KR101548373B1

KR101548373B1 - 파이로보드 검증시스템

Info

Publication number: KR101548373B1
Application number: KR1020140068057A
Authority: KR
Inventors: 김영윤; 채동철; 조승원; 허윤구; 박주호; 최종연
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2015-09-04

Abstract

본 발명은 파이로보드로부터 출력되는 신호들의 채널들의 전압 및 전류제한특성을 모두 분석할 수 있는 파이로보드 검증시스템을 개시(introduce)한다. 상기 파이로보드 검증시스템은, 스위칭부, 시험경로저항, 폭발모사부, 시험경로차단스위치, 시험경로외저항, 시험외경로차단스위치 및 제어부를 구비한다.

Description

파이로보드 검증시스템 {Pyro board verification system}

본 발명은 위성에서 사용하는 파이로보드의 검증시스템에 관한 것으로, 특히 시험채널(시험경로)의 전압특성은 물론 전류제한특성도 분석이 가능한 파이로보드 검증시스템에 관한 것이다.

위성은 우주로 발사된 후 그 첫 임무로 태양전지판(solar panel)을 펼친다. 태양전지판은 그 크기와 부피 때문에, 위성의 발사 중에는 위성의 몸체에 접힌 상태로 고정되어 있다. 위성이 우주 궤도에 위치하게 되면, 위성은 파이로보드(Pyro board)를 구동하여 태양전지판을 고정하고 있는 장치를 분리함으로써 태양전지판이 위성의 몸체 주위로 펼쳐진다.

파이로보드는 일정한 에너지를 가지는 전기신호를 출력하여 파이로의 물리적인 상태를 변화시키는 역할을 수행하며 위성의 자세를 변경하는 추진계의 형상을 구성하는 신호도 생성한다. 일반적으로 위성에 탑재하는 파이로보드는 여러 개의 채널이 있어, 태양전지판의 전개 및 추진계의 형상 변경 등에 사용된다. 파이로보드가 동작할 때에는 파이로보드의 동작에 필요한 채널 이외의 채널에는 신호가 발생하지 않아야 한다.

파이로보드는 우주에서 그 기능을 수행하지만, 파이로보드의 기능은 우주의 상황을 가정한 지상에서의 시험을 통해 이루어진다. 따라서, 위성의 조립시작에서부터 발사 때까지 파이로보드의 상태를 면밀하게 분석하여 이상 유무를 확인하는 것은 지상의 시험장치를 통해서이다. 이상 유무는 파이로보드의 정격 상태를 확인하는 것으로 전압과 전류제한 특성의 변화 등을 포함한다.

종래에는 파이로보드의 종단에 큰 에너지를 흡수할 수 있는 저항을 연결하고, 오실로스코프를 이용하여 저항의 연결지점에서의 전압의 특성만을 파악하는 방식으로 진행하였다. 시험 구조의 특성 상, 시험채널 자체의 전압신호를 측정하여 그 상태를 확인할 수는 있지만, 시험 채널의 전류제한특성이나 시험 채널이외의 채널에서의 신호분석은 불가능하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 파이로보드로부터 출력되는 신호들의 채널들의 전압 및 전류제한특성을 모두 분석할 수 있는 파이로보드 검증시스템을 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 파이로보드 검증시스템은, 스위칭부, 시험경로저항, 폭발모사부, 시험경로차단스위치, 시험경로외저항, 시험외경로차단스위치 및 제어부를 구비한다. 상기 스위칭부는 복수의 스위치제어신호에 응답하여 파이로보드로부터 출력되는 4개의 출력을 2개의 시험경로와 2개의 시험외경로로 각각 스위칭하는 복수의 스위치들을 구비한다. 상기 시험경로저항은 일 단자가 상기 2개의 시험경로 중 하나에 연결된다. 상기 폭발모사부는 일 단자가 상기 시험저항의 다른 일 단자에 연결되며, 폭발모사제어신호에 응답하여 정상적인 바이패스 기능을 수행하거나 폭발 기능을 수행한다. 상기 시험경로차단스위치는 시험경로차단제어신호에 응답하여 상기 폭발모사부의 다른 일 단자를 상기 나머지 하나의 시험경로로 스위칭하거나 개방시킨다. 상기 시험경로외저항은 일 단자가 상기 2개의 시험외경로 중 하나에 연결된다. 상기 시험외경로차단스위치는 시험외경로차단제어신호에 응답하여 상기 시험외경로저항의 다른 일 단자를 상기 나머지 시험외경로로 스위칭하거나 개방시킨다. 상기 제어부는 상기 시험경로 및 상기 시험외경로로부터 검출한 측정값에 응답하여, 상기 복수의 스위치제어신호, 상기 폭발모사제어신호, 상기 시험경로차단제어신호 및 상기 시험외경로차단제어신호를 생성한다.

