Please download to get full document.

View again

of 27
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.

Bu çalışmada, bir mikro atımlı plazma iticisi (µppt) sisteminin tasarımı, üretimi ve testi

Category:

Sales

Publish on:

Views: 23 | Pages: 27

Extension: PDF | Download: 0

Share
Related documents
Description
IV. ULUSAL HAVACILIK VE UZAY KONFERANSI Eylül 2012, Hava Harp Okulu, İstanbul UYDULAR İÇİN MİKRO ATIMLI PLAZMA İTİCİSİ (µppt) SİSTEMİNİN TASARLANMASI, ÜRETİLMESİ VE TEST EDİLMESİ Burak Karadağ Ortadoğu
Transcript
IV. ULUSAL HAVACILIK VE UZAY KONFERANSI Eylül 2012, Hava Harp Okulu, İstanbul UYDULAR İÇİN MİKRO ATIMLI PLAZMA İTİCİSİ (µppt) SİSTEMİNİN TASARLANMASI, ÜRETİLMESİ VE TEST EDİLMESİ Burak Karadağ Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara Gökhan İnalhan İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul ÖZET Bu çalışmada, bir mikro atımlı plazma iticisi (µppt) sisteminin tasarımı, üretimi ve testi tarif edilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, ABD Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı ndan Dr. John Schilling in üç elektrodlu koaksiyel µppt konsepti yeniden üretildi ve fonksiyonelliği doğrulandı. Çalışmanın ikinci bölümünde, bu µppt konseptinin itki ölçümünü gerçekleştirmek üzere bir boyutta osilasyon teorisini temel alan impals analizine dayalı mikro-newton dinamik itki ölçüm standı tasarlandı ve üretildi. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise, ticari olarak mevcut komponentler kullanılarak µppt konsepti küp uydu ve nano uydularda kullanılmasını mümkün kılmak amacıyla minyatürize edildi. Son olarak, ileride yapılabilecek çalışmalar ele alındı. GİRİŞ Kimyasal itki sistemleri son yıldır fazla bir gelişme gösteremediler. Bu sistemlerde çok yüksek güç ve itki mertebelerine ulaşılabilmesine rağmen enerjileri sınırlıdır çünkü kimyasal tepkenlerin birim kütle başına belirli enerjileri vardır. Elektrik itki sistemleri güneş panelleri ve/veya nükleer güç kaynakları yoluya üretilen enerjiyi kullanabildikleri için ağır görev yüklerinin uzayda taşınmasını mümkün kılmaktadır. Ne var ki kimyasal olanlara kıyasla elektrik itki sistemleri çok düşük itki ürettiği için uzaya fırlatma amacıyla kullanılamazlar. Yüksek Lisans Öğrencisi, E-posta: Doç. Dr., Uçak Müh. Böl., E-posta: Atımlı plazma iticileri(ppt) elektromanyetik elektrik itki sistemlerinin bir varyasyonudur. Plasmanın doğal özellikleri itki üretmek için kullanılır ve bu sistemlerde yüksek egzos hızlarına çok düşük yakıt tüketimiyle ulaşılır. İlk atımlı plazma iticileri SSCB tarafıdan 30 Kasım 1964 de fırlatılan Zond 2 uzay aracında, üç eksen yönelim kontrolü amacıyla kullanılmıştır de fırlatılan ABD yapımı LES-6 uydusunda ise bir PPT 10 yıl boyunca kullanılmıştır. PPT ler yönelim kontrol, yer istasyonu konum sürdürme(stationkeeping), yörünge transferi, sürtünme düzeltmesi, formasyon uçuşu ve yörüngeden çıkarma gibi itki uygulamaları için kullanılır[14]. Çizelge 1 bazı geçmiş