Autor Wątek: Elektronika w cubesatach  (Przeczytany 1482 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Offline Perhirmor

  • Zarejestrowany
  • *
  • Wiadomości: 3
  • LOXem i ropą! ;)
Elektronika w cubesatach
« dnia: Kwiecień 15, 2018, 16:07 »
Cześć,
należę do studenckiego koła naukowego i szukam osób, które mają wiedzę na temat kabli stosowanych w małych satelitach typu cubesat, działających na niskiej orbicie okołoziemskiej na wysokości około 400 km. Mam kilka pytań odnośnie startu rakiety z tym satelitą, jak i warunków pracy:
-czy należy użyć kabli lepszej jakości, czy wystarczą takie zazwyczaj używane w różnych drobnych układach elektronicznych?
-czy je jakoś zabezpieczać dodatkowo?
-na co najbardziej uważać (miejsca wrażliwe poza końcówkami itd)?
-jaką literaturę polecacie na ten temat (może być po angielsku)?

Pozdrawiam

Offline Neutron

  • Pełny
  • ***
  • Wiadomości: 137
  • We have ignition!
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #1 dnia: Kwiecień 15, 2018, 17:15 »
Cześć!

Czy możesz powiedzieć z jakiego dokładnie koła naukowego jesteś?  :D Jeśli chodzi o cubesaty i akcesoria do nich, to może warto skontaktować się z projektem PW-Sat?

Offline Perhirmor

  • Zarejestrowany
  • *
  • Wiadomości: 3
  • LOXem i ropą! ;)
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #2 dnia: Kwiecień 15, 2018, 17:30 »
KN Integra na AGH, projekt Kraksat; https://www.kraksat.pl/space/


Offline adam.nielek

  • Pełny
  • ***
  • Wiadomości: 121
  • LOXem i ropą! ;)
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #4 dnia: Kwiecień 16, 2018, 19:43 »
Cześć,

Elektronika na orbicie jest naście razy bardziej narażona na różnego rodzaju wydarzenia które mogą indukować niechciany prąd, powodować wyładowania elektrostatyczne a nawet zmieniać wartości pojedynczych bitów pamięci w układach elektronicznych. Bez podzespołów „space grade” cube sat nie będzie działał w kosmosie przez dłuższy czas.

Np wyjście z cienia Ziemi powoduje, że różnica temperatur między naświetloną częścią satelity a tą osłoniętą od Słońca może sięgnąć nawet 400 st C. Przydaje się w generatorach termoelektrycznych jednocześnie wyładowania elektrostatyczne między elementami obudowy potrafią położyć (i położyły) niejedną misję

Hasło w google shielding electronics in space albo szukaj ebook How spaceflight fly, tam jest fajnie wprowadzenie do konstrukcji satelitów.

Offline kanarkusmaximus

  • Administrator
  • *****
  • Wiadomości: 17940
  • Ja z tym nie mam nic wspólnego!
    • Kosmonauta.net
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #5 dnia: Kwiecień 16, 2018, 20:50 »
Adamie, tak na wszelki wypadek warto dodać, że wiele cubesatów leci i tak na "zwykłych" komponentach, w tym i okablowaniu, gdyż misje są planowane na dość krótko. Inna sprawa, że wiele z nich od samego początku w ogóle nie działa.

Ciekawe ile cubesatów zostało zbudowanych w formie bardziej "odpornej".

Offline thing91

  • Zarejestrowany
  • *
  • Wiadomości: 2
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #6 dnia: Kwiecień 17, 2018, 08:20 »
Witajcie, jako ciekawostka i komentarz do:
Bez podzespołów „space grade” cube sat nie będzie działał w kosmosie przez dłuższy czas.


dodam ten link: https://www.youtube.com/watch?v=N5faA2MZ6jY. Nie potwierdzałem tej informacji o dublowaniu układów w innych źródłach, ale brzmi to prawdopodobnie.

Może ktoś coś więcej wie?

Offline kanarkusmaximus

  • Administrator
  • *****
  • Wiadomości: 17940
  • Ja z tym nie mam nic wspólnego!
    • Kosmonauta.net
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #7 dnia: Kwiecień 17, 2018, 10:53 »
Hmm, czy ten filmik jest przydatny dla Cubesatów? :)

Offline adam.nielek

  • Pełny
  • ***
  • Wiadomości: 121
  • LOXem i ropą! ;)
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #8 dnia: Kwiecień 17, 2018, 11:15 »
Redundancja bo tak się fachowo określa używanie podzespołów i ich zapasowych egzemplarzy to sprawdzony sposób na unikanie kłopotów w kosmosie. Na Ziemi też się to sprawdza, na takim okręcie podwodnym części zapasowych jest tyle, że z powodzeniem dałoby się zbudować drugą jednostkę. Też z punktu widzenia oprogramowania to spore zabezpieczenie przed nieprzewidywalnym zachowaniem programu.

Offline Perhirmor

  • Zarejestrowany
  • *
  • Wiadomości: 3
  • LOXem i ropą! ;)
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #9 dnia: Maj 08, 2018, 04:30 »
Dzięki!

