|
V tomto tématu bychom mohli diskutovat o detailech tzv. "tvrdého jádra" naší družice. Tento systém by měl sloužit k tomu, aby bylo zajištěno základní povelování a přenos informací o stavu družice i při selhání "užitečného zatížení", nebo (COTS) "experimentů". Je možné, že na prvním exempláři naší družice bude jen "tvrdé jádro" (a nic jiného). O to je to důležitější systém.
Do "tvrdého jádra" zatím zahrnuji:
- napájecí zdroj (fotovoltaika, akumulátor, stabilizace, ...)
- základní komunikaci (radiomaják, telemetrie, povelový přijímač, ...)
- spolehlivý řídicí systém (zpracování signálů ze senzorů, ovládání komunikace a ostatních dílů, ...)
Hlavním požadavkem na "tvrdé jádro" je SPOLEHLIVOST a odolnost vůči poruchám (pokud možno i proti radiaci). Návrh jak toho dosáhnout, nechám na lidech s praktickými zkušenostmi, kteří se do týmu přihlásili.
Dnes toto téma otevírám proto, že se mi ozvali další dva lidé s dotazy, na které zatím neznám odpověď. Oba se týkají napájecího zdroje.
Jan Krejčí píše:
-------------
<i>jsem schopny zkonstruovat zdroj pro vasi druzici, pokud
budete chtit detailni navrh zaslete mi tyto parametry:
tvar a velikost fotovoltaiky
velikost, tvar, vaha a dalsi pozadavky na aku (samovibijeni, typ atd
predpokladam ze nejvhodnejsi budou clanky LiIon, LiPol)
zvlneni na 12V, 5V a 3,8V
typ, pocet a umisteni konektoru
pokud jsou nejake dalsi pozadavky na zdroj tak je prosim pripiste</i>
-------------
Pokusme se tedy definovat co nejpodrobněji naše požadavky na napájecí zdroj. Máme zřejmě šanci získat jeho kvalitní návrh.
Druhý kontakt je ze známé firmy Solartec. Radim Bařinka napsal:
-------------
<i>Zaujaly nás vaše informace o připravované amatérské družici. Naše společnost Solartec vyrábí solární články na bázi monokrystalického křemíku – www.solartec.cz. Naše solární články byly využity pro napájení české družice Mimosa. Mám zato, že bychom byli schopni připravit solární panel i pro vaši družici. Podobu konstrukce panýlku, elektronické části a další bude vhodné konzultovat osobně.</i>
-------------
I v tomto případě tedy máme přinejmenším šanci získat rady od odborníků. Využijme toho, definujme své požadavky a nechme si doporučit vhodné řešení.
Odváží se někdo a pustí se do toho? |
|
Co se týče napájecího zdroje 12V, 5V, 3.8V, již jsem zde zmiňoval že osobně nevím proč byl vybrán zrovna takový zdroj. Dle mého současného názoru bude nejvhodnější napájet obvody družice přímo z akumulátorů jedním jednotným napětím někde mezi 3 až 5 Volt pokud to jen trochu bude možné, viz návrh na PHP projektu. Snad by zdroj o 3 různých napětích měl smysl v případě použití PC na družici.
Co se týče solárních článků, my jsme již objednali od našeho dodavatele multikrystalické určené přímo kosmické aplikace. Ale nabídky od fy. Solartec by asi bylo škoda nevyužít. |
|
| Ještě jsem se koukal po bateriích a na stránkách Bateria Slaný se chlubí tím, že jejich baterie jsou určeny pro náročné podmínky, jako je kosmické sond atd. Možná by stálo za to je v rámci tvrdého jádra oslovit ... |
|
Vícenapěťový zdroj v "poptávce" jsem takto definoval proto, aby byl univerzálně použitelný jak pro "tvrdé jádro", tak pro případné "experimenty" s PDA, digitálním fotoaparátem, atd.
