Puesta a tierra en el espacio

Hable con los diseñadores de naves espaciales, tienen que tener a alguien que coordine las especificaciones eléctricas para los equipos a bordo y es probable que tenga que cumplir con sus especificaciones.

Debería probablemente conectar la tierra en el RPi al gabinete para el blindaje eléctrico. Si hay otros experimentos en la carga útil, debe tener algunas pautas del ingeniero de sistemas en asuntos de EMC. Al azar, here es un particular. (Ese enlace es para un CubeSat). Por ejemplo, la desgasificación es particularmente importante si hay elementos ópticos involucrados en alguna parte de la (s) carga (s) útil (s). Habrá ICDs.

Si el ambiente carece de aire, tendrá que garantizar un diseño térmico adecuado para obtener el calor sin permitir que las temperaturas de la unión de los chips aumenten demasiado, y las fuerzas G y la vibración durante el lanzamiento son típicamente bastante grave por lo que probablemente habrá una conexión térmica y mecánica bastante sólida desde la PCB a la carcasa.

Debe traer un contenedor lleno de tierra y conectarlo a tierra del circuito.

No, no lo haces. La tierra como tierra tiene poco significado especial si a) la tierra no se usa como conductor de retorno en una red eléctrica, b) no es necesario garantizar que las partes conductoras del equipo no tengan un potencial peligroso en relación con la tierra (lo que hace que sea un accidente muy grave). probable si se espera que las personas se paren en la tierra).

Para obtener consejos sobre cómo hacerlo, como se menciona en otras respuestas, haga lo que el proveedor de lanzamiento le pida que haga.

  

¿Cómo conectaría nuestros componentes electrónicos en esta cápsula?

Lo conecte a tierra al gabinete, sin embargo, se da cuenta de que el gabinete estará 'flotando' y puede cambiar el voltaje, lo que no hará una diferencia para los componentes electrónicos dentro del gabinete si el gabinete es conductor, si el gabinete no es continuo, Esto podría crear problemas con la carga.

Sin embargo, puede haber problemas para cualquier 'potencial expuesto' porque estos recolectan cargas superficiales del entorno espacial (que incluye plasma) La Estación Espacial Internacional puede cambiar el voltaje a algo así como -10 a 25 V con respecto a una carga neutral. Así que no me preocuparía demasiado si no tiene ningún potencial expuesto, si tiene células solares o sensores en el exterior, será necesario tener en cuenta la carga de la red.

El entorno del espacio-tiempo es un lugar desagradable que incluye radiación (solar y cósmica), plasmas y vacío. Esto puede crear problemas para la electrónica comercial debido a la temperatura. En realidad, el vacío puede erosionar algunos materiales (como el PVC), por lo que es importante asegurarse de que los materiales sean compatibles con el vacío. La batería también debe ser compatible con el vacío. La mayoría de los epoxis de IC son compatibles con el vacío, pero esto debe comprobarse.

Nota al margen: Kapton es compatible con vacío y tiene un amplio rango de temperatura, ideal para usar en naves espaciales, es un material maravilloso.

También sería ventajoso probar su proyecto en un vacío durante varios días para asegurarse de que aún funciona. También deberá asegurarse de que el gabinete no sea hermético (un recipiente a presión), lo que generalmente no está permitido.

También querrá asegurarse de que la temperatura de los componentes electrónicos se encuentre dentro de la temperatura de funcionamiento, ya que las cosas se pueden calentar o enfriar mucho ya que no hay aire para equilibrar la temperatura.

Es posible que desee comunicarse con una comunidad de cohetes que suena , hay estudiantes que lanzan proyectos todos El tiempo en cohetes.