PPT görevlerini vermektedir. Uzay aracı Yıl Görev Zond Yönelim kontrol, yer istasyonu konum sürdürme LES Doğu-Batı yer istasyonu konum sürdürme TIP II/TIP III 1975/1976 Yörüngeye yerleştirme & Sürtünme düzeltme LES 8/ Yönelim kontrol NOVA 1/2 1981/1988 Yörünge yerleştirme & Sürtünme tazmini NOVA Yörünge yerleştirme & Sürtünme tazmini Earth Observer EO Yunuslama ekseni kontrolü ve momentum yönetimi Dawgstar 2001 Yönelim ve yörünge/formasyon kontrol FalconSAT Yönelim stabilizasyonu Çizelge 1: Bazı geçmiş PPT görevleri PPT ler 1964 ten beri uzaydan birçok defa denendiler bu yüzden güvenilir(space-proven) alt sistemlerdir. Çizelge 2 çeşitli PPT lerin itki ve kütle aşınım karakteristiklerini vermektedir. Thruster E 0, J Type I sp, s I bit, un-s M/area, ug/cm 2 LES Kuyruktan beslemeli SMS 8.4 Kuyruktan beslemeli LES-8/9 20 Kuyruktan beslemeli TIP-II(NOVA) 20 Kuyruktan beslemeli MIT Lab 20 Yandan beslemeli MIPD Yandan beslemeli Millipound 750 Yandan beslemeli , Primex-NASA 43 Kuyruktan beslemeli IL PPT-3 Lab 7.5 Koaksiyel-yandan beslemeli Japan Lab 30.4 Kuyruktan beslemeli China Lab 23.9 Kuyruktan beslemeli Çizelge 2: Çeşitli PPT lerin itki ve kütle aşınım karakteristikleri[14] 2 PPT nin basitliği, dayanıklılığı, kısa geliştirme zamanı ve düşük maliyeti düşük verimine rağmen 1960 lardan beri uzay uçuşu uygulamaları için tercih edilmesini sağlamıştır[14]. PPT ler iki ana türe ayrılır: Dikdörtgensel(kuyruktan beslemeli) ve yandan beslemeli(mesela koaksiyel). Kuyruktan beslemeli tür bir yay mekanizması gerektirir. PPT ler ayrıca şunları içeren değişimlere göre de sınıflandırılabilir: kütle aşınım alanı, kıvılcım bujisinin konumu, Teflona alternatif yakıtlar, paralel e karşı genişleyen elektrotlar, salınan a karşı salınmayan akım, iletken lüle ve haricen uygulanan manyetik alan[14]. Askeri ve sivil amaçlarda, örneğin uzay tabanlı radar ve doğal afet gözlemi, kullanmak için nano uydulara giderek artan bir talep mevcut. Bu uygulamalar iyi bir yönelim ve pozisyon kontrol için uzayda güvenilir, dayanıklı ve itim başına hassas momentum değişimleri(impals bit)ne ihtiyaç duymaktadırlar. µppt ler bu ihtiyaçları karşılayabilecek elektrik itki sistemlerinden biridir. Ayrıca giderek çoğalan uzay çöpü, Kessler sendromu ihtimalini artırması nedeniyle gelecek yıllarda uzayın kullanılmasını tehdit etmektedir. Uzay çöpü oranını azaltmak amacıyla, 2002 de Birleşmiş Milletler Ajanslar Arası Uzay Çöpü Koordinasyon Komitesi(IADC), yere yakın yörüngede(leo)dolanan uzay aracı için ilgili üst roket kademeleri ve yörünge yerleştirme donanımları da dahil 25 yıllık maksimum yörünge ömrü teklif etti[11]. Bu bağlamda, µppt lerin yörüngeden çıkarma(de-orbiting) maksadıyla kullanılabilmesi ise bir diğer önemli uygulama alanıdır. Bölüm I Mikro Atımlı Plazma İticisi (µppt) µppt esasında 1998 yılında ABD Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarında Dr. Gregory Spanjers tarafından geleneksel PPT lerin boyutlarını düşürmek ve karmaşıklığını