一种基于大功率LED的单星模拟器光源控制系统设计剖析.docx
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1、种基于大功率1ED的单星模拟器光源控制系统设计剖析单星模拟器是星敏感器的主要地面标定设备之一,其作为瞄准系统的一部分,提供一束平行光供星敏感器测量,用来模拟无穷远处的恒星所发出的平行光。为了能在实验室中标定星敏感器,通常提供一个模拟星,星模拟器就是模拟星的设备,它提供相对被测物体无限远的点光源作为模拟星,对其大小、光度(星等值)、光谱特性、色温类型等进行严格模拟,以便对星敏感器的探测能力、空间分辨率等进行地面定标,进而确定星敏感器光轴的空间位置。由于过去研制的单星模拟器的控制系统多采用单片机和AD/DA转换器实现,虽然其精度高,但体积大、控制复杂、成本高;由于光源多采用卤鸨灯,它不但体积大、而
2、且发热量大、寿命短,长期使用稳定性不够。本文提出了一种采用大功率1ED做点光源,用专用的1ED控制芯左代替复杂的单片机电路的可调光源控制电路,实际使用效果良好,具有体积小、控制简单、稳定性高、寿命长,而且精度高的优点。1光源系统的组成大功率1ED由于亮度高和寿命长的优点,在室内外装饰、特种照明方面已获得越来越广泛的应用。本系统采用最常用的3W1ED,光源亮度和稳定性都满足要求。单星模拟器的光源系统由恒稳光源、光学系统、机械接旦及安装微调支架系统组成。其系统结构如图1所示。1ED光源输出不同档位光强的光线,经过一分二(各50%)的分光系统后,其中一部分光进入闭环控制,另一部分光用于后续光学系统,
3、这部分光经聚光镜、滤光片、衰减片后在毛玻璃上汇聚一亮斑,通过星点板上的小孔成为一个点光源。由于小孔位于平行光管的前焦面上,具有不同亮度幅度(用以表征不同星等)的星点经平行光管,在联接的星敏感器光学系统的入瞳处产生模拟的无穷远平行光,从而实现对星光的模拟。恒崔光源平行光管图1光源系统源光片组及爱减片组cat10n0fM2光源控制系统的实现为了控制光源的稳定性,系统采用负反馈电路形成闭环控制。其原理图如图2所示。3W1ED采样及放大电路图2光源控制系乡工作原理如下:当大功率1ED的亮度变亮时,光电二极管接收到的光能量也随之增大,光电二极管产生的光电流变大,光电放大电路通过一个采样电阻对该光电流进行
4、采样并通过放大电路将电压放大,此电压就是反馈电压。反馈电压随1ID亮度同向变化,反馈控制驱动电路根据反馈电压控制输出使1ID电流反向变化,1ED亮度朝反向变化。系统构成一个闭环控制,能够使1ED维持在一个已设定的亮度。大功率1ED控制电路可以分为两个主要部分:(1)采样及放大电路,实现光电流的采样及电压放大,并将此电压反馈给下级控制电路。(2)反馈控制驱动电路,根据放大电路反馈的电压信号调整输出给1ED两端的电压,从而控制1ED的亮度。图3是采样及放大电路。光电二极管D2接收到发光二极管1ED发射的光后,经过R9产生微弱的微安级也遮,此电流经过采样电阻R9后产生的微小电压不能直接反馈给下级控制
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