طراحي، ساخت، تست و مدل‌سازي پيچۀ هلمهولتز سه‌محوره جهت انجام تست‌هاي مغناطيسي ماهواره

Design, Construction, Test and Modeling of Triaxial Helmholtz Coil for Magnetic Tests of Satellite

به منظور اطمينان‌يابي از صحت عملكرد زيرسيستم تعيين و كنترل وضعيت ماهواره و اجزاي آن، لازم است تا مجموعه تست‌هايي را در سطح قطعات و زيرسيستم انجام داد. يكي از ابزارهاي پركاربرد در فرآيند انجام اين تست‌ها پيچۀ هلمهولتز است كه وظيفۀ آن توليد ميدان مغناطيسي يكنواخت است. اين وسيله در تست‌ عملكردي و كاليبراسيون حسگرها و عملگرهاي مغناطيسي، تست ‌سخت‌افزار در حلقۀ زيرسيستم تعيين و كنترل وضعيت، و همچنين تست‌هاي مربوط به اندازه‌گيري پسماند مغناطيسي قطعات ماهواره كاربرد دارد. در اين مقاله، معادلات رياضي حاكم بر پيچۀ هلمهولتز بررسي، نحوۀ طراحي و ملاحظات آن پيشنهاد شده و مجموعه تست‌هاي عملكردي و همچنين تست‌هاي شناسايي براي بررسي طراحي و ارزيابي نمونۀ ساخته‌شده ارائه مي‌شود. با يافتن مدل رياضي اين وسيله، مقدمات لازم براي طراحي سيستم كنترل حلقه‌بسته به منظور حذف اغتشاشات مغناطيسي محيطي و ايجاد ميدان مغناطيسي مطلوب توسط پيچۀ هلمهولتز فراهم مي‌آيد.

In order to be sure from true function of satellite’s Attitude determination and Control Subsystem (ADCS) and its parts, some tests are needed to be done in part or subsystem level. One of the useful tools for doing these tests is Helmholtz Coil. This tool is usable in functional tests and calibration of satellite’s magnetic sensors and actuators, in Hardware In the Loop (HIL) tests of ADCS subsystem, and also in related tests to residual magnetic of satellite’s part. In this paper, we study mathematical equations of Helmholtz coil, propose design procedure and requirements, also introduce set of functional and identification tests for evaluating the constructed Helmholtz Coil. By obtaining results and finding the mathematical model of Helmholtz Coil, preparations for designing closed loop control system to eliminate environmental magnetic disturbances and create desired magnetic field by Helmholtz coil are provided.