KR100442708B1 - 위성 탑재체 열제어 시스템의 안정성을 높이기 위한열제어 방법 - Google Patents

위성 탑재체 열제어 시스템의 안정성을 높이기 위한열제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우주 환경에서 적용되는 열제어 시스템의 안정성을 높이는 방법에 관한 것으로서, 일반적인 제어 방법인 온도 측정 후 이를 열제어 범위의 온도와 비교하여 히터를 ON/OFF 하는 방법에 새로운 열제어 루프를 추가하여 위성 열제어 시스템의 안정성을 높이는 방법에 관한 것이다.
종래에는 히터 제어가 써미스터 등의 온도센서에 의존하기 때문에 온도센서가 고장나는 경우 전체 열제어 시스템 고장으로 이어진다.
따라서, 본 발명은 히터 제어에서 온도센서가 고장나는 경우 히터 제어를 열제어 대상 시스템의 열 분석 결과 미리 정해진 ON/OFF 시간에 의해 수행되도록 하고 이러한 히터 제어마저 고장나는 경우를 대비하여 더 넓은 온도 제어 범위의 써머스탯을 설치하는 것으로, 고 안정성이 요구되는 위성의 열제어 시스템에 안정성을 높이고, 시스템내의 어느 한 부분의 고장에 의해서 열제어 시스템이 고장나는 상황을 방지하도록 한 것이다.