본 발명에 따른 파이로보드 검증시스템은, 종래에는 수행하지 못하던 시험경로의 전류제한특성은 물론 시험외경로(채널)의 신호분석도 가능하므로, 파이로보드의 검증을 정확하게 실시 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파이로보드 검증시스템을 나타낸다.
도 2는 폭발모사부의 일 실시 예이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 파이로보드 검증시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 파이로보드 검증시스템(100)은, 스위칭부(120), 폭발모사부(130), 제어부(140), 시험경로저항(RI_TC), 시험외경로저항(RI_EXTC), 전자폭발용저항(R_EED), 시험경로차단스위치(150) 및 시험외경로차단스위치(160)를 포함한다.

스위칭부(120)는 복수의 스위치제어신호(SW_CON)에 응답하는 스위칭하는 복수의 스위치들(121 ~ 126)로 구성된다. 도 1에 표시된 n 및 N은 자연수이다.

복수의 스위치제어신호(SW_CON)에 응답하는 복수의 스위치들(121 ~ 126) 중 2개의 스위치들(121, 122)은 파이로보드(110)로부터 출력되는 복수의 파이로신호라인(S1_1, S1_2, ~ SN_1, SN_2) 들 중 시험하기 위해 선택된 2개의 파이로신호라인들(S1_1, S1_2)을 2개의 시험경로(TC_1, TC_2)로 각각 스위칭한다. 나머지 스위치들(123 ~ 126)은 나머지 파이로신호라인들(S2_1, S2_2 ~ SN_1, SN_2)을 2개의 시험외경로(EXTC_1, EXTC_2)로 스위칭한다.

파이로보드(110)로부터 출력되는 복수의 신호라인들(S1_1, S1_2, ~ SN_1, SN_2)은 각각 쌍을 이루어 파이로보드(110) 내부에서 폐루프(closed loop)를 형성한다. 부재번호의 표시에 있어서 'S' 다음에 표시된 동일한 2개의 숫자는 하나의 쌍(pair)을 구성하는 것을 의미하며, 하나의 쌍을 이루는 2개의 라인들은 _1, _2로 각각 표시되어 있다.

스위칭부(120)와 폭발모사부(130) 사이에는 폐루프 상태의 시험경로(TC_1, TC_2)에 흐르는 전류량을 측정하는데 사용되는 시험경로저항(RI_TC)이 설치된다.

폭발모사부(130)는 폭발모사제어신호(S_EXP)에 응답하여 정상적인 바이패스(bypass) 기능을 수행하거나 폭발 기능을 수행하는 소자로 동작하는 것을 모사한 것으로, 일 단자가 2개의 시험경로(TC_1, TC_2) 중 하나의 시험경로(TC_1)와 연결된다. 여기서 정상적인 바이패스라 함은 스위칭부(120) 및 시험경로저항(RI_TC)을 경유하여 폭발모사부(130)로 입력되는 신호가 폭발모사부(130)의 외부로 그대로 통과한다는 것을 의미하고, 폭발 후의 소자라 함은 폭발모사부(130) 내부의 폭발에 의해 폭발모사부(130)의 입력과 출력이 서로 단절된 것과 같은 기능을 수행한다는 것을 의미한다.

실제의 바이패스 경우, 폭발모사부(130)의 입력과 출력이 최소의 저항값을 가지는 전선으로 연결되어 있는 것이고, 폭발 후에는 폭발모사부(130)의 입력과 출력이 무한대의 저항으로 서로 연결되어 있어 마치 개방된 것과 같다는 것으로 이해하면 된다.

도 2는 폭발모사부의 일 실시 예이다.

도 2를 참조하면, 폭발모사부(130)는 폭발모사제어신호(S_EXP)에 응답하여 스위칭하는 폭발모사스위치(210) 및 폭발모사스위치(210)와 병렬로 연결된 폭발모사저항(220)로 이루어진다. 폭발모사스위치(210)의 턴 온(Turn On) 저항값은 병렬로 연결된 폭발모사저항(220)의 저항값에 비해 무시할 만하다. 폭발모사저항(220)은 폭발모사부(130)이 폭발 한 후의 특징을 가져야 하므로, 전기적으로는 마치 개방된 것과 같은 정도의 큰 저항값을 가져야 할 것이며, 특히 전자폭발용저항(R_EED)의 저항값에 비해서도 상대적으로 커야할 것이다.

폭발모사부(130)와 시험채널차단스위치(150) 사이에는 전자폭발용저항(R_EED, Electronic Explosive Device)이 삽입될 수도 있다.

시험경로차단스위치(150)는 시험경로차단제어신호(TCH_CON)에 응답하여 폭발모사부(130)의 출력을 다른 하나의 시험경로(TC_2)로 스위칭하거나 개방 노드(open)로 스위칭한다. 개방 노드(open)로 스위칭한다는 것은 폐루프 상태의 시험경로가 개방된다는 것을 의미한다. 도 1에 도시된 시험경로차단스위치(150)는 2개의 노드 중 하나의 노드를 스위칭하는 것으로 도시되어 있지만, 폭발모사부(130)의 다른 일 단자 또는 전자폭발용저항(R_EED)의 다른 일 단자를 나머지 시험경로(TC_2)로 스위칭하거나 개방하는 구조를 가지는 실시 예도 가능하다.

