Датчики контроля положений элементов трансформируемых конструкций космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

УДК 629.78:681.2

ДАТЧИКИ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

П. П. Моисеев, И. И. Нечушкин

ООО «Научно-производственное предприятие «Астрон Электроника» Российская Федерация, 302019, г. Орел, ул. Веселая, 2 E-mail: astronel-moiseev.pp@yandex.ru

Рассмотрены датчики контроля положений элементов конструкций космических аппаратов. Предложены прецизионные синусно-косинусные датчики углового положения. Описаны их преимущества.

Ключевые слова: датчик конечного положения, датчик углового положения, элементы конструкции космического аппарата, преобразователь Холла.

POSITION CONTROL SENSORS OF THE ELEMENTS OF THE TRANSFORMABLE STRUCTURES

OF THE SPACECRAFT

P. P. Moiseev, I. I. Nechushkin

"Scientific-production enterprise "Astron Electronics" Ltd. 2, Veselaya Str., Orel, 302019, Russian Federation E-mail: astronel-moiseev.pp@yandex.ru

The article considers position control sensors of the elements of the spacecraft structures. The research proposes precision sine-cosine angle position sensor; the research focuses on their advantages.

Keywords: end position sensor, angle position sensor, elements of the spacecraft structures, Hall effect sensor.

Находят применение различные конструкции солнечных батарей, штанг и манипуляторов на орбитальных и посадочных космических аппаратах (КА), для которых необходимо обеспечить однократное управляемое раскрытие или многократные повороты на заданные углы. В отечественных конструкциях для решения данных задач обычно применяют датчики конечного положения (ДКП) на микропереключателях или герконах, а для управления перемещением составной части манипулятора на заданный угол используют потенциометры или сигналы от преобразователей Холла (ПХ), установленных в электродвигателях, обеспечивающих их поворот. Это обусловлено массогабаритными ограничениями для данных конструкций и отсутствием имеющих летное применение серийно выпускаемых миниатюрных ДКП и датчиков углового положения (ДУП).

В прецизионных приводах, например, в приводах развертки изображений или наведения антенн, находят применение синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ), измеряющие угловые положения с точностью не хуже 1,0" [1], но они имеют низкую скорость преобразования угол-код и значительную массу.

Построение ДКП и ДУП на миниатюрных ПХ позволяет обеспечить малые массогабаритные характеристики датчиков при требуемой точности, высокой надежности и быстродействии, что подтверждено летной эксплуатацией датчиков на ПХ в приводе развертки изображения БСКР (КА «Электро») [2], в сканирующем устройстве спектрометра ОМЕГА (КА

«Марс-Экспресс») [3], двухкоординатном приводе развертки изображения многоспектральной аппаратуры МСУ-ГС (КА «Электро-Л» № 1 и № 2) [4] и поворотном устройстве спектрометра МИР (КА «Экзо-Марс-2016»).

В [5] показаны разработанные нашим предприятием миниатюрные ДКП и синусно-косинусных ДУП на 360° с точностью измерения ±0,5°, в которых применяются ПХ, обеспечивающие основные и резервные выходные сигналы.

Для обеспечения высокой точности измерения углового положения нами разработан прецизионный синусно-косинусный ДУП, показанный на рисунке. Он состоит из статора 1, в котором установлены несколько зондов 2 с двумя ПХ на каждом, ротора, на валу 3 которого размещена магнитная система, имеющая один постоянный магнит 4 и два магнито-провода 5 с зубцами. При вращении ротора его магнитная система создает знакопеременное магнитное поле относительно ПХ, что позволяет получить выходные синусно-косинусные сигналы с многократным их повторением при повороте на 360°, количество которых определяется числом зубцов кольцевого маг-нитопровода 5.

Конструкция прецизионного синусно-косинусного ДУП технологически проста и позволяет создавать ДУП с необходимой точностью измерения углового положения за счет изменения числа зубцов магнито-провода, при этом статор может быть элементом конструкции корпуса привода.

