を受光信号として導入しそれを２進数に符
号化するエンコーダ、このエンコーダから得られた受光
太陽電池の位置情報等を記憶するＲＡＭ、所定の太陽方
向計算式が書き込まれているＲＯＭ、および上記ＲＡＭ
に記憶された受光太陽電池の位置情報と上記ＲＯＭに書
き込まれている所定の太陽方向計算式を使って太陽方向
を計算する信号処理手段によって構成された信号処理部
とで構成する。

【０００７】また、第２の発明においては、太陽方向検
出装置を、第１の発明の一軸用太陽方向検出装置を直交
する二つの軸それぞれに対してスリットが垂直になるよ
うに２つ配置することで構成する。

【０００８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．次に図１を用いて、この発明の実施の形
態１を説明する。図１において、１〜１３は、図３、図
４と同じものである。ＳＬ₁ ，ＳＬ₂ ，ＳＲ₁ ，ＳＲ
₂ 、及びＳ₃ は、センサ部２の曲面部分の内面に取付け
た太陽電池である。θは、スリット３を通る太陽光５と
センサ部２の断面部分とのなす角度を示す。なお、上記
太陽電池ＳＬ₁ ，ＳＬ₂ ，ＳＲ₁ ，ＳＲ₂ 、及びＳ₃
は、太陽電池Ｓ₁ 〜Ｓ₉ と同様にエンコーダ９につなが
っている。

【０００９】次に、このように構成されたこの発明の太
陽方向検出装置１における太陽方向の検出方法を説明す
る。

【００１０】図１のように太陽光５が太陽電池ＳＬ₂ に
照射されると、その太陽電池ＳＬ₂に起電力が発生す
る。そこで、太陽電池ＳＬ₂ に起電力が発生したことを
検出すれば、前記のスリット３と、太陽電池ＳＬ₂ の位
置関係から、角度θを求めることができる。あらかじめ
センサ部２の曲面部分の内面に並設される太陽電池の数
は決まっているので、前記θは、数１によって求めるこ
とができる。数１において、Ｘは太陽電池の添え字の番
号、たとえば、ＳＬ₂ の場合２を、Ｎは太陽電池の添え
字の数の上限、たとえば、図１の場合３を、それぞれ示
す。

【００１１】

【数１】

【００１２】上記した数１の演算を信号処理部７でおこ
ない、それによって太陽方向を求め、θの値を太陽方向
信号１３として出力する。

【００１３】以上のようにして、太陽方向検出装置１
は、一軸についての太陽方向を視野角１８０度の範囲で
検出することができる。

【００１４】実施の形態２．次に、図２を用いて、この
発明の実施の形態２を説明する。この実施の形態２は、
２つの直交する軸（ここでは、仮にＸ軸、Ｙ軸として説
明する。）Ｘ，Ｙ軸の太陽方向を検出する場合の太陽方
向検出装置１の組み合わせ構成を示すもので、以下に説
明する。上記図２において、１〜７は、図１と同じもの
である。

【００１５】図２において、Ｘ軸に対応するセンサ部２
Ｘと、Ｙ軸に対応するセンサ部２Ｙを直角をなすように
配置し、センサ部２Ｘ，２Ｙそれぞれの起電力を生じた
太陽電池の位置情報より、信号処理部７で前記数１を用
いて信号処理を行い、Ｘ軸，Ｙ軸の太陽方向を検出し、
それらを前記太陽方向信号１３として出力する。なお、
個々のセンサ部２Ｘ，２Ｙおよび信号処理部７での動作
は、前記図１で説明したのと同じである。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明において
は、以下のような効果がある。

【００１７】第１の発明においては、センサ部を断面部
分の中央に所定の幅で、かつ太陽光を通すスリットを有
する半円筒体の形で構成した。それにより、センサ部２
の内底面の長さＬを長くすることなく、つまり、太陽方
向検出装置の大きさは従来のままで、所定の軸に対し
て、機械的な走査なしで、視野角１８０度の範囲にわた
って太陽を捕捉することを可能にするという効果があ
る。また、精度についても、視野角を広げるのにセンサ
部２の高さＨを低くする必要がないので、従来の通常運
用用太陽方向検出装置と同等な精度で太陽方向を検出す
ることを可能にするという効果がある。

【００１８】さらに、二軸方向について太陽方向を検出
する際に、従来４つの一軸用太陽方向検出装置を搭載し
ていたが、第２の発明によれば、各軸１つずつの一軸用
太陽方向検出装置を搭載すればすむので、大きさ、重量
については、従来の二分の一程度にする効果がある。

【００１９】その上、第１、第２の発明双方において、
従来のように、太陽捕捉用と通常運用用の２種類の太陽
方向検出装置を切り換えて使わなくてすむので、ハード
ウェア、ソフトウェアの両面での負担を減らすという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を説明する接続構成
図である。

【図２】この発明の実施の形態２を説明する太陽方向
検出装置の組み合わせ構成図である。

【図３】従来の太陽方向検出装置を示す図である。

【図４】従来の太陽方向検出装置の内部接続を示す図
である。

【符号の説明】

１太陽方向検出装置、２センサ部、３スリット、
４太陽、５太陽光、６信号線、７信号処理部、
８受光信号、９エンコーダ、１０信号処置手段、
１１ＲＯＭ、１２ＲＡＭ、１３太陽方向信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒を、円周方向に垂直な平面で切断し
て得られるような半円筒体の切断面部分のほぼ中央に、
円周方向に垂直な向きで設けられ、太陽光を半円筒体内
に通す所定の幅のスリット、および半円筒体の曲面部分
の内面に上記スリットに平行な向きに並設され上記スリ
ットを通って半円筒体内に入射する太陽光を検知し起電
力を発生する複数の太陽電池によって構成されるセンサ
部と、上記した複数の太陽電池のいずれかから発生した
起電力を受光信号として導入しそれを２進数に符号化す
るエンコーダ、このエンコーダから得られた受光太陽電
池の位置情報等を記憶するＲＡＭ、所定の太陽方向計算
式が書き込まれているＲＯＭ、および上記ＲＡＭに記憶
された受光太陽電池の位置情報と上記ＲＯＭに書き込ま
れている所定の太陽方向計算式を使って太陽方向を計算
する信号処理手段によって構成された信号処理部とで構
成したことを特徴とする太陽方向検出装置。
【請求項２】上記太陽方向検出装置を直交する二つの
軸それぞれに対してスリットが垂直になるように対応さ
せて配置し、それぞれの軸の太陽方向を、対応する上記
太陽方向検出装置によって得るように構成したことを特
徴とする太陽方向検出装置。