Un voltaje no es un número absoluto. Un voltaje es una diferencia en potencial entre dos puntos. Si dice que el voltaje es "0V", lo que significa es que el nodo que está midiendo tiene el mismo potencial que su "tierra" (la diferencia en potencial entre El nodo y el suelo son 0V). Si dice que el voltaje es "12V", eso significa que el nodo que está midiendo tiene un potencial de 12 voltios más alto que el suelo. Una vez más, el voltaje es una diferencia y, por lo tanto, su punto de referencia ("tierra") es arbitrario. Puede colocarlo en cualquier parte de su circuito, y todo lo que significa es que cualquier otro voltaje que mida es la diferencia potencial entre la tierra elegida y el nodo que está midiendo.

En los proyectos de CubeSat en los que trabajé, la estructura de aluminio se usó como punto de conexión a tierra. Y cada subsistema tenía sus bases emparejadas con un conector PC104.

Es mejor hablar con un ingeniero de sistemas de proyectos o sistemas de energía.

En parte, lo que puede hacer por un terreno puede depender de las especificaciones del lanzamiento, deberá verificarlo. Supongo que el experimento se lanzará de forma autónoma al espacio libre. Con toda probabilidad, debe sujetar el terminal negativo de la batería (supongo) para alimentar su fuente de alimentación USB de 5v al chasis metálico adecuado o al estuche del experimento y usarlo como referencia. Cualquier equipo que requiera conexión a tierra se puede conectar al chasis. Si su experimento hace transmisiones, presumo que tiene algún tipo de disposición de antena fuera del caso.

Como muchos han dicho, este problema ya se ha resuelto para usted. Los técnicos del proyecto tendrán las especificaciones de puesta a tierra para usted. Sin embargo, para ayudarte a entender lo que está pasando ...

La conexión a tierra en el espacio funciona de la misma manera que se conecta a tierra un automóvil. El "chasis" representa el plano eléctrico conectado a tierra y el "poste de batería negativo" (el potencial de referencia para la fuente de alimentación del cohete) está conectado a él. Esto es necesario porque la combinación de esos hermosos neumáticos que damos por sentado en nuestra era moderna y el asfalto aísla el automóvil de un "suelo de tierra" tradicional.

Recuerde, su circuito funciona con la diferencia en los potenciales eléctricos. Supongamos que se está ejecutando en 1.1v. No importa si los voltajes de fuente y tierra reales son 0v y 1.1v o 10,000v y 10,001.1v, el Rasberry seguirá funcionando.

Es importante recordar que llamar a "0v" es un concepto matemático, no necesariamente un problema de realidad. Facilita las matemáticas, por eso lo asumimos. Mientras tengamos una forma predecible de obtener la diferencia que necesitamos entre las dos referencias, realmente no nos importa lo que realmente son esas referencias.

Hace mucho tiempo ayudé a diseñar los circuitos de Futurebus, que fueron diseñados para operar en satélites. Esos chips incluyeron circuitos que conectan los dos planos para asegurar voltajes transitorios en un plano (tierra o fuente) también sucedieron en el plano opuesto para asegurar que la diferencia de potencial de operación dentro del chip siempre fuera la misma, estabilizando así la operación del chip en un entorno donde un el "suelo de tierra" tradicional no existía.

Esto fue importante porque la hoja-rho de los planos de tierra y fuente y la resistencia de los cables que conectan el chip al resto del mundo era lo suficientemente grande como para causar variaciones locales de voltaje en los planos (lo que causó que la diferencia de potencial variar). En la Tierra, de alguna manera ignoras eso porque no es gran cosa reemplazar el chip en la posibilidad del millón a uno de que pueda fallar. El espacio no es tan complaciente. (Tenga en cuenta que esto fue hace mucho tiempo. La ciencia moderna de los materiales puede tener metales que ya no requieren ese nivel de paranoia).

Conectarse a tierra en su caso significa conectarse a la carga promedio de la masa más grande disponible (que es el cuerpo del cohete en lugar de la Tierra). Esa será la referencia del valor fundamental y el resto será una diferencia de voltaje en comparación con eso.