Решетневскуе чтения. 2017

2

Прецизионный синусно-косинусный датчик углового положения на преобразователях Холла (обозначения см. в тексте)

Библиографические ссылки

1. Рожавский Э. И., Моисеев П. П. Прецизионные оптико-механические сканирующие устройства системы дистанционного зондирования МСУ-ГС // Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов : сб. докл. сем. ИКИ РАН. М. : ИКИ РАН, 2009. С. 503-509.

2. Вевюрко И. А. Прецизионный электропривод с интерферометрическим измерителем перемещений и цифровым программным управлением // Тр. ВНИИЭМ. Т. 78. С. 5-33.

3. Опыт разработки сканирующего устройства видеоспектрометра ОМЕГА с уменьшением его габаритов / Э. И. Рожавский, П. П. Моисеев, В. А. Котцов // Вопросы миниатюризации в современном космическом приборостроении : сб. докл. сем. ИКИ РАН. М. : ИКИ РАН, 2005. С. 104-111.

4. Применение малогабаритных датчиков углового положения в сканирующих устройствах космического назначения / П. П. Моисеев, Э. И. Рожавский, А. П. Драпезо // Известия ОрелГТУ. Сер. Машиностроение. Приборостроение. Орел : ОрелГТУ, 2006. № 1. С. 15.

5. Миниатюрные датчики микроперемещения, углового положения и силы на эффекте Холла / П. П. Моисеев, В. Б. Алымов, И. И. Нечушкин и др. // Решетневские чтения : материалы Х1Х Междунар. научн.-практ. конф., посвящ. 55-летию Сиб. гос. аэро-космич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева (10-14 нояб. 2015, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. Ч. 1. С. 289-290.

References

1. Rozhavskiy E. I., Moiseev P. P. Pretsizionnye optiko-mekhanicheskie skaniruyushchie ustroystva sistemy distantsionnogo zondirovaniya MSU-GS // Sovremennye problemy opredeleniya orientatsii i navigatsii kosmicheskikh apparatov. Sb. dokl. sem. IKI RAN. M. : IKI RAN, 2009. P. 503-509 (In Russ.).

2. Vevyurko I. A. Pretsizionnyy elektroprivod s inter-ferometricheskim izmeritelem peremeshcheniy i tsifrovym programmnym upravleniem // Tr. VNIIEM. Vol. 78. P. 5-33. (In Russ.)

3. Opyt razrabotki skaniruyushchego ustroystva vide-ospektrometra OMEGA s umen'sheniem ego gabaritov / E. I. Rozhavskiy, P. P. Moiseev, V. A. Kottsov // Voprosy miniatyurizatsii v sovremennom kosmicheskom priboros-troenii : Sb. dokl. sem. IKI RAN. M. : IKI RAN, 2005. P. 104-111. (In Russ.)

4. Primenenie malogabaritnykh datchikov uglovogo polozheniya v skaniruyushchikh ustroystvakh kosmi-cheskogo naznacheniya / P. P. Moiseev, E. I. Rozhavskiy, A. P. Drapezo // Izvestiya OrelGTU. Ser. Mashinostroenie. Priborostroenie. Orel : OrelGTU, 2006. № 1. P. 15. (In Russ.)

5. Miniatyurnye datchiki mikroperemeshcheniya, uglovogo polozheniya i sily na effekte Kholla / P. P. Moiseev, V. B. Alymov, I. I. Nechuschkin i dr. // Reshetnevskie chteniya : materialy XIX Mezhdunar. nauchn.-prakt. konf., posvyashch. 55-letiyu Sib. gos. aerokosmich. un-ta im. akad. M. F. Reshetneva (10-14 noyab. 2015, g. Krasnoyarsk): v 2 ch. /pod obshch. red. Yu. Yu. Loginova ; Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2015. Vol. 1. P. 289-290. (In Russ.)

© Моисеев П. П., Нечушкин И. И., 2017