Description

위성 탑재체 열제어 시스템의 안정성을 높이기 위한 열제어 방법{a}
본 발명은 우주환경에서 사용되는 위성 탑재체 열제어 시스템에 적용되어 열제어 시스템내 부분 고장에 의해 전체 제어 시스템이 고장나는 것을 방지하는 방법에 관한 것으로, 기존의 열제어 루프 고장시 새로운 열제어 루프가 동작하고, 이 새로운 루프의 고장에 대해서도 대처할 수 있는 열제어 방법에 관한 것이다.
위성체 및 위성 탑재체에서의 열제어는 위성의 안정성있는 운용이나 수명뿐 아니라 탑재체의 종류에 따라 그 성능 등에 아주 중요한 설계 요소가 된다.
이러한 설계 요구에 의해 대부분의 위성 시스템은 시스템내의 열제어가 요구되는 중요한 지점에 온도센서를 이용해서 온도를 측정하고 시스템 운용 요구 조건에 의해 정해진 온도 규격내에서 시스템이 유지되도록 제어루프를 통해 열제어를 수행하게 된다.
또한, 위성 탑재체는 우주환경에서 운용되는 시스템이라는 특성상 안정성있는 설계가 최우선으로 요구되기 때문에 통상 주모듈(Pimary module)과 부모듈(Redundancymodule)을 두거나 하여 단일 고장에 의해 시스템이 정지되는 것을 방지한다.
일반적인 위성 탑재체의 구성은 도 1 과 같이 열제어가 요구되는 열제어 대상 시스템(101)의 적절한 곳에 온도센서그룹(103)을 설치하여 열제어 시스템(104)의 온도센서 입력부(107)에서 이 온도 데이터(109)를 측정한 후, 열제어 온도테이블(106)에 설정된 온도에 따라 열제어부(105)가 히터 ON/OFF 명령(108)을 열제어 대상 시스템내의 히터(102)에 인가하게 된다.
이때, 열제어 시스템(104)의 열제어 온도테이블(106) 설정값은 지상국(110)의 지상명령(111)에 의해 위성발사 후 변경 가능하다.
도 2 는 H-브리지 스위치를 갖는 종래의 위성 탑재체 열제어 시스템의 열제어 흐름도를 나타낸 것으로, 열제어부의 CPU(215)가 주기적으로 온도 데이터(209)를 수집하고, 이를 온도 테이블(206)에 설정된 히터 ON/OFF 온도값과 비교한 후 열제어부의 한 모듈인 버퍼(214)에 ON/OFF 비트(bit) 명령을 내리면, 이 명령은 히터(202)와 전기적인 분리(isolation)를 제공하는 광커플러(213)를 통해 스위치(212)를 ON시키거나 OFF시켜 히터(202)를 제어하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 열제어 시스템은 우주 환경에 노출된 전자 부품들의 가능한 고장에 의해, 특히 온도센서그룹의 고장에 의해서도 전체 열제어 시스템의 고장으로 이어지게 된다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 열제어가 설정 온도에 의해 수행될 뿐 아니라 히터 시간 테이블에 의해서도 제어되고, 또한 이러한 온도 제어 루프의 고장시에도 자동 온도 조절 장치인 써머스탯이 열제어를 대신함으로써 위성 탑재체, 나아가 위성체의 안정성 있는 동작을 보장하도록 하는데 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 위성 탑재체 열제어 시스템 구성도
도 2 는 H-브리지 스위치를 갖는 종래의 위성 탑재체 열제어 시스템의 열제어 흐름도
도 3 은 본 발명에 따른 열제어 시스템의 열제어 흐름도
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
101 : 열제어 대상 시스템 102, 202, 302 : 히터
103 : 온도센서그룹 104 : 열제어 시스템
105 : 열제어부 106, 206, 306 : 열제어 온도테이블
107, : 온도센서 입력부 108: 히터 ON/OFF 명령
109, 209, 309 : 온도 데이터 110 : 지상국
111 : 지상명령 212, 312 : 스위치
213, 313 : 광커플러 214, 314 : 버퍼
215, 315 : CPU 316 : 시간 테이블
317 : 써머스탯
본 발명은 우주환경에서 사용되는 위성 탑재체 열제어 시스템에 적용되어 열제어 시스템내 부분 고장에 의해 전체 제어 시스템이 고장나는 것을 방지하는 방법에 관한 것으로, 기존의 열제어 루프 고장시 새로운 열제어 루프가 동작하고, 이 새로운 루프의 고장에 대해서도 대처할 수 있는 열제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정상적인 열제어 수행 시에는 종래의 열제어 시스템의 열제어 방법과 같이 열제어 대상 시스템(101)에 설치된 온도센서그룹(103)으로부터 열제어부의 CPU(315)가 주기적으로 온도 데이터(309)를 수집하고, 이를 온도 테이블(306)에 설정된 히터 ON/OFF 온도값과 비교한 후 열제어부의 한 모듈인 버퍼(314)에 ON/OFF 비트(bit) 명령을 내리면, 이 명령은 히터(302)와 전기적인 분리를 제공하는 광커플러(313)를 통해 스위치(312)를 ON시키거나 OFF시켜 히터(302)를 제어한다.
또한, 온도센서의 고장에 의해 열제어 시스템이 정상적인 열제어를 수행할 수 없는 경우, 히터 ON/OFF 제어명령을 시간테이블(316)에 의해 CPU(315)가 열제어 명령을 수행할 수 있도록 한다.
이때, 시간 테이블(316)은 위성이 발사되기 전에 열제어 대상 시스템(101)의 열 분석에 의해 미리 최적의 값을 설정해 놓은 것으로, 이 값은 지상국(110)의 지상명령(111)에 의해 위성 발사 후 수정이 가능하다.
또한, 이러한 열제어 루프마저 고장난 경우 자동온도 조절 장치인 써머스탯(317)을 추가로 열제어 시스템과 병렬로 설치하여 제어 루프에 의한 시스템의 고장을 보완하게 된다.
이때, 써머스탯(317)의 온도 조절 범위는 제어 루프에 의한 온도 조절 범위보다 넓은 범위에 동작하도록 하여 최악의 열제어 시스템 고장에 의해서 전체 탑재체 시스템, 나아가 탑재체가 탑재된 위성이 고장나는 것을 방지할 수 있다.
종래의 단일 고장에 의해 시스템이 정지되는 것을 방지하기 위해 주모듈과 부모듈을 두는 위성 탑재체 열제어 시스템과는 달리 주 열제어 모듈만으로도 단일 오류에 의한 고장을 방지할 수 있으므로 부 열제어 모듈의 제거에 의한 시스템의 축소가 가능하다.
또한, 1차, 2차, 3차의 열제어 시스템을 구현함으로써 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims (2)

  1. 정상적인 열제어 수행시에는 열제어 대상 시스템(101)에 설치된 온도센서그룹(103)으로부터 열제어부의 CPU(315)가 주기적으로 온도 데이터(309)를 수집하고, 이를 온도 테이블(306)에 설정된 히터 ON /OFF 기준 온도값과 비교한 후 열제어부의 한 모듈인 버퍼(314)에 ON/OFF 비트(bit) 명령을 내리면, 이 명령은 히터(302)와 전기적인 분리를 제공하는 광커플러(313)를 통해 스위치(312)를 ON시키거나 OFF시켜 히터(302)를 제어하고
    온도센서그룹(103)의 온도센서가 고장나는 경우에는 열제어 수행시에는 시간테이블(316)의 히터 ON/OFF 시간 주기로 히터(302)를 제어하고
    넓은 온도 제어 범위를 갖는 써머스탯(317)을 설치하여 열 제어를 수행하는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 위성 탑재체 열제어 시스템의 안정성을 높이기 위한 열제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 시간테이블(316)은 지상에서 수행한 열제어 대상 시스템의 열분석에 의해 ON/OFF시간 주기가 입력되는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 위성 탑재체 열제어 시스템의 안정성을 높이기 위한 열제어 방법.
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