Obvod pro modulaci anodového napětí plasma thrusteru
Vedoucí: Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc. Stav projektu: volný
Anotace:
Zváni jsou všichni uchazeči se základními znalostmi z elektroniky a zájmem o atraktivní aplikaci.
Popis projektu:
Pro korekci polohy některých satelitů se používají motory založené na principu elektrického výboje, tzv. plasma thrustery. Jedním z často používaných typů thrusteru je tzv. Hall-Effect thruster, viz obrázek. Tah motoru zprostředkovávají ionty urychlené elektrickým pole v toroidální komoře. Termionická katoda výboje je umístěna mimo komoru a elektrony z ní zároveň slouží k neutralizaci iontového svazku.
V současnosti stále probíhá výzkum zaměřený na zlepšení energetické účinnosti. Jedním z problémů tohoto typu thrusteru jsou oscilace výboje, které spotřebovávají část dodané energie. Aby bylo možné tyto oscilace studovat, je potřeba tyto oscilace synchronizovat s vnějším signálem. Jednou z možností, jak tuto synchronizaci provést, je modulovat anodové napětí výboje harmonickým signálem s proměnnou frekvencí v rozmezí několika kHz a amplitudou několik desítek voltů. Je navrženo zkonstruovat elektronický obvod s firemním operačním zesilovačem APEX MP38, který by se zapojil do série s anodovým napětím. Obvod musí být schopen dodat proud několik ampérů a musí být navržen jako plovoucí, aby bylo možné jej zapojit do série se zdrojem anodového napětí.
Předmětem letního projektu je proto navrhnout elektronický obvod, který by umožňoval modulaci anodového napětí thrusteru harmonickým signálem zhruba do frekvence 30kHz. Obvod musí být plovoucí, tj. neuzemněný, a musí být schopen dodat proud několika ampérů s předpokládanou amplitudou výstupního napětí několik desítek voltů. Jedná se tedy o projekt z hardwarové elektroniky.
Úkolem studenta by bylo:
1) Prostudovat vlastnosti firemního operačního zesilovače APEX MP38.
2) Navrhnout modulační obvod s využitím tohoto zesilovače.
3) Sestavit tabulku potřebných mechanických (například chladič, skřínka apod.) a elektronických součástek.
4) Zkonstruovat obvod a otestovat jej s použitím externích napájecích zdrojů a externího zdroje signálu. Při zkouškách bude výboj thrusteru reprezentován odporem s vhodnou velikostí a výkonovým zatížením.
5) Připravit prezentaci na seminář KFPP o letních projektech začátkem zimního semestru.
K dispozici je vlastní operační zesilovač MP38, osciloskop, digitální voltmetr, signální generátor, a potřebné napájecí zdroje.
