DISEÑO DE UN SISTEMA CONTROLADOR DE TEMPERATURA PARA LA VALIDACIÓN DE COMPONENTES ESPACIALES BASADO EN EL EMPLEO DE CÉLULAS PELTIER

Abstract

La validación térmica de los componentes espaciales es un paso esencial, ya que permite detectar posibles defectos que pueden afectar a los requisitos finales antes de comenzar cualquier misión espacial. Actualmente, los ensayos de temperatura se realizan en cámaras térmicas que requieren de un alto consumo de energía y, por ende, de un coste elevado. Por esta razón, Thales Alenia Space ha planteado la idea de desarrollar un sistema de control térmico, de pequeñas dimensiones y bajo coste, que permita someter a distintos dispositivos a diferentes condiciones de temperatura con el objetivo de analizar su comportamiento frente a ellas. En respuesta a esta propuesta, el presente trabajo se centra en el diseño de un sistema controlador de temperatura basado en el uso de una célula Peltier, capaz de regular la temperatura del componente bajo prueba (DUT). Este sistema aprovecha el efecto Peltier para producir un cambio de estado entre enfriar y calentar siguiendo una lógica de control ON/OFF, que permite realizar una comparación entre la temperatura del DUT y la temperatura objetivo, programada en un microcontrolador Arduino. El desarrollo del sistema se realiza de manera incremental mediante la división en etapas que permite implementar y validar cada elemento por separado, empezando por la lectura del sensor de temperatura LM35, hasta la integración de la Peltier en el sistema. Cabe destacar que el control ON/OFF inicialmente implementado presenta un comportamiento bastante inestable entorno al valor de consigna definido, provocando una conmutación constante en el estado de la Peltier. Esto motivó la implementación de una ventana de histéresis que permitió reducir el número de cambios de estado (enfriar/calentar). Adicionalmente, se ha diseñado una interfaz gráfica de usuario, bastante intuitiva, que permite establecer la temperatura objetivo desde el propio ordenador con el propósito de facilitar la interacción entre el usuario y el sistema, así como visualizar la evolución de los datos en tiempo real. Los resultados obtenidos, tras la realización de las pruebas finales, confirman que el sistema es funcional, ya que permite mantener la temperatura del sistema alrededor de la temperatura objetivo definida, obteniendo así la aprobación del cliente.