QSAT 姿勢センサユニット 開発状況 修士二年 宮﨑一樹 鶴田佳宏，加藤貴裕，永峰健太，上津原正彦，眞庭知成 2009/5/9 オーロラ帯磁化プラズマ観測衛星QSAT 研究成果報告会 発表の流れ 1. 背景 2. これまでの開発状況 3. 較正試験 3-1. 太陽センサ 3-2. 磁気センサ 3-3. ジャイロセンサ 4. 今後の予定 2009/5/9 2 背景 (1/1) • 姿勢センサユニットとは？ – 衛星がどの方向を向いているのか、検知するユニット SA 太陽センサ 入射角 SB 磁気センサ 地磁場 SB ジャイロセンサ 角速度 2009/5/9 SA 3 これまでの開発状況 Engineering Model １ (1/2) Engineering Model ２ 〜2008.10 2008.11〜 NEW • 姿勢センサを一つのユニットに統一 • フラットケーブル型からスタックスルー型へ • 表面を黒色アルマイト加工 2009/5/9 4 これまでの開発状況 (2/2) • 11月26〜28日に菱計装(株)様にて納品検査及び初 期機能確認試験を行った。 部品検査 ○ 寸法検査 ○ 重量検査 ○ 組立検査 ○ 導通検査 ○ ユニット電源試験 ○ デバック通信試験 ○ センサ電源試験 ○ 内蔵ADC試験 • SBのCN11のサーミスタ交換 • SAおよびSBのAN08,AN09の出力値 のプログラムによる補正 外付けADC試験 ○ 納 品 検 査 初 期 機 能 確 認 試 験 2009/5/9 5 これまでの開発状況 (2/2) • 11月26〜28日に菱計装(株)様にて納品検査及び初 期機能確認試験を行った。 納 品 検 査 初 期 機 能 確 認 試 験 部品検査 ○ 寸法検査 太陽センサ ○ 入射角 重量検査 ○ 組立検査 ○ 較 導通検査 正 磁気センサ ユニット電源試験 試 地磁場 デバック通信試験 験 センサ電源試験 宮﨑 ○ ○ 眞庭 ○ ○ • SBのCN11のサーミスタ交換 ジャイロセンサ 内蔵ADC試験 • SAおよびSBのAN08,AN09の出力値 角速度 のプログラムによる補正 上津原 外付けADC試験 2009/5/9 ○ 6 較正試験-太陽センサ • 較正試験計画 入射角0°方向 （X=0°,Y=0°） (1/6) 6 仰角の垂直方向 = 太陽センサ Y軸 固定器具 固定器具 セット 2 1 5 4 18 水準器 9 14 19 13 土台 20 15 15 支え台 17 3 安定化 支え台 電源 12 16 Glass Epoxy 基板 7 Quartet2 17 8 10 21 11 11 地平面 仰角の垂直方向 = 太陽センサ X軸 2009/5/9 7 較正試験-太陽センサ (2/6) • 較正試験へ向けての準備 • 研究室所有の2軸ジンバル改造 • センサユニット固定器具作成 2009/5/9 8 較正試験-太陽センサ (3/6) • 較正試験の予備試験（光線観察試験） • レフランプが光源として使えるかを検証する • 較正試験に用いる光源を選定する レフランプ Y X 太陽センサ 受光部 09.1.23 ピンホール 光源 9 較正試験-太陽センサ (3/6) • 較正試験の予備試験（光線観察試験） • レフランプが光源として使えるかを検証する • 較正試験に用いる光源を選定する レフランプ ぼやけた像 Y X 太陽センサ 受光部 ピンホール 光源 • 今後、較正試験の光源としてレフランプは使えない 09.1.23 10 較正試験-太陽センサ (4/6) • 較正試験の予備試験（光線観察試験） • 太陽が光源の場合 太陽 Y X 太陽センサ 受光部 09.1.23 ピンホール 光源 11 較正試験-太陽センサ (4/6) • 較正試験の予備試験（光線観察試験） • 太陽が光源の場合 太陽 Y X 太陽センサ 受光部 09.1.23 ハッキリした像 ピンホール 光源 12 較正試験-太陽センサ (4/6) • 較正試験の予備試験（光線観察試験） • 太陽が光源の場合 レフランプ 太陽 太陽 ぼやけた像 Y X 太陽センサ 受光部 ハッキリした像 ピンホール ハッキリした像 光源 • 今後、較正試験の光源として太陽を使っていく 09.1.23 13 較正試験-磁気センサ (1/2) • 北極星を基準点とし、簡易較正試験を行った 