Nowe czujniki napięcia i prądu do zastosowania w samolotach przyszłości
Warunkiem optymalizacji pokładowych sieci elektrycznych o rosnącym zużyciu prądu i stopniu skomplikowania są bardzo dokładne pomiary prądu i napięcia. Przemysł lotniczy używa czujników prądu i napięcia, które są urządzeniami bocznikowymi lub oporowymi, urządzeniami wykorzystującymi efekt Halla lub transformatorami. Wadą tych tradycyjnych czujników magnetycznych jest remanencja, powodująca tzw. dryft temperaturowy. W ramach projektu NEELEFFECTINTHESKY (Magnetic sensors with no remanence for aircraft application) naukowcy wykorzystali innowacyjną nanotechnologię magnetyczną opracowaną przez pewną francuską firmę. Technologia czujników oparta jest na podstawowych badaniach fizycznych oraz na zastosowaniu nanostrukturalnego, superparamagnetycznego kompozytu o wyjątkowych właściwościach magnetycznych i mechanicznych. Ten elastyczny materiał składający się z cząsteczek o wielkości poniżej 10 nm pozwala na całkowite wyeliminowanie remanencji. Dzięki wysokiej dokładności pomiaru słabych, jak i silnych prądów technologia ta umożliwia mierzenie prądu stałego i zmiennego, nawet w trudnych warunkach związanych z drganiami, wysoką temperaturą czy zakłóceniami elektromagnetycznymi. Uczestnicy projektu skupili się na walidacji tej technologii pod kątem czujników samolotowych, a następnie opracowali pięć prototypowych czujników prądu i pięć czujników napięcia. Przy wzroście mocy w urządzeniach pokładowych sieci mierzą prądy o bardzo dużym natężeniu i napięciu. Czujniki nie tylko chronią urządzenia i personel przed prądami zakłóceniowymi, ale także umożliwiają jednoczesny, dokładny pomiar energii w rygorystycznych środowiskach elektromagnetycznych i w ekstremalnych temperaturach. Zespół zajął się zaprojektowaniem wszechstronnych czujników, pracujących dokładnie zarówno w niskich (poniżej – 60°C), jak i wysokich temperaturach otoczenia (powyżej 115°C). Docelowy pobór mocy czujników prądu w pętli zamkniętej wyniósł mniej niż 1 W. Czujniki opracowano też w taki sposób, aby były odporne na szumy elektryczne. Ponadto uczeni badali możliwość wykorzystania tego samego obwodu elektronicznego w czujnikach napięcia i prądu. Wszechstronność, mniejsze rozmiary i mniejszy ciężar prototypowych czujników sprawiają, że można je montować w kompaktowych, zaprojektowanych pod kątem konkretnych zastosowań układach scalonych, co pomoże w obniżeniu masy samolotów nowej generacji.
Słowa kluczowe
Napięcie, czujniki prądu, samolot, czujniki magnetyczne, remanencja, NEELEFFECTINTHESKY
