Система контроля положений элементов крупногабаритных конструкций космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетневскуе чтения. 2017

УДК 629.78:681.2

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

П. П. Моисеев*, А. И. Викторов, А. М. Сидоров

ООО «Научно-производственное предприятие «АСТРОН ЭЛЕКТРОНИКА» Российская Федерация, 302019, г. Орел, ул. Веселая, 2 E-mail: [email protected]

Рассмотрены датчики контроля положений элементов конструкций космических аппаратов. Предложена система контроля положений элементов конструкций на миниатюрных датчиках положений. Показана её структурная схема. Описаны варианты линий связи с датчиками.

Ключевые слова: датчик конечного положения, датчик углового положения, конструкции космического аппарата, преобразователь Холла, система контроля положений.

SYSTEM CONTROLLING THE ELEMENT POSITION OF LARGE SPACECRAFT STRUCTURES

P. P. Moiseev*, A. I. Viktorov, A. M. Sidorov

"Scientific-production enterprise "ASTRON ELECTRONICS" Ltd 2, Veselaya Str., Orel, 302019, Russian Federation

*E-mail: [email protected]

The research considers control position sensors of the elements of the spacecraft structures. It proposes control position system of the elements of the structures on miniature position sensors. The research illustrates the structural scheme; it describes the lines of communication with sensors.

Keywords: end position sensor, angle position sensor, spacecraft structures, Hall effect sensor, control position system.

При развертывании элементов крупногабаритных конструкций космического аппарата (КА) необходимо обеспечивать контроль текущих угловых положений, конечных положений и температуры. На сегодняшний день для выполнения этой задачи широко применяются датчики углового положения (ДУП) на потенциометрах, датчики конечного положения (ДКП) на микропереключателях и датчики температуры (ДТ) на терморезисторах. Датчики устанавливаются на элементах конструкции и электрическими жгутами подключаются к системе телеметрического контроля (СТК) КА, на входе которой получается довольно объемный многожильный жгут. Малый выбор применяемых датчиков контроля положения обусловлен также и сложностью проведения частой модернизации входных каскадов СТК КА под сигналы вновь предлагаемых датчиков с выходными и управляющими сигналами, отличающимися от уже применяемых.

Упростить выполнение данной задачи возможно при передаче функции управления и получения сигналов от датчиков отдельной системе контроля положений (СКП), которая будет передавать собранную информацию в СТК КА по магистральному последовательному интерфейсу ГОСТ Р 52070-2003 (МПИ) или 8расе^ге (SW).

Систему контроля положения элементов конструкций можно разбить на три уровня: устройства управления и контроля датчиков (УУКД) с передачей телеметрической информации в СТК КА, линии связи датчиков с УУКД и непосредственно датчики, обеспечивающие передачу выходного сигнала в зависимости от линии связи.

УУКД строится на основе подключения к нему напряжения питания «борт-сеть» (БС) и обеспечения информационного интерфейса с СТК КА по МПИ или SW.

Управление датчиками и получение от них сигналов производится в зависимости от линии связи УУКД с датчиками, которая может иметь следующие варианты реализации: по электрическим проводам, радиоканалу, оптоволокну и оптическому каналу.

В качестве ДУП и ДКП предлагаются к применению показанные в [1] миниатюрные датчики, построенные на основе нескольких преобразователей Холла (ПХ) и одной магнитной системы (МС). Эти датчики имеют малые габариты и одним изделием обеспечивают выдачу сигналов от основного и резервного измерительных каналов датчика. Также использование ПХ позволяет производить контроль температуры корпуса этих датчиков.

На рисунке показана структурная схема СКП, построенная одновременно на первых двух вариантах линий связи датчиков с УУКД.

Применение электрических жгутов в системе определяется необходимостью длительного и непрерывного электрического подключения к отдельным датчикам, например, участвующих в линии обратной связи системы управления выведением элемента конструкции в определенное положение. Для кратковременного подключения к датчикам, обеспечивающим контроль однократного раскрытия элементов конструкции, подходит линия связи по радиоканалу с применением датчиков со своими радиомодулями и элементами питания (ДКП-Р и ДУП-Р). В [2-5] рассмотрено построение сети датчиков с радиомодулями на КА.

Космическое и специальное электронное приборостроение

Структурная схема системы контроля положений конструкций

Ограничением широкого применения ДКП-Р и ДУП-Р в системах контроля развертывания элементов конструкций КА является температура окружающей среды и ресурс их элементов питания.

Библиографические ссылки

1. 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. аэрокосмич. 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.

2. Wireless Sensor Motes for Small Satellite Applications / V. Lappas, G. Prassinos, A. Baker, R. Magnuss // IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2006. Vol. 48, no. 5. Р. 175-179.

3. The Challenges Of Intra-Spacecraft Wireless Data Interfacing / R. Amini, E. Gill, G. Gaydadjiev // 58th International Astronautical Congress, 2007.

4. Opportunities And Challenges Of Wireless Sensor Networks In Space / R. Sun, J. Guo, E. K. A. Gill // 61st International Astronautical Congress, Prague, CZ, 2010.

5. Beekema M. Fault-Tolerant Platform for Intra-Spacecraft Modular Wireless Sensor Network // MSc THESIS, TU Delft, 2011.

References

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

2. Wireless Sensor Motes for Small Satellite Applications / V. Lappas, G. Prassinos, A. Baker, R. Magnuss // IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 48, no. 5, October 2006, p. 175-179.

3. The Challenges Of Intra-Spacecraft Wireless Data Interfacing / R. Amini, E. Gill, G. Gaydadjiev // 58th International Astronautical Congress. 2007.

4. Opportunities And Challenges Of Wireless Sensor Networks In Space / R. Sun, J. Guo, E. K. A. Gill // 61st International Astronautical Congress, Prague, CZ, 2010.

5. Beekema M. Fault-Tolerant Platform for Intra-Spacecraft Modular Wireless Sensor Network // MSc THESIS, TU Delft, 2011.

© Моисеев П. П., Викторов А. И., Сидоров А. М., 2017