Team udvikler optokobler til rumflyvningsapplikationer

Southwest Research Institute har udviklet en høj pålidelighed, højspændingsoptokobler til rumflyvningsapplikationer. NASA har valgt enheden som en strømgrænseflade mellem Europa Clipper-rumfartøjet og tre instrumenter ombord, på vej til Jupiters måne Europa i de næste fem år. Strømomformeren, udviklet med intern finansiering, overvinder pålidelighedsproblemer, som lignende systemer har haft i rummet.

En optokobler, også kendt som en opto-isolator, overfører elektriske signaler mellem to isolerede kredsløb ved hjælp af lys, i dette tilfælde en række LED-kilder. SwRI-enheden muliggør 15 kilovolt isoleret, lavspændingsstyring til ruminstrumenter, der arbejder ved op til 10,5 kV.

"Kører under forhold fra -40° til 100° Celsius, vores strømomformer er robust til at modstå belastningen ved opsendelse og ugunstige strålingsforhold i rummet, " sagde Carlos Urdiales, en senior program manager i SwRI's Space Science and Engineering Division. "Ud over at være i stand til at modstå strålingsmiljøet omkring Jupiter, vores optokobler er hurtig, trin fra 0 til 10 kilovolt på 23,4 mikrosekunder. Pakken på en halv tomme vejer mindre end 4 gram og har en strålingstolerance på over 100 kilorad."

Enheden af ​​høj kvalitet tilbyder høj pålidelighed og lang levetid i et relativt lille fodaftryk, hvilket er afgørende for rumapplikationer. Optokobleren bliver integreret i MAss Spectrometer for Planetary Exploration (MASPEX), Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS) og SUrface Dust Analyzer (SUDA) instrumenterne til Europa Clipper missionen. SwRI's optokobler vil hjælpe med at drive astrobiologiske undersøgelser til at forstå månens underjordiske hav og potentielle beboelighed samt karakterisering af dens atmosfære, ionosfære og magnetosfære.

"SwRI kan konfigurere enheden, så den passer til en række applikationer, " sagde Urdiales. "Vi leverer øget pålidelighed gennem redundans i højstrøms 2 Amp LED-array, som giver en lynhurtig stephastighed."

Ud over at modstå strålingsskader, LED-arrayet hæmmer "zener-støj" forbundet med ujævn belysning af multi-junction højspændingsdioden. SwRI fremstiller optokobleren for at eliminere defekter og tilhørende udledning, sikkerhedskopieret med en intern elektrostatisk udladningsbeskyttelsesdiode, og det er designet til at forhindre fejl i forbindelse med det kolde miljø i rummet.

"SwRI's SW1001502 octocoupler er et yderst pålideligt valg til højspændings elektrostatiske analysatorer, deflektorer, bias og brugerdefinerede stepkraftsystemer, " sagde Urdiales. "Det kan også bruges som et lineært højspændingskontrolelement, en strømkilde eller et operationsforstærkerudgangstrin."