azaltmak amacıyla geliştirildi[7]. Standart bir PPT ye benzer olarak µppt de yüksek egzos hızlarıyla sonuçlanan itki üretmek için plazmanın maddesel özelliklerinden yararlanır. Bununla birlikte, µppt tasarımında ayrı bir kıvılcım bujisi, tetikleme devresi ve yay elimine edilmiştir. Dahası, güç gereksinimi ve itici hacmi yenilikçi tasarımı vasıtasıyla çarpıcı bir biçimde azaltılmıştır. Mekanik valfler, tanklar, besleme hatları sıvı veya gaz yakıt için akış komponentleri operasyonel elverişliliği ve güvenilirliği azaltmaktadır. Bu yüzden farklı yakıt türleri kullanılabilmesine rağmen en çok katı Teflon yakıt tercih edilir. Üç iletkenli eş eksenli(koaksiyel) µppt nin çalışma prensibi: Temel olarak plazma üzerinde oluşan Lorentz kuvveti, F = q(e + vxb), ile itki üretilir. Verilen 0-15 V potansiyel farkı EMCO E40 yüksek voltaj çeviricisi 0-4 kv ye çevirir. 0-4 kv lik potansiyel fark ana ve tetikleyici kapasitörü deşarj etmek için kullanılır. µppt, önce ortanca ve merkez elektrot arasında düşük enerji kırılmasıyla ateşlenir. Merkez elektrot ile ortanca elektrot arasındaki deşarj tetikleyici deşarj olarak, ortanca elektrot ile dış elektrot arasındaki deşarj ise ana deşarj olarak adlandırılır. Tetikleyici deşarj ana deşarjın ellide biri(1/50) kadardır[7]. 3 Şekil 1: Üç iletkenli(elektrotlu) eş eksenli(koaksiyel) µppt şeması [7] Şekil 1 üç iletkenli eş eksenli µppt şemasını göstermektedir. Şekil 2: µppt kapasitörlerinin yüklenmesi[7] Kapasitörler Şekil 2 deki gibi şarj olurlar. Kapasitörde depolanan enerji belli bir frekansta (bizim çalışmamızda 1 Hz) ile deşarj edilir. Tetikleme direncinin değiştirilmesi ile bu frekans değiştirilebilir. Birbirine parallel konumda bulunan katot(ortanca elektrot) ve anot(merkez elektrot) arasında tetikleyici kapasitörün desarjı sayesinde oluşan potansiyel fark, ortanca ve dış elektrot arasında daha yüksek enerjili iletim kırılmasını mümkün kılmak için gerekli olan çekirdek iyonlaşmasını sağlar[7]. Teflon çubuk yüzeyi boyunca ark(yay)-deşarjı oluşturur ve bir miktar katı Teflon parçaçığını çubuk yüzeyinden koparır. 4 Şekil 3: Katı yakıtlı µppt genel şeması[8] Şekil 3 Katı yakıtlı µppt genel şemasını göstermektedir. Çubuk yüzeyinden elektrotlar arasındaki büyük voltaj farkından dolayı koparılan Teflon parçacıkları elektrik-arkının içine girer ve burada plazma formuna iyonlaşır. Elektrik yayının içindeki yüksek akım, B manyetik alanını oluşturur. Elektrik arkı içindeki akımla manyetik alan JxB Lorentz kuvvetini oluşturmak üzere etkileşime girer. Bu kuvvet çubuk yüzeyinden koparılan ve iyonlaştırılan Teflon parçaçıklarını itici çıkışı boyunca ivmelendirir. Şekil 4 Emco E40 yüksek gerilim çeviricinin 4 kv luk potansiyel fark üretebilmesi için 15 kv lık besleme gerilimi alması gerektiğini göstermektedir. Şekil 4: EMCO E40 Besleme gerilimine karşılık gelen çıkış gerilimi grafiği[4] Şekil 5 ateşleme esnasında µppt yi göstermektedir. 