Uzayda topraklama

Mavi Kökenli Yeni Shepard roketinin içinde başlatılacak ve denememizin nasıl topraklanacağının ayrıntılarını bilmem gereken bir proje üzerinde çalışıyorum . Deney 5 V USB 3.0 güç kaynağına sahip olacak ve bir Raspberry Pi Zero W'ye güç verecek. Elektroniklerimizi bu kapsüle nasıl topraklayacağım?

Uzay aracı tasarımcıları ile konuşun , gemideki ekipmanların elektriksel özelliklerini koordine eden birine sahip olmalılar ve muhtemelen özelliklerini karşılamanız gerekecek.

Sen olmalıdır muhtemelen elektrik koruma için muhafazasına RPI'nin zemin bağlayın. Yükte başka deneyler varsa, EMC konularında sistem mühendisinden bazı kurallara sahip olmalısınız. Sadece rastgele, burada ne almanız gerektiğine bir örnek (bu bağlantı bir CubeSat içindir). Örneğin, yükün / yüklerin herhangi bir kısmında yer alan optikler varsa gaz çıkışı özellikle önemlidir. ICD'ler olacak.

Ortam havadan arınmış olacaksa, talaşların bağlantı sıcaklıklarının çok yükselmesine izin vermeden ısıyı çıkarmak için yeterli bir termal tasarım sağlamanız gerekir ve fırlatma sırasında G kuvvetleri ve titreşim genellikle oldukça şiddetlidir. büyük olasılıkla PCB'den muhafazaya oldukça sağlam bir termal ve mekanik bağlantı olacaktır.

Toprak dolu bir kap getirmeniz ve devre toprağına bağlamanız gerekir.

Hayır. Toprak, a) toprak bir güç şebekesinde bir dönüş iletkeni olarak kullanılmıyorsa, toprak özel bir anlam taşımamaktadır, b) ekipmanın iletken parçalarının toprağa göre tehlikeli bir potansiyele sahip olmamasına gerek yoktur (bu çok kaza yapar) insanların yeryüzünde durması bekleniyorsa).

Nasıl yapılacağı hakkında öneriler için - diğer yanıtlarda belirtildiği gibi, lansman satıcısının size söylediklerini yapın.

Elektroniklerimizi bu kapsüle nasıl topraklayabilirim?

Kasaya topraklıyorsunuz, ancak kasanın 'yüzer' olacağını ve kasanın iletken olması durumunda kasanın içindeki elektronikler için bir fark yaratmayacak şekilde voltajın değişebileceğini anlayın, kasa sürekli değilse, bu şarj sorunları.

Bununla birlikte, 'maruz kalan potansiyeller' için problemler olabilir, çünkü bunlar uzay ortamından (plazma içeren) yüzey yükleri toplarlar Uluslararası Uzay İstasyonu, nötr bir yüke göre voltajı -10 ila 25V gibi bir şeye değiştirebilir. Dolayısıyla, açıkta kalan potansiyeliniz yoksa, çok fazla endişelenmeyeceğim, dış yüzeyde güneş pilleri veya sensörler varsa, net yüzey şarjının hesaba katılması gerekecektir.

Uzay-zaman ortamı, radyasyon (güneş ve kozmik), plazmalar ve vakum içeren kötü bir yerdir. Bu, sıcaklık nedeniyle ticari elektronikler için sorun yaratabilir. Vakum aslında bazı malzemeleri (PVC gibi) aşındırabilir, bu nedenle malzemelerin vakumla uyumlu olduğundan emin olmak önemlidir. Pilin vakumla da uyumlu olması gerekir. Çoğu IC epoksisi vakumla uyumludur, ancak bunun kontrol edilmesi gerekir.

Yan not: Kapton vakumla uyumludur ve uzay aracında kullanım için harika geniş bir sıcaklık aralığına sahiptir, harika bir malzemedir.

Projenizin hala çalıştığından emin olmak için birkaç gün boyunca vakumda test etmek de avantajlı olacaktır. Ayrıca, muhafazanın genellikle izin verilmeyen hava geçirmez (basınçlı kap) olmadığından emin olmanız gerekir.

Ayrıca, sıcaklığın dengelenmesi için hava olmadığından, çok sıcak veya soğuk olabileceğinden, elektroniklerin sıcaklığının çalışma sıcaklığı içinde olduğundan emin olmak istersiniz.

Sağlam bir roket topluluğuna ulaşmak isteyebilirsiniz , her zaman roketlerle projeler başlatan öğrenciler var.