시험외경로차단스위치(160)는 시험외경로차단제어신호(EXTCH_CON)에 응답하여 2개의 시험외경로(EXTC_1, EXTC_2)를 스위칭하여 폐루프를 형성하도록 하거나 개방하도록 한다.

전류계(미도시)는 시험경로저항(RI_TC)과 병렬로 연결되는 것이 일반적이며, 전류계의 위치는 파이로보드 검증시스템(100)의 어느 곳에 설치하여도 문제가 없으며 예를 들면 제어부(140) 내부에 설치하는 실시 예도 가능하다.

스위칭부(120)와 시험외경로차단스위치(160) 사이에는 시험외경로에 흐르는 전류를 측정하는데 사용되는 시험외경로저항(RI_EXTC)이 삽입된다. 전류계(미도시)는 시험외경로저항(RI_EXTC)과 병렬로 연결되는 것은 시험경로저항(RI_TC)의 경우와 동일하다.

제어부(140)는, 시험경로저항(RI_TC)의 양쪽 단자, 2개의 시험경로 중 나머지 하나의 시험경로(TC_2) 및 시험경로외저항(RI_EXTC)의 양쪽 단자와 연결되어, 시험경로에 흐르는 전류 및 전압과 시험외경로에 흐르는 전류를 감지하며, 시험경로에 대한 특성을 검사하기 위하여 복수의 스위치제어신호(SW_CON)를 생성하고, 시험경로에 흐르는 전류, 전압 및 시험경로에 흐르는 전류에 응답하여 폭발모사제어신호(S_EXP), 시험경로차단제어신호(TCH_CON) 및 시험외경로차단제어신호(EXTCH_CON)의 상태를 결정한다.

시험경로의 전류 및 전압 특성 및 시험외경로의 전류 특성을 감지하는데는 점선에 표시된 것과 같은 전기적인 연결을 이용하여 수행할 수 있다.

제어부(140)는 시험경로에 흐르는 전류, 전압 및 시험경로에 흐르는 전류의 양을 계속하여 모니터를 하면서, 미리 설정한 정격 이상으로 판단되는 경우, 폐회로를 개방시켜 파이로보드를 보호하며, 이는 시험외경로에 대해서도 동일하게 적용된다. 정격은 원격으로 설정 및 변경이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.

110: 파이로보드
120: 스위칭부
130: 폭발모사부
140: 제어부
150: 시험경로차단스위치
160: 시험외경로차단스위치

Claims

복수의 스위치제어신호에 응답하여 파이로보드로부터 출력되는 4개의 출력을 2개의 시험경로와 2개의 시험외경로로 각각 스위칭하는 복수의 스위치들을 구비하는 스위칭부;
일 단자가 상기 2개의 시험경로 중 하나의 시험경로에 연결된 시험경로저항;
일 단자가 상기 시험경로저항의 다른 일 단자에 연결되며, 폭발모사제어신호에 응답하여 정상적인 바이패스 기능을 수행하거나 폭발 기능을 수행하는 폭발모사부;
시험경로차단제어신호에 응답하여 상기 폭발모사부의 다른 일 단자를 상기 2개의 시험경로 중 나머지 하나의 시험경로로 스위칭하거나 개방시키는 시험경로차단스위치;
일 단자가 상기 2개의 시험외경로 중 하나의 시험외경로에 연결된 시험외경로저항;
시험외경로차단제어신호에 응답하여 상기 시험외경로저항의 다른 일 단자를 상기 2개의 시험외경로 중 나머지 하나의 시험외경로로 스위칭하거나 개방시키는 시험외경로차단스위치; 및
상기 시험경로 및 상기 시험외경로로부터 검출한 측정값에 응답하여, 상기 복수의 스위치제어신호, 상기 폭발모사제어신호, 상기 시험경로차단제어신호 및 상기 시험외경로차단제어신호를 생성하는 제어부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 파이로보드 검증시스템.
제1항에 있어서, 상기 측정값은,
상기 시험경로저항을 흐르는 전류량,
상기 2개의 시험경로의 전압차 및
상기 시험외경로저항을 흐르는 전류량인 것을 특징으로 하는 파이로보드 검증시스템.
제1항에 있어서,
상기 폭발모사부의 다른 일 단자와 상기 시험경로차단스위치 사이에는 전자폭발용저항이 삽입되는 것을 특징으로 하는 파이로보드 검증시스템.
제3항에 있어서, 상기 폭발모사부는,
상기 폭발모사제어신호에 응답하여 스위칭하는 폭발모사스위치; 및
상기 폭발모사스위치와 병렬로 연결된 폭발모사저항;을
포함하는 것을 특징으로 하는 파이로보드 검증시스템.
제4항에 있어서, 상기 폭발모사저항의 저항값은,
상기 전자폭발용저항의 저항값에 비해 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 파이로보드 검증시스템.