5 Şekil 5: µppt ateşleme sırasında Üç elektrotlu tasarımın üç avantajı vardır. Birincisi tetikleme deşarjını başlatacak potansiyel farktaki kısa süreli artmalara karşı daha dayanıklıdır. İkincisi, atımdan atıma ana deşarjdaki değişiklikleri asgari düzeye indirir ve yakıt yüzeyindeki karbonlaşmayı azaltır. Bu aynı zamanda µppt nin daha uniform impals bit vermesine neden olduğu düşünülmektedir. Üçüncüsü ise merkez elektrot ile ortanca elektrot arasında meydana gelen çekirdek iyonlaşması ana deşarj için gerekli olan potansiyel farkı düşürür. Örneğin, deşarjı başlatmak için üç elektrotlu konfigürasyonda 3 kv ya da daha az gerilim gerekliyken dış elektrot çapı 0.25 olan iki elektrotlu konfigürasyonda bu değer 40 kv ye kadar çıkmaktadır[7]. Bununla birlikte, yapılan bir denemede tetikleyici kapasitör uzaklaştırılmasına rağmen µppt nin sadece ana kapasitörle herhangi bir çekirdek iyonlaşmasına ihtiyaç duymadan 3 kv de ateşmeye başladığı gözlemlenmiştir. Bunun üzerine Dr. Schilling ile yapılan kişisel bir yazışmada, atmosferde gerçekleşen enerji kırılmalarının vakum ortamına nispeten daha kolay olduğu ve daha öngörülemez olduğu bildirilmiştir. Bu yüzden, Şekil 7 de görülen anormal davranışın nedeni de µppt yi hava ortamında ateşlemek olabilir. Bu fenomenin aydınlığa kavuşturulması için µppt vakum ortamında çalıştırılmalıdır. Şekil 6 µppt nin tekil atım genel operasyonel sırasını göstermektedir. Şekil 6: µppt tekil atım genel operasyonel sırası[8] 6 PPT lerin verimleri düşüktür ve genellikle %3-8 arasındadır. Ana deşarj sonrası ardıl(latetime) aşınmaya(ablasyon) tekabül eden yakıt süblimleşmesi bunun ana faktörlerinden biridir. Bu ardıl ablasyon itki üretiminde önemli bir rol oynamayan düşük hızlı parçacıklar meydana getirir. Yakıtın buharlaşması yakıtın yüksek hızlara ivmelendirilmesi için gerekli enerjinin sadece %2-4 sini gerektirir. Tüm malzeme yakıt yüzeyini terk etmez. Yüzey buharlaşmaya, elektrodinamik ve gazdinamik kuvvetleri nedeniyle yüksek hızlara ivmelendirilmeyen kütle ile sonuçlanan deşarj atımının bitiminden çok süre sonraları devam eder. Ardıl ablasyona katılan kütlenin miktarı iyi anlaşılamamıştır[14]. µppt nin ateşlenmesi sırasında yakıt yüzeyindeki safsızlık ve elektrot kenarları çevresindeki irregüler yüzey nedeniyle düzensiz davranışlar gözlemlenmiştir. Şekil 7 deki mavi dairelerin içinde görülebileceği gibi ana deşarj elektrotların sonunda değil fakat iticinin etrafındaki hava içinde bir yerde görünmektedir. µppt yi hava içinde ateşlemek bu fenomenin arkasındaki sebep olabilir. Vakum ortamında µppt yi ateşlemek bunu öğrenmenin en iyi yoludur. µppt yi hava içinde ateşlemek temel fonksiyonellik için iyi bir test olsa da hassas, tekrar edilebilir sonuçlar ve iyi performans ölçümleri için µppt nin vakum çemberinde çalıştırılmasına gerek vardır. Şekil 7: The µppt ateşleme anormalliği Yapılan deneylerde başlangıçta düz olan Teflon yakıt yüzeyi üzerinde bir miktar konkavlık gelişmesi, ark tan ısı transferinin yüzeyin ortasında yoğunlaştığını düşündürüyor. İtici