Voltaj mutlak bir sayı değildir. Bir voltaj, iki nokta arasındaki potansiyel farkıdır . Eğer bir gerilim vasıtası size ölçüm düğüm altında olduğunu ne o zaman "0V" dir derseniz aynı potansiyele senin "toprak" (olarak fark düğüm ve toprak arasında potansiyel olduğunu 0V). Voltajın "12V" olduğunu söylerseniz, ölçtüğünüz düğümün yerden 12 volt daha yüksek bir potansiyele sahip olduğu anlamına gelir . Bir kez daha voltaj bir farktır ve bu nedenle referans noktanız ("toprak") isteğe bağlıdır. Devrinizde herhangi bir yere koyabilirsiniz ve bunun anlamı, ölçtüğünüz diğer voltajın, seçilen toprak ile ölçtüğünüz düğüm arasındaki potansiyel fark olmasıdır.

Üzerinde çalıştığım CubeSat projelerinde topraklama noktası olarak alüminyum yapı kullanıldı. Ve her alt sistemin toprakları bir PC104 konnektörü ile eşleşti.

Bir güç sistemi veya proje sistemi mühendisi ile konuşmak en iyisidir.

Kısmen, bir zemin için neler yapabileceğiniz lansmanın çevreleyen özelliklerine bağlı olabilir, kontrol etmeniz gerekecektir. Denemenin müstakil boş alana başlayacağı varsayımını yapıyorum. Her durumda, 5v USB güç kaynağınızı uygun metal şasiye veya denemeye açıyorsa, pilin negatif terminalini (sanırım) kelepçelemelisiniz ve bunu referans olarak kullanmalısınız. Topraklama gerektiren herhangi bir ekipman şasiye bağlanabilir. Denemeniz iletim yaparsa, kasanın dışında bir tür anten düzenlemesi olduğunu varsayarım.

Birçoğunun söylediği gibi, bu sorun sizin için zaten çözüldü. Proje teknolojileri sizin için topraklama özelliklerine sahip olacaktır. Ancak, neler olduğunu anlamanıza yardımcı olmak için ....

Uzayda topraklama, bir otomobilin topraklanmasıyla aynı şekilde çalışır. "Şasi" topraklanmış elektrik düzlemini temsil eder ve "negatif akü direği" (roketin güç kaynağı için referans potansiyel) ona bağlanır. Bu gereklidir, çünkü modern çağımızda ve asfaltta verdiğimiz bu güzel lastiklerin kombinasyonu, otomobili geleneksel bir “toprak zeminden” yalıtır.

Unutmayın, devreniz elektrik potansiyelindeki fark . Diyelim ki 1.1v'de çalışıyor. Gerçek toprak ve kaynak gerilimlerinin 0v ve 1.1v veya 10.000v ve 10.001.1v olması önemli değildir, Rasberry hala çalışacaktır.

"0v" demenin, mutlaka bir gerçeklik meselesi değil, matematiksel bir kavram olduğunu hatırlamak önemlidir. Matematiği kolaylaştırır, bu yüzden varsayıyoruz. İki referans arasında ihtiyacımız olan farkı elde etmenin öngörülebilir bir yoluna sahip olduğumuz sürece, bu referansların gerçekte ne olduğunu umursamıyoruz.

Çok uzun zaman önce uydularda çalışmak üzere tasarlanan Futurebus devrelerinin tasarımına yardımcı oldum. Bu yongalar, çipin içindeki çalışma potansiyel farkının her zaman aynı olmasını sağlamak için iki düzlemi bir düzlemdeki geçici gerilimleri (toprak veya kaynak) sağlamak için birbirine bağlayan devreleri içerir, böylece çipin çalışmasını bir ortamda stabilize eder. geleneksel "yeryüzü" yoktu.

Bu önemliydi, çünkü toprak ve kaynak düzlemlerinin levhası ve çipi dünyanın geri kalanına bağlayan tellerin direnci, düzlemlerde yerel voltaj değişikliklerine neden olacak kadar büyüktü (potansiyel farkın değişmesine neden oluyor). Yeryüzünde bir şekilde görmezden geliyorsunuz, çünkü çipin milyondan bire başarısız olmasının yerine geçmesi büyük bir anlaşma değil. Uzay bu ağırlamayı değil. (Bunun uzun zaman önce olduğuna dikkat edin. Modern malzeme bilimi, artık bu düzeyde paranoya gerektirmeyen metallere sahip olabilir.)

Kasanızdaki topraklama, mevcut en büyük kütlenin (Dünya yerine roketin gövdesi olan) ortalama yüküne bağlanmak anlamına gelir. Bu zemin değeri referansı olacak ve geri kalanı buna kıyasla bir voltaj farkı olacaktır.