Aquisição, processamento e controle de sinais elétricos

Descrição sumária:

Os testes de desempenho do propulsor iônico permitem avaliar, além do tempo de vida útil, a eficiência da produção do feixe de íons em relação ao consumo de gás e de energia elétrica. O consumo de gás é obtido através de medidores de fluxo que fornecem diretamente os valores do volume de gás por unidade de tempo. Já o consumo de energia elétrica é obtido pela soma dos valores de potência fornecida a vários componentes elétricos do propulsor. Na Figura 4 é apresentado o esquema elétrico de um propulsor, constituído basicamente por: bobina magnética da câmara, bobina de aquecimento dos catodos ocos, sistema anodo-catodo, sistema keeper-catodo, grade de extração e grade de aceleração. Este conjunto é alimentado pela tensão e pela corrente fornecidas para a câmara de descarga principal e para o neutralizador.

O monitoramento desses sinais é realizado para as diferentes etapas de funcionamento dos propulsores, tais como:

• ignição: potência de aquecimento do catodo oco, fluxo de gás pelo catodo oco, tensão e corrente no eletrodo de sustentação de descarga (keeper);
• geração da descarga principal: tensão e corrente de descarga (anodo), fluxo de gás na câmara de descarga principal, corrente de eletrodo extrator;
• regime estacionário de descarga e extração de corrente iônica: os mesmos anteriores mais os seguintes: tensão e corrente de catodo oco neutralizador, fluxo de gás pelo catodo oco neutralizador, tensão e corrente no “keeper” do neutralizador, corrente de eletrodo acelerador, potencial espacial no feixe iônico;
• medidas de empuxo: sinal do sensor de posição da balança de empuxo.

Com a especificação destes parâmetros é possível a implementação de um sistema automático de controle de todo o ciclo operacional além de permitir a aquisição de dados em tempo real para a otimização do desempenho dos propulsores. Exemplos de diagramas de processo e de controle podem ser vistos nas Figura 5 e 6, respectivamente.

Metas desta subárea:

• Formulação da base teórica para a arquitetura do algoritmo de controle da propulsão, incorporando os dados empíricos e as técnicas de análise de desempenho.
• Definição da metodologia para a determinação dos parâmetros de projeto para o algoritmo.
• Entendimento da correlação existente entre os parâmetros de controle e os dados de propulsão, atendendo aos requisitos de uma missão.
• Otimização do modelo de controle do propulsor.
• Otimização do processo de ignição do propulsor.
• Análise dos resultados dos testes e validação do algoritmo proposto.

Principais atividades:

• Preparação do sistema de aquisição de sinais.
• Obtenção e análise de dados preliminares.
• Construção de circuitos eletrônicos conversores e de proteção.
• Elaboração do modelo de controle da propulsão e testes de otimização.
• Modelagem, construção e testes do sistema eletrônico de ignição.