yakıt yüzeyinin ilk bir kaç milimetresini aşındırmak için yeterince ateşlendiğinde pürüzsüz ve hafifçe eğri yakıt yüzü, düzgünce yuvarlanmış elektrot kenarları ve tutarlı performans gözlenmiştir. Kullanılan atım enerjisine bağlı olarak bu birkaç bin deşarj gerektirmektedir[14]. Koaksiyel PPT lerde ortalama yakıt tüketim oranı genellikle kuyruktan beslemeli PPT lerden daha yüksektir. Ortalama oran 1.3 µg/s sapmayla 8.6 µg/s dir. Kıyasla, kuyruktan beslemeli LES 8/9 un yakıt tüketim oranı 20 J, 1 Hz lik deşarj için 28 µg/s dir. Enerji ve güçle lineer bir ölçeklendirme kullanarak, µppt için yakıt tüketim oranı LES 8/9 dan 2.7 kat daha yüksektir[12]. PPT ler kolaylıkla kurulmalarına rağmen, elektromanyetik ve elektrotermal proseslerden kaynaklanan birçok kompleks etkileşimler içerirler[14]. Spanjer ve diğerlerinin deneyleri PPT den kütle kaybının %40 ı impals bite dikkate değer bir katkısı olmayan düşük hızlı makro parçacıklar halindedir[13]. Koaksiyel PPT içinde yüksek alan oranlı lüle-elektrot kom- 7 binasyonu kullanmak elektromanyetik ve gazdinamik itki bileşenlerini artırabilir. Artırılan lüle ebatı ve azaltılan depolanan enerji I sp yi azaltma eğilimindedir. Aynı malzeme kullanılması durumunda anot erozyonu genellikle katot erozyonundan 10 kat daha fazladır[14]. Gazdinamik kuvvetlerin itkinin 48% sini oluşturduğu ve manyetik kuvvetlerin ise 52% sine katkıda bulunduğu çıkarılmıştır[15]. Elektro veya kalıcı mıknatıslar ile oluşturulacak manyetik alan jxb ivmesini ve dolayısıyla itkiyi artıracaktır[14]. Trisonik Araştırma Laboratuvarı nda(tal) bulununan LDA(Laser Doppler Anemometresi)700 m/s ye kadar parçacık hızlarını ölçebilmektedir. LDA ile µppt prototipimizden çıkan Teflon parçacıklarının hızları ölçülmeye çalışıldı. PPT lerin egzos hızları tasarıma bağlı olmakla birlikte 3 to 50 km/s arasında değişmektedir[14]. TAL da bulunan LDA in hız ölçüm aralığı yetersizliği nedeniyle hız ölçüm deneyimiz başarılı olmamasına rağmen, µppt mizden çıkan plasma partiküllerinin hızlarının 700 m/s den büyük olduğu sonucuna varıldı. Şekil 8: The µppt LDA deneyi µppt Tasarımı ve Yeniden Üretimi: Üç iletkenli(elektrotlu) eş eksenli(koaksiyel) µppt aşağıdaki dört ana komponentten oluşur: 1. Yarı-sert eş eksenli (koaksiyel) kablo 2. Yüksek voltaj kapasitörü 3. DC-DC yüksek voltaj çevirici 4. Direnç Birinci komponent ticari olarak piyasada satışı yapılan ve genellikle radyo frekans ve mikrodalgaların iletim hattı olarak kullanılan yarı-sert eş eksenli (koaksiyel) kablodur. Bizim çalışmamızda Jye Bao firmasına özel olarak üretimi yaptırılmıştır. RF kablosu olarak bilinen bu kablo iç içe geçmiş elektrot vazifesi gören üç iletken metalden ve bu metallerin arasında yalıtım malzemesi olarak bulunan Teflon, politetrafloroetilen (PTFE) den oluşur. 