九州大学伊都キャンパス I 座標変換 水平成分 (H) 32051nT 北成分 (X) 31834nT 全磁力 (F) 47900nT 東成分 (Y) -3723nT 偏角 (D) 6.67 度 鉛直成分 (Z) 35597nT 伏角 (I) 48.0 度 座標変換 F Z 2009/5/9 磁力 比 北極星 (X’) 6899nT 1.00 東成分 (Y’) -3723nT 0.54 (Z’) 47254nT 6.85 14 較正試験-磁気センサ 測定結果 (2/2) 理論値と試験結果の比較 センサ X 軸 センサ Y 軸 センサ Z 軸 平均(AD 値) 比 理論値 試験 北極星 (X’) 67.5 54.0 75.0 65.7 1.00 北極星 (X’) 1.00 1.00 東成分 (Y’) 23.0 32.0 27.0 27.3 0.40 東成分 (Y’) 0.54 0.40 (Z’) 381 356 378 372 5.62 (Z’) 6.85 5.62 • 試験結果 • 理論値の比と試験結果の 比が同じ傾向を示している ある程度の妥当性が確認できた 2009/5/9 15 較正試験-ジャイロセンサ • 較正試験の準備 (1/3) • 較正試験方法 • ターンテーブルの自動化 2009/5/9 16 較正試験-ジャイロセンサ • 試験結果 Temperature Drift of Gyro Output (Relative) 0 •温度ドリフトor時間経過に よるドリフトの可能性がある •今後、要検証 Output (Base:16.9℃) [mV] 16.5 • バイアスのドリフト (3/3) 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 -1 -2 X_0deg/sec[mV] -3 約-0.5[mV/℃] =約-0.025[(deg/sec)/℃] -5 -4 -6 Y_0deg/sec[mV] Z_0deg/sec[mV] Temperature [℃] • 3軸の直交性 直交性の公称値に 充分収まっている 2009/5/9 17 較正試験-ジャイロセンサ (2/3) X-Gyro Result (RE_out vs Gyro_out) • 試験結果 80 60 RE_out [deg/sec] • オフセット及びスケールファクタ 100 y = 0.053x - 140.2 40 20 X Y 0 -20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Z X_LS -40 -60 線形近似結果 -80 -100 Gyro_out [mV] Y-Gyro Result (RE_out vs Gyro_out) 100 80 RE_out [deg/sec] 60 y = 0.053x - 141.0 40 20 X Y 0 -20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Z Y_LS -40 -60 -80 -100 Gyro_out [mV] Z-Gyro Result (RE_out vs Gyro_out) 100 80 供給電圧が一定ならば、 十分な線形性を有している RE_out [deg/sec] 60 X 20 Y 0 -20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Z Z_LS -40 -60 -80 -100 2009/5/9 y = 0.053x - 139.8 40 Gyro_out [mV] 18 今後の予定 (1/1) 入射角 •入射角境界付近の較正 •Y軸、Z軸も同様 •要求測定範囲を満たすような 機械的な設計変更 磁気センサ •北極星を用いた簡易較正 •ヘルムホルツコイルを用いた 精細な較正 太陽センサ 地磁場 ジャイロセンサ 角速度 2009/5/9 •SBも 同様 •各種 環境試験 •ハウスキー ピングデータ フォーマット の作成 •低速回転域の較正 •急激な温度変化環境下での 温度ドリフトの較正 •供給電圧が5Vを下回った場合 の較正 19 ご清聴ありがとうございました 2009/5/9 20
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