An electrical current sensor for aerospace applications.

Abstract

Uma das técnicas de recolha de energia mais utilizadas nas aplicações espaciais é baseado na energia solar, que é convertido em energia elétrica através de raios solares. Devido às características intrínsecas desta fonte de energia, em conjunto com os requerimentos típicos aplicáveis às naves e sistemas espaciais em geral, uma Unidade de Distribuição e Condicionamento de Energia (UDCE) para uma aplicação espacial é um subsistema altamente crítico, com uma complexidade e requerimentos difíceis. A eficiência eléctrica de um UDCE é tipicamente um dos requerimentos mais desafiantes. Entre outros fatores, a necessidade de medir a corrente eléctrica em vários locais dentro do domínio do UDCE pode ter um grande impacto no desempenho do aparelho. Componentes comerciais dedicados à medição numa aplicação aeroespacial não se encontroam disponíveis ou são muito difíceis de encontrar, levando à necessidade do seu uso para desenvolver um design personalizado dentro de cada aplicação. Assim, o desenvolvimento de um sensor de corrente eléctrica aplicado ao sector aeroespacial é apresentado. O sensor tem uma topologia de malha fechada e tecnologia AMR é utilizada como um elemento transdutor, opções que foram definidas por um estudo comparativo e simulação de campos magnéticos gerados pela passagem de correntes eléctricas que serão medidas. As simulações foram realizadas usando um programa comercial de elementos finitos. O sensor foi projetado, fabricado e demonstrado, obtendo resultado perfeitamente satisfatórios face aos requisitos.

One of the most adopted power harvesting techniques in space applications is based on solar energy, which is converted to electric energy by means of solar arrays. Due to the intrinsic characteristics of such AN energy source, together with the typical requirements applicable to spacecraft and space systems in general, a Power Conditioning and Distribuiton Unit (PCDU) for a space application is a highly critical subsystem, with tough complexity and requirements. The electrical efficiency of a PCDU is typically one of the most challenging requirements. Amongst many other factors, the need for electric current measurement in several locations of the electrical energy flow path within the PCDU domain may have a huge impact on the device performance. Commercial of the Shelf (COTS) components dedicated to current measurement in an aerospace application are not available or are verydifficult to find, leading the need for its use to develop custom design within each application. Thus the development of an electrical current sensor applied to the aerospace sector is presented. The sensor has a closed loop topology and AMR technology is used as an transducer element, options that were defined through a comparative study and simulation of magnetic fields generated by the passage of electrical currents that will be measured. The simulations were performed using a commercial Finite Element Method (FEM) program. The sensor was designed, manufactured and demonstrated, obtaining perfectly satisfactory results in face of the requirements.