8 Şekil 9: Yarı-sert eş eksenli (koaksiyel) kablo Şekil 9 yarı-sert eş eksenli (koaksiyel) kabloyu göstermektedir. Yarı-sert eş eksenli (koaksiyel) kablo seçiminde en önemli faktör, kablonun frekansının µppt deşarj frekansından çok daha fazla olduğundan emin olunmasıdır. µppt nin frekansı sadece birkaç MHz seviyesindedir ve çoğu yarı-sert eş eksenli (koaksiyel) kablo mikrodalga uygulamaları için yüzlerce MHz den birkaç GHz de tasarlanmaktadır. Dolayısıyla bunun bir sorun olması olası değildir. Diğer taraftan PTFE olarak da bilinen Teflon yarı-sert eş eksenli (koaksiyel) kablolar için standart bir yalıtkandır fakat diğer çeşit yalıtkanlar özel uygulamalar için Micro-coax gibi üreticiler tarafından kullanılabilir. Bu yüzden bu yalıtkanlar PPT yakıtı olarak kullanılamazlar. İkinci komponent, yüksek voltaj kapasitörüdür. Custom Electronics Inc. nin 4 kv lik KMR1A8121SP-2 kodlu kapasitörü kullanılmıştır. Bu kapasitörün özelliği ihtiyacımız olan 0.5 µf lık ana kapasitör ve 0.02 µf lık tetikleyici kapasitörün ortak bir negatif uçta birleşmesidir. µppt, 1 numaralı denklemdenden hesaplanan 2.25 W s veya Jule denk gelen 3 kv de ateşlendi. E = 1 Q 2 2 C = 1 2 QV = 1 2 CV 2 (1) 20 kω luk dirençler seri bağlanarak 98 MΩ luk tetikleme direnci elde edildi. Ateşleme esnasında, multimetre ölçüm cihazı ile ana kapasitörün gerilimi 1750 V ve tetikleyici kapasitörün gerilimi ise 325 V olarak ölçüldü. 9 Şekil 10: KMR1A8121SP-2 Teknik çizimi(boyutlar inç biriminden)[3] Şekil 10 KMR1A8121SP-2 yüksek voltaj mika kapasitörün teknik çizimini göstermektedir. Üçüncü komponent, DC-DC yüksek voltaj çeviricisidir. Emco High Voltage firmasının E40 nolu çeviricisi kullanılmıştır. Bu çevirici 0-15 Volt giriş potansiyelini 0-4kV çıkış potansiyeline maksimum 0.75 ma çekerek çevirebilmektedir. Şekil 11: EMCO E40 4kV yüksek voltaj çevirici[4] Şekil 11 EMCO E40 yüksek voltaj çeviricisini göstermektedir. Son komponent ise 98 MΩ 4.5 W lik tetikleme direncidir. 9 adet 0.5 W 56 MΩ luk dirençlerin parallel ve seri bağlanması ile elde edilmiştir. Komponentler lehim havyası ve teli ile toplanmıştır. 10 Şekil 12: Temel µppt düzeneği Şekil 12 Dr. John Schilling in yeniden üretimi yapılan µppt sini göstermektedir. Şekil 12 de: 1. Emco E40 yüksek voltaj çevirici 2. Custom Electronics KMR1A8121SP-2 kapasitör 3. Yarı-sert eş eksenel (koaksiyel) kablo MΩ tetikleme direncidir. Çizelge 3 temel µppt konfigürasyonunu açıklamaktadır. Dış Elektrot Çapı inç = cm Dış Elektrot Malzemesi Bakır Ortanca Elektrot Çapı inç = cm Ortanca Elektrot Malzemesi Bakır Merkez Elektrot Çapı inç = cm Merkez Elektrot Malzemesi Gümüş kaplama bakır kaplı çelik Yalıtım Malzemesi PTFE Ana Kapasitans(sığa) 0.5 µf Tetikleyici Kapasitans(sığa) 0.02 µf Tetikleme Direnci 98 MΩ Güç Kaynağı EMCO E40 4kV Çizelge 3: Temel µppt konfigürasyonu 11 Laboratuvarda itki ölçüm kolaylığı için µppt kompakt bir forma getirilmiştir. Şekil 13: Dr. John Schilling in µppt si Şekil 14: İTÜ KAL µppt prototipi Şekil 13 Dr. John Schilling in µppt sini, Şekil 14 ise göstermektedir. İTÜ KAL da üretilen prototipi Bölüm II Mikro-Newton Dinamik İtki Ölçüm Standı Tasarımı ve Üretimi (µppt) İtki ölçümünün