在太空接地

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我正在研究一个将在Blue Origin New Shepard火箭内发射的项目，并且需要了解我们的实验将如何接地的细节。该实验将使用5 V USB 3.0电源，并将为Raspberry Pi Zero W供电。我如何在此封装中将电子设备接地？

grounding space-electronics

— 用户名
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手机或电池供电的MP3播放器如何接地？

— jsotola

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电压是相对的，因此没有指定参考点就说“电压为0”是没有意义的。将电子设备接地到屏蔽层（您将拥有屏蔽层，对吗？），并称其足够好。

— Dampmaskin

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这个“解决方案”怎么样？

— 凝乳

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rPI并非旨在在太空中运行。您需要很长的接地电缆

— frarugi87

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当模块电连接到其他模块时，接地很重要。当有人说类似的东西时，“此输入可承受0V至+ 5V的电压。” 它们表示相对于地面为 0V或+ 5V 。如果您的模块和某些其他模块不同意“接地”，那么他的+ 5V对您而言可能像+ 29V或-7V等。某些输入和输出是隔离的，并且它们可以容忍“接地”的较大差异。” 其他时候没有。连接两个基于不同理由的设备可能会导致故障。什么将你的设备连接到？

— 所罗门慢

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与航天器设计师交谈，他们必须要有人协调机载设备的电气规格，您可能需要满足他们的规格。

— 罗伊
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还有一个beta版的太空探索栈：space.stackexchange.com不知道是否有从事该行业工作的人活跃于此。

— Todd Wilcox

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这是显而易见的答案。实际上，该问题值得-1缺乏研究力所能及的帮助，因为它不能使发射提供者毫无疑问地了解有效载荷必须遵守的要求的详尽文档。接地不太可能是“仅靠机翼”设计不能满足要求的唯一方面。

— 克里斯·斯特拉顿

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你应该可能将RPi的接地连接到外壳以进行电气屏蔽。如果有效负载中还有其他实验，您应该从系统工程师那里获得有关EMC问题的一些准则。只是随机地，这是您应该获得的示例（该链接用于CubeSat）。例如，如果在有效载荷的任何部分都涉及光学器件，则除气尤为重要。将有ICD。

如果环境将变得空气稀薄，则必须确保适当的散热设计以散发热量，而又不允许芯片的结温过高，发射期间的G力和振动通常非常严重，因此PCB与外壳之间可能存在相当牢固的热和机械连接。

— 斯佩罗·佩法尼（Spehro Pefhany）
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关于散热的要点！我没考虑过对流和辐射之间的区别。

— –bitsmack

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@bitsmack在参与太空项目之前我还没有意识到这一点，但是您的发射费用越便宜，就越有可能将其放置在不希望出现的位置，直到发射振动发生。

— Spehro Pefhany

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您需要将容器装满土，然后将其连接到电路接地。

不，你没有。如果a）接地不用作电网的返回导体，则b）接地是没有什么特殊意义的。b）不需要确保设备的导电部件相对于地球没有潜在的危险（这很容易造成事故）如果人们被期望站在地球上则很有可能）。

有关如何执行操作的建议-如其他答案中所述，请执行启动供应商告诉您的操作。

— and骨头的人
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对于您的第一段，吸血鬼不是电路。容易犯的错误。

— Yakk

实际上，您需要一条坚固的编织带，该编织带可以很好地粘合到埋在微咸沼泽中的铜管上。ARRL接地手册是接地的良好参考。另外，请参阅国家电气法规。

— richard1941

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我如何在此胶囊中将电子设备接地？

您将其接地到外壳，但是要意识到外壳将“浮动”并可以改变电压，如果外壳是导电的，则对于外壳内部的电子设备没有影响，如果外壳不连续，则可能充电问题。

但是，任何“暴露的电势”都可能存在问题，因为它们会从太空环境（包括等离子体）中收集表面电荷。国际空间站可以将相对于中性电荷的电压更改为-10至25V。因此，如果您没有任何暴露的电位，那么我也不会太担心，如果您在外部有太阳能电池或传感器，则需要考虑净表面电荷。