Pro jistotu tady ještě sumarizuji návrhy, týkající se "tvrdého jádra":
- zařízení EMP-Centauri spojující v sobě zdroj, radiomaják, komunikaci i základní řízení (na bázi nRF9E5)
- návrh P.O. na řídící počítač na bázi 80C32E (Radiation Tolerant)
- Wartexův návrh na řídicí systém
- obecnější návrhy Davida Kučery na řídicí systém z military součástek
- SW pro návrh a simulaci elektroniky (D.Kučera)
- nabídka Jana Krejčího na konstrukci napájecího zdroje (podle definovaných parametrů)
- nabídka firmy Solartec na pomoc při dodávce solárních článků
- nabídka testování ve vakuové komoře a při různé radiaci
- nabídka konzultací, rad a připomínek od několika lidí
Je zřejmě třeba ještě nalézt optimální způsob komunikace uvnitř tohoto (zatím virtuálního) týmu. Možná to nějaký čas potrvá, ale v podstatě není proč spěchat :-)
Domnívám se, že je obtížné udělat optimální návrh "od stolu", a asi bude třeba poměrně hodně experimentovat a podle výsledků (pozemních) experimentů případně upravovat konstrukci (nebo ji kvalifikovat pro letový kus). Nebojme se tedy zatím jednoduchých (a levných) konstrukcí, se kterými budeme moci bez obav experimentovat :-) |
| 23.4.2004 - 15:27 - Rosťa | |
|
Dodatek:
Fotočlánky:
- musí existovat řízení a mechanismus natáčení solárních článků pro zajištění optimální polohy.
- dimenzování primárně cca o 30 % vyšší dodávku energie pro zajištění životních funkcí, z hlediska stárnutí, degradace a případné nedokonalosti nastavení optimální polohy.
Radiace
- výběr odolných součástek (seznam ESA), prvky - konektory apod. nesmí obsahovat antimon, který sublimuje a tím zpravidla vytváří zkraty;
- stavba korpusu (tloušťka);
- v případě CCD chipu (snímkování povrchu)zvážit nutnost krytky pro zamezení dopadu vysokoenergetických částic během navedení na oběžnou dráhu |
|
Kontra dodatek:
- natáčení panelů není třeba, naopak je třeba počítat s průměrným výkonem ze článku při 45proc. natočení. Natáčení je totiž nesmírně nespolehlivá záležitost (a obecně jakákoliv pohyblivá část). Proto jsem proti aby bylo součástí tvrdého jádra.
|
|
Výše uvedenými připomínkami se vážně zabýváme a pokoušíme se je brát v úvahu.
Pro Rosťu upřesňuji, že primárně vycházíme z konceptu CubeSat ( http://cubesat.calpoly.edu/ ), kde jsou mimo jiné popsány i základní požadavky na konstrukci.
Řada různých CubeSatů už byla postavena a vypuštěna studentskými týmy po celém světě. Řada z nich i fungovala (řada také nefungovala). Solární články mají obvykle po celém povrchu a nepohybují s nimi. Korpus je obecně hliníkový. Součástky jsou nejrůznější. Měly už i funkční CCD snímače (bez krytky), které skutečně předaly na Zemi pořízené snímky.
Proto se domníváme, že stavba nanodružice je i v amatérských podmínkách obecně možná. Musíme to ale ověřit experimentálně :-)[Upraveno 23.4.2004 poslal ales] |
| 23.4.2004 - 17:18 - Rosťa | |
|
Tím, že jsou solární články nepohyblivé, v případě nemožnosti natáčení satelitu za sluncem (zajímavý problém:-)), bych navrhl spíše 20 % až 25 % z max. výkonu pro zajištění funkčnosti družice (výpočet dráhy, doby a různé intenzity osvětlení a nejhorší možný případ natočení satelitu za zdrojem solární energie).
V každém případě není na škodu provést simulaci v reálné velikosti:-)). Což je první krok ke zjištění opravdu REALISTICKÉHO přísunu energie.