arkasındaki fikir, µppt impals uyguladığında dikdörtgen kesitli ankastre bağlı alüminyum kirişin salınım hareketidir. Dikdörtgensel alüminyum kirişin zamana bağlı yerdeğişimini ölçerek, µppt nin uyguladığı impals kiriş bükülme(deflection) formülünden belirlenebilir. Şekil 15 ankastre kirişe herhangi bir noktada uygulanan konsantre P yükünü göstermektedir. Şekil 15: Ankastre kirişe herhangi bir noktada uygulanan konsantre P yükü x cinsinden herhangi bir kısımdaki bükülme: y = P x2 (3a x) 0 x a (2) 6EI δ max = P a2 (3l a) a x 1 (3) 6EI Çizelge 4 kullanılan alüminyum kirişin özelliklerini açıklamaktadır. 12 Isıl genişleme katsayısı ( 20 0 C C)/ 0 C 24x10 6 Elastisite modülü (E) Kg/mm Özgül ağırlık Gr/cm Sertlik(HB) Kg/mm 2 20 Kalınlık mm (b) 0.4 Genişlik mm (h) 29 Uzunluk mm (L) 150 P kuvvetinin ankastre noktadan mesafesi, x(mm) 140 Atalet momenti (I) (hb 3 )/12=58/375 Çizelge 4: Alüminyum kirişin özellikleri Dr. John Schilling in itki ölçümlerini doğrulamak ve minyatür µppt nin itki seviyesini değerlendirmek için PM&AM Research den Dr. Kevin Kremeyer in çalışması[6]ndakine benzer bir itki standı tasarlandı ve üretildi. Kapasitif sensör yerine, daha büyük ölçüm aralığı, nanometre çözünürlüğü ve düşük fiyatı nedeniyle eddyncdt 3700 eddy akım sensörü kullanılmasına karar verilmiştir. Eddy Akım Sensörü Ölçüm Prensibi: eddyncdt 3700 ölçüm sistemi U3 sensör kafası, DT3701 denetçi(kontrolör), sensör ve kontrolör kablosundan oluşur. eddyncdt 3700 (Temassız Yerdeğişim Çevirgeci) ölçüm sistemi fiziksel temas yapmadan eddy akımları temeline göre çalışır. Ferromanyetik olmayan elektriksel olarak iletken nesnelerin üzerinde ölçüm almak için kullanılır. Yüksek frekanslı alternatif akım Şekil 16 da gösterilen sensör muhafazası içindeki bir bobin yuvasında dolaşır. Bobinden elektromanyetik alan Şekil 17 de gösterildiği gibi elektriksel olarak iletken ölçüm nesnesinde eddy akımları indükler ve bobinin alternatif akım direncinin değişmesine neden olur. Bu empedans değişimi ölçüm nesnesinin sensörden uzaklığıyla doğru orantılı olarak bir elektriksel sinyal iletir. Şekil 16: Eddy akım probu yapısı [1] Şekil 17: Manyetik alan iletken hedefte eddy akımı indükler[1] Her sensör için, ölçüm belirsizliğinden ve sensörün mekanik olarak zarar görmesinden kaçınmak amacıyla ölçüm nesnesi ile sensör kafası arasında asgari bir ölçüm mesafesi bırakılmalıdır[1]. Şekil 18 de AÖM: Asgari Ölçüm Mesafesi, ÖAB: Ölçüm Aralığı Başlangıcı, ÖAO: Ölçüm Aralığı Ortası ve ÖAS: Ölçüm Aralığı Sonu anlamına gelmektedir. 13 Şekil 18: Ölçüm sistemi izahı [1] Şekil 19 U3 sensör kafasının teknik çizimini göstermektedir Zırhsız U3 sensörü, sensör tutucunun(braket) deliğine yerleştirilmiş ve dişin her iki tarafında montaj somunları döndürülerek sıkıştırılmıştır. Şekil 19: U3 sensörü teknik çizimi [1] Çizelge 5 eddy akım sensörünün teknik özelliklerini vermektedir. 14 Model Ölçüm ara
Similar documents
View more...
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks