Миниатюрные датчики микроперемещения, углового положения и силы на эффекте Холла Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Космическое и специальное электронное приборостроение

УДК 629.78:681.2

МИНИАТЮРНЫЕ ДАТЧИКИ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЯ, УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

И СИЛЫ НА ЭФФЕКТЕ ХОЛЛА

П. П. Моисеев, В. Б. Алымов, И. И. Нечушкин, Е. Г. Власова

ООО «Научно-производственное предприятие «АСТРОН ЭЛЕКТРОНИКА» Российская Федерация, 302019, г. Орел, ул. Веселая, 2. E-mail: moiseev_pp@pochta.ru

Рассмотрены датчики на эффекте Холла, применяемые в устройствах и аппаратуре космических аппаратов. Предложены миниатюрные датчики микроперемещений, синусно-косинусные датчики углового положения и датчики силы. Описаны их преимущества.

Ключевые слова: датчик микроперемещения, датчик конечного положения, датчик углового положения, датчик силы, устройства космического аппарата, эффект Холла.

MICROMETRIC MOVEMENT, ANGULAR POSITION AND FORCE MINIATURE SENSORS

ON THE HALL EFFECT

P. P. Moiseev, V. B. Alymov, I. I. Nechuschkin, E. G. Vlasova

«Scientific-production enterprise «ASTRON ELECTRONICS» Ltd 2, Veselaya Str., Orel, 302019, Russian Federation. E-mail: moiseev_pp@pochta.ru

The paper presents sensors on the Hall effect to use in devices and equipment of the spacecraft. Micrometric movement, sine-cosine angular position and force miniature sensors are examined. The main features and advantages of the design are described.

Keywords: Sensor of the micrometric movement, sensor of the end position, sensor of the angular position, sensor of the force, the device for a spacecraft, the Hall effect.

Известны различные схемы контроля линейного и углового перемещения на основе эффекта Холла, которые состоят из преобразователя Холла (ПХ) и магнитной системы (МС) [1]. Применение этих схем, специальных малогабаритных ПХ и МС на редкоземельных постоянных магнитах позволило создать миниатюрные датчики, обеспечивающие решение различных задач в механических узлах аппаратуры и устройствах космических аппаратов (КА). Схемы контроля линейного микроперемещения применяются не только в одноименных датчиках, но и в датчиках конечного положения (ДКП), датчиках реперной точки [2], датчиках силы, датчиках микроугла и малого угла поворота [3; 4], схема контроля линейного перемещения позволяет создать датчик среднего угла поворота [5], а схемы контроля угла поворота - синус-но-косинусные датчики углового положения (ДУП) на 360°.

Имея многолетний опыт создания датчиков на основе эффекта Холла и применения их в собственных разработках сканирующих и поворотных устройств аппаратуры КА, предприятие представляет свои разработки ДКП, синусно-косинусных ДУП малой и высокой точности, датчиков силы, позволяющие улучшить массогабаритные характеристики механических узлов.

На рис. 1 и рис. 2 показаны экспериментально полученные зависимости выходных напряжений ДКП от перемещения штока и синусно-косинусного ДУП ма-

лой точности от поворота вала при токе питания 1 мА и длине соединительной линии 20 м.

1,2

Перемещение штока, мм

Рис. 1. Зависимость выходного напряжения Холла

основного (—) и резервного (---) ПХ от перемещения

штока ДКП при токе питания 1 мА и длине соединительной линии 20 м

Основные преимущества датчиков на эффекте Холла: малые габаритные размеры и масса, высокая надежность и радиационная стойкость, возможность работы в широком температурном диапазоне. Для обеспечения высокоточных измерений в электронной схеме датчика может производиться компенсация зависимости выходного сигнала ПХ от изменения температуры окружающей среды [6].

Решетнеескцие чтения. 2015

3

-3 1- 1 -1-

Угол поворота,угловые градусы

Рис. 2. Зависимость выходных напряжений Холла ПХ от поворота вала синусно-косинусного ДУП малой точности при токе питания 1 мА и длине соединительной линии 20 м

Библиографические ссылки

1. Кобус А., Тушинский Я. Датчики Холла и маг-ниторезисторы / пер. с польск. В. И. Тихонова, К. Б. Макидонской ; под ред. О. К. Хомерики. М. : Энергия, 1971. 352 с.

2. Вевюрко И. А. Прецизионный электропривод с интерферометрическим измерителем перемещений и цифровым программным управлением // Труды 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. 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. C. 503-509.

6 Моисеев П. П. Самокалибрующийся датчик углового перемещения на эффекте Холла // Датчики и системы. 2010. № 2. С. 31-36.

References

1. Kobus A., Tushinskiy Ya. Datchiki Kholla i mag-nitorezistory [Hall sensors and magnetoresistors]. Moscow, Energiya, 1971, 352 p.

2. Vevyurko I. A. Pretsizionnyy elektroprivod s inter-ferometricheskim izmeritelem peremeshcheniy i tsifrovym programmnym upravleniem [Precision electric interfer-ometric displacement meter, and numerically controlled]. Tr. VNIIEM. Vol. 78. p. 5-33 (In Russ.)

3. Rozhavskiy E. I., Moiseev E. I., Kottsov V. A. Opyt razrabotki skaniruyushchego ustroystva videospektro-metra OMEGA s umen'sheniem ego gabaritov [Experience in the development of scanning devices of the OMEGA imaging spectrometer with the decrease of its dimensions]. Voprosy miniatyurizatsii v sovremennom kosmicheskom priborostroenii. Sb. dokl. sem. IKI RAN. Moscow, IKI RAN, 2005, p. 104-111. (In Russ.)

4. Moiseev P. P., Rozhavskiy E. I., Drapezo A. P. Primenenie malogabaritnykh datchikov uglovogo poloz-heniya v skaniruyushchikh ustroystvakh kosmicheskogo naznacheniya [Application of compact angular position sensors in scanning devices for space applications]. Izves-tiya OrelGTU. Ser. Mashinostroenie. Priborostroenie. Orel: OrelGTU, 2006, no 1, p. 15. (In Russ.)

5. Rozhavskiy E. I., Moiseev P. P. Sovremennye prob-lemy opredeleniya orientatsii i navigatsii kosmicheskikh apparatov [Precision optical-mechanical scanning device system for remote sensing of MSU-GS]. Sb. dokl. sem. IKI RAN. Moscow, IKI RAN, 2009, p. 503-509 (In Russ.)

6. Moiseev P. P. Samokalibruyushchiysya datchik uglovogo peremeshcheniya na effekte Kholla [Selfcalibra-tion of the angular movement sensor on the Hall effect] Datchiki i sistemy, 2010, no 2, p. 31-36 (In Russ.)

© Моисеев П. П., Алымов В. Б., Нечушкин И. И.,

Власова Е. Г., 2015

УДК 621.311

РЕЗОНАНСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ*

А. В. Осипов, Ю. А. Шиняков, М. М. Черная, А. А. Ткаченко

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 40. Е-таП: cmm91@inbox.ru

Рассмотрены варианты реализации резонансных стабилизаторов напряжения с однополярным возбуждением контура для систем электропитания космических аппаратов. Показаны преимущества преобразователя с последовательным резонансным контуром.

Ключевые слова: система электропитания космического аппарата, солнечная батарея, резонансные преобразователи, мягкая коммутация транзисторов.

*Работа выполнена в рамках ПНИ-6/15 (раздел 07.08) «Исследование и разработка энергогенерирующих электронакопительных и энергопреобразующих средств для создания контрольно-испытательной аппаратуры автономных объектов наземного, космического и подводного базирования».