Než navrhovanou pojistku, spíše omezovač proudu s řídicí jednotkou - inteligentní vypínání jednotlivých modulů v případě kritických situací. Napájení by mělo být obnovitelné jak automaticky tak i "ručně" ze Země. |
|
| Simulace je zaklad, souhlasim s Rostou. 600km polarni draha, kruhova. Prubeh osvetleni telesa, prikon z jednotlivych clanku v pripade pouziti magneticke stabilizace. |
| 24.4.2004 - 20:21 - Rosťa | |
|
Takže máme důležitý dílčí projekt (subprojekt:-):
Výpočet příkonu solárních článků pikodružice při konkrétní oběžné dráze pikodružice v průběhu cca 3 roků + SIMULACE.
Tohle určitě bude zajímat všechny, takže se jedná o vynikající know-how pro mezinárodní spolupráci:-))
Kdo se hlásí k realizaci? |
|
Simulace je užitečná, naprosto souhlasím.
Předpokládám, že k realizaci se hlásí především navrhovatel :-)
Osobně se snažím pro základní přehled vystačit s odhadem (a rezervou). Vychází mi, že při kolmé poloze článků 10x10cm s účinností 15%, je výkon při osvětlení Sluncem cca 2W (v kosmu u Země, na Zemi cca 1W). V každé jiné poloze krychle by výkon snad měl být větší (až o 40%). Na LEO by osvětlení Sluncem mělo prakticky vždy přesahovat 50% celkové doby letu. Průměrný příkon CubeSatu by tedy neměl překročit 1W (maximální krátkodobý příkon je omezen jen vlastnostmi akumulátoru). Degradace výkonu by po třech letech provozu snad neměla přesáhnout 30% původní hodnoty.
Tak se (Wartexi a Rosťo) pusťte do simulace! Těším se na výsledky a jejich srovnání s mými odhady.
Já se také hlásím k simulaci, ale budu simulovat manévrování sluneční plachetnice :-) |
|
Souhlasím s Alešem, zhruba stejné výsledky používám ve svých úvahách i já. Ovšem předpokládá to, že sluneční kolektory jsou schopny pracovat stejně i pod více jak 45stup. sklonem a tím si nejsem jistý ... Jinak pomocí slun. kolektorů seskupených do krychle se dá velmi snadno určit rotace naší družice - takže máme o jeden sensor méně |
|
Reakce na schema Mariana Vani:
Letmo jsem to zkouknul a mám k tomu tyto výhrady:
a) myslím že 4násobná záloha je přehnaná, dle mého stačí dvounásobná, resp. bych raději viděl točení řídících jednotek a vysílacích jednotek po 48 hodinách s překryvem 24hodin, takže by došlo během 4 dní ke všem možným variantám spojení se signalizací do radiomajáku, která varianta propojení je funkční... 00,01,11,10,...
(přepínání vypnutím napájení?)
b) chybí mi ve schematu resetovací obvod, který by resetoval po cca.12hodinách řídicí jednotku a i vysílače ? .. (ale ne přepínací obvod)
c) bylo by vhodné schema rozšířit o uvažovanou sběrnici pro "vědecké" experimenty, jak navrhoval Aleš, ale já bych to viděl na max. 2 D I/O. 1x A I/O + 1x RS-232 (resp. jinou prům sběrnici - RS485?) na 115200 s 4kB oknem uvnitř řídicí jednotky pro zápis přijatých zpráv (z této vyrovnávací paměti by pak byly vysílány ven). Samozřejmě je nutné vyřešit chráněné napájení a odpojování experimentů ...
d) k radioamatérské části se neumím kvalitně vyjádřit, neb jsem "konzument", nikoliv bastlíř.
Doufám, že mé poznámky pomohou.
Véna |
|
Díky za připomínky. Ještě ke slunečním kolektorům, výkon ze slunečních kolektorů je v podstatě přímo úměrný ploše kolektorů krát cosinus sklonu roviny kolektorů, pro úhel 45° bude tedy příkon asi 1.4 krát nižší. Toto neplatí pro úhly menší než asi 20° neboť pak se již ve zvýšené míře projevuje větší odrazivost kolektorů pro sluneční záření pro tyto úhly.