时空环境是一个令人讨厌的地方，其中包括辐射（太阳和宇宙），等离子体和真空。由于温度，这会给商业电子设备带来问题。真空实际上会腐蚀某些材料（例如PVC），因此确保材料与真空兼容非常重要。电池还需要与真空兼容。大多数IC环氧树脂是真空兼容的，但这需要检查。

旁注：Kapton是兼容真空的，具有宽广的温度范围，非常适合在航天器上使用，它是一种神奇的材料。

在真空中测试您的项目几天以确保其仍然有效也将是有利的。您还需要确保外壳不是通常不允许的气密性（压力容器）。

您还需要确保电子设备的温度在工作温度范围内，因为没有空气可以平衡温度，因此东西可能变得非常热或很冷。

您可能想接触到一个听起来不错的火箭社区，有些学生一直在用火箭发射项目。

— 电压峰值
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电压不是绝对数字。电压是两点之间的电位差。如果您说电压为“ 0V”，则意味着您正在测量的节点与 “接地”的电位相同（节点与地面之间的电位差为0V）。如果您说电压为“ 12V”，则意味着您正在测量的节点的电位比地面高 12伏。再一次，电压是一个差，因此您的参考点（“地”）是任意的。您可以将其放置在电路中的任何位置，这意味着您所测量的任何其他电压都是所选接地点与所测量节点之间的电势差。

— DerStrom8
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在学校里，他们总是将电压称为电位差，而不是电压，并且电压卡住了。便利。

— 与莫妮卡（Monica）进行的轻度比赛

完全是@LightnessRacesinOrbit。准确了解什么是“电压”非常重要。

— DerStrom8

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在我从事的CubeSat项目中，铝结构被用作接地点。每个子系统的接地都与PC104连接器相匹配。

最好与电力系统或项目系统工程师联系。

— Mstfkaratas
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在某种程度上，您可以为地面做些什么，取决于发射的周围规格，您需要检查一下。我以为该实验将独立运行到自由空间中。极有可能，您应将电池的负极端子（我想为）夹紧，以便为合适的金属机箱或实验箱供电5v USB电源，并将其用作参考。任何需要接地的设备都可以连接到机箱。如果您的实验是进行发射，则我认为它在外壳外部有某种天线布置。

— 威尔泰克
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正如许多人所说，此问题已为您解决。项目技术人员将为您提供接地规范。但是，为了帮助您了解发生了什么...。

太空接地的工作方式与汽车接地相同。“底盘”代表接地的电气平面，“负电池柱”（火箭电源的参考电势）连接到其上。这是必要的，因为将我们在现代所理所当然的那些美丽轮胎与沥青相结合，使汽车与传统的“地面”绝缘。

请记住，您的电路在电势差上运行。假设它在1.1v上运行。实际的接地电压和电源电压分别为0v和1.1v或10,000v和10,001.1v都没关系，Rasberry仍然可以工作。

重要的是要记住，将“ 0v”称为接地是一个数学概念，不一定是现实问题。它使数学变得容易，这就是我们假设的原因。只要我们有一种可预测的方式来获得两个引用之间所需的差异，我们就不会在乎这些引用的实际含义。

很久以前，我曾帮助设计Futurebus电路，该电路设计用于卫星。这些芯片包括连接两个平面的电路，以确保一个平面（地或电源）上的瞬态电压也发生在相反的平面上，以确保芯片内部的工作电势差始终相同，从而稳定了在以下环境中芯片的工作：传统的“地球基础”不存在。

这很重要，因为接地层和源极层的薄层电阻以及将芯片连接到世界其他地方的导线的电阻足够大，足以引起平面上电压的局部变化（导致电势差发生变化）。在地球上，您多少有些无视，因为以百万分之一的机会更换芯片可能会失败并不大。空间并不那么宽敞。（请注意，这是很久以前的事情。现代材料科学可能已经不再需要这种级别的偏执狂了。）

— JBH
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这就是为什么即使您俩都在地面上，也能从车门上受到静电冲击的原因。

— 与莫妮卡（Monica）进行的轻度比赛

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@LightnessRacesinOrbit，正确，地面和门的电位可能完全不同。因此，加油站中的指示是在将气体罐加满之前将其置于地面上。

— JBH

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在您的情况下，接地意味着连接到最大可用质量的平均电荷（即火箭的主体而不是地球）。与之相比，这将是接地值参考，其余部分将是电压差。

— 过分注意
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