Co se týče schematu radiové části, to přepínání pomocí relé nebude určitě vhodné jak jsem již také pochopil. V podstatě co může zůstat zapnuto by mělo zůstat zapnuto pokud to minimálně "žere" příkon, nejvíce chyb v napájecích částech u kosmických sond nastává právě při zapínání příkonu pro danou část. Také paměti by měly zůstat trvale pod napájením bez možnosti odpojení příkonu. U koncových zesilovačů to bohužel není možné, ty žerou příliš a tak budou muset být připojeny k napájení jen v okamžicích vysílání. Takže schema poopravím ale počítám s tím že řídící jednotky a transceivery budou napájeny trvale. Budou resetovány řekněme každých dvanáct hodin pomocí resetovacích obvodů. 4 násobná záloha mi nepřijde přehnaná, používá se to u kosmických sond a hmotnost družice se tím zvýší pranepatrně, maximálně o desetiny procenta.
Sběrnice naznačené na schématu budou obsahovat minimálně 8 digitálních linek (včetně RS232) a 4 analogové (A/D převodník) plus 4 SPI linky. To je dáno vlastnostmi obvodů nRF9E5 a nRF24E1. AD převodník umí přenášet data rychlostí až 100 ksps, sériový interface u obvodů nRF dokáže maximálně 57.6Kbaudů/s v asynchroním (plný duplex) režimu při 16 MHz CPU. V praxi si myslím že by měly stačit nižší rychlosti. Každopádně s připojením nějakého vědeckého experimentu počítáme. |
|
Na schůzce v Praze 27.11. dopoledne předpokládám, že bychom se měli sejít v této sestavě:
Jiří Beran
Pavel Mochura
Marian Váňa
Václav Turjanica
Martin Cupák
Robert Pačanda
David Kučera
Václav Maixner
Pokud jsem na někoho zapoměl nebo se hlásí někdo další, dejte tady prosím
vědět.
Díky
|
|
Mrzi me, ze se nemuzu zucasnit.. 
Jinak sem dal do projektu navrh seriove sbernice. Je to navrh jednoducheho oddelovace sbernice a zarizeni. Jedna se o seriovou linku. Muze se pripojit primo na seriovy kanal u procesoru. Predpoklada half-duplex a centralni povolovani vysilani pro dane zarizeni. Dalsim predpokladem jsou minimalne dve nezavisle zbernice v druzici - kdyby u jedne kleklo rizeni. Rizeni je HW pomoci 74hc138 demultiplexeru. |
|
citace:
Jinak sem dal do projektu navrh seriove sbernice.
Kde to tam je? Nemohu to najít.
Je třeba zadat pro přístup k souboru "Group". |
| 22.11.2004 - 09:26 - Anonym | |
|
[quote
Kde to tam je? Nemohu to najít.
Je třeba zadat pro přístup k souboru "Group".
Chybicka se vloudi. Uz by to melo byt v souborech... |
|
Něco málo co by mohlo pomoci při stavbě jsem našel na webu:
vysílač: MC33493/D- Volitelná frekvenční pásma: 315-434 MHz a
868-928MHz
Modulace OOK a FSK
Nastavitelný výstupní výkon
Plně integrovaný VCO (napětím řízený oscilátor)
Napájecí napětí 1.9-3.6V
Velmi malý klidový proud (v režimu Standby) 0.1nA
při teplotě 25oC
Automatické vypnutí při nízkém napětí
Výstup hodin pro mikrokontrolér.
Rozsah pracovních teplot -40 až 125 oC
Minimum externích součástek
Typické aplikace odpovídají standardu ETSI
magnetometr: http://www.magneticsensors.com/magnetometers.html
radiomaják: http://radiolocation.tripod.com/
mikroprocesor (počítač) : RCM2000
____________________
Petr Stejskal alias Neil |
|
| magnetometry a gyroskopy: www.seapraha.cz ____________________
Petr Stejskal alias Neil |
|
počítač: http://www.edic.cz/
počítač RCM2000 byl už na družici použit v USA. ____________________
Petr Stejskal alias Neil |
|
citace:
počítač: http://www.edic.cz/
počítač RCM2000 byl už na družici použit v USA.
Rabbit neni spatny CPU.
V soucasne dobe je elektronika satelitu rozdelena do palubnich modulu a kazdy garant musi posoudit, zda prave tento typ je vhodny pro jeho modul. |