Offline ra.v.g

  • Zarejestrowany
  • *
  • Wiadomości: 1
  • LOXem i ropą! ;)
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #10 dnia: Lipiec 24, 2018, 10:27 »
Trochę spóźnione ale może sie przyda  ;)

jakość kabli:

to zależy według jakiej specyfikacji budujecie cubesata, podstawowa CubeSat Design Specification Rev13 nic nie wspomina o jakości kabli. Dowolność  w tym zakresie może być zawężona jeżeli np główny ładunek podczas wyniesienia jest wrażliwy na zanieczyszczenia etc, ale typowo wystarczą nisko-gazujące kable np polimidowe. Zresztą bake-out w komorze próżniowej załatwi sprawę. Raczej upewniłbym się że masz odpowiednie przekroje kabli względem obciążeń prądowych i ekranowanie tam gdzie istnieje ryzyko siania / zbierania EMI.

zabezpieczenia / miejsca wrażliwe:

kabel nie może "wisieć" na  wtyczce (grozi wyjęciem wtyczki lub urwaniem przewodu) ani na punkcie lutowniczym (urwanie przewodu) zatem musi być podwiązany lub klejony z zachowaniem  delikatnego luzu (strain relief), nadmiar przewodu też nie powinien swobodnie się walać po cuebsacie :) (przetercie = zwarcie)

literatura:

https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nasa_csli_cubesat_101_508.pdf

https://www.copernicus-masters.com/wp-content/uploads/2017/03/IOD_CubeSat_ECSS_Eng_Tailoring_Iss1_Rev3.pdf

pozdrawiam
ra.v.g

Offline kanarkusmaximus

  • Administrator
  • *****
  • Wiadomości: 17940
  • Ja z tym nie mam nic wspólnego!
    • Kosmonauta.net
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #11 dnia: Lipiec 24, 2018, 21:41 »
Bardzo fajne podsumowanie - dzięki serdeczne i witamy na forum! :)

Offline pkuligowski

  • Zarejestrowany
  • *
  • Wiadomości: 6
  • Piotr Kuligowski
    • PW-Sat2
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #12 dnia: Sierpień 02, 2018, 14:54 »
Dorzucę kilka groszy od strony PW-Sat2. KrakSat zapewne jest już w trakcie lub po integracji. Mam nadzieję, że komuś w przyszłości się to przyda :)

1. Przewody
Trochę zastanawialiśmy się nad tym. Wniosek jest taki, że najprościej i najtaniej jest kupić przewody w izolacji PTFE.

Unikamy w ten sposób wiele problemów, np.: odgazowanie, teflon nie pęka przy niskich temperaturach, przewody nie sztywnieją tak bardzo jak inne (np. PVC jest porażką w tej kwestii). Nawet, jeśli ktoś w przyszłości zapyta o listę materiałową, to nie będzie problemów z powodu izolacji przewodów.

My korzystaliśmy z tych przewodów:
- http://pl.farnell.com/brand-rex/spc00441a006-25m/wire-ptfe-a-yellow-7-0-12mm-25m/dp/1183984
Takie przewody były zarówno w symulatorze strukturalno-termicznym, EMie i na FMie.

Przeprowadziliśmy kilka prostych testów na tych (i paru innych) przewodach, np. wkładaliśmy przewody do suchego lodu i mierzyliśmy siłę, z jaką trzeba zgiąć przewód. Jest to ważne w przypadku przewodów do połączeń, które nie są sztywne, czyli przewody idące do otwieranych paneli.

Przewody o tym samym AWG mogą mieć różną grubość izolacji i o tym trzeba pamiętać. Może się, np. okazać, że izolacja nie wchodzi do zaciskanego pinu (w przypadku wtyczek M-80 od Harwina ma to znaczenie) albo wchodzi, tylko ciężko. Trzeba po prostu przeprowadzić kilka prób zaciśnięć na zniszczenie. Po zaciśnięciu takie próbne piny trzeba spróbować wyrwać i rozciąć ostrymi szczypkami. Jeśli izolacja wyłazi z zaciśniętej wtyczki, to trzeba szukać przewodu z cieńszą izolacją. Oczywiście przycinanie przewodów nie może odbywać się za pomocą byle-szczypek :)

Na pokładzie mamy dokładnie te przewody o grubościach AWG28 i AWG24 (i dwóch kolorach: pomarańczowy i biały), w zależności od obciążenia. Dobieranie grubości przewodu do płynącego prądu wydaje się proste ale nie jest. Wszystko zależy gdzie ten przewód jest przypięty i czy dookoła są inne przewody, które wydzielają jakąś moc. Dla tak prostego systemu najlepiej jest uprościć wszystko tak bardzo, jak się da i popatrzeć w tę tabelkę:
https://en.wikipedia.org/wiki/American_wire_gauge
A dokładniej na kolumnę "Ampacity,[8] at 20 °C insulation material temperature rating..." dla 60°C i podzielić sobie ten prąd przez 3-5 i gotowe. Oczywiście jeśli robicie tym przewodem uzwojenia, to trzeba głębiej tę sprawę zbadać.

Kolor przewodu też może mieć znaczenie :) Biały przewód i czarny mogą dać różne wyniki przy symulacjach termicznych. Jeśli nie przepuszczacie jakichś grubych amperów przez cienkie przewody, to nie ma się co nad tym zastanawiać.

2. Wtyczki i zabezpieczanie ich
My używaliśmy złączy Harwin z serii M80 i one miały metalowe "uszka", które działały jak zamki i blokowały wtyczkę w gniazdku. Oczywiście zamki zabezpieczyliśmy klejem.
Same przewody nie "wisiały" na wtyczkach, tylko te przewody zawsze gdzieś były przyczepione. Dobrze tę sprawę wyjaśnił @ra.v.g. Dokładnie, chodzi o "stress/strain relief". W naszym przypadku przewody wiązaliśmy linką poliestrową, zabezpieczoną klejem na węzłach + termokurczki w miejscach, gdzie przewód mógł trzeć o ostre krawędzie struktury.

3. Inne rzeczy okołoprzewodowe
Z przewodami w parze często idą termokurczki oraz coś czym możemy przytwierdzić przewód do struktury.

W przypadku termokurczek najlepiej jest używać termokurczek z ETFE/PTFE (przezroczyste). Te same powodu, co w przypadku PTFE dla przewodów. Przykłady:
http://pl.farnell.com/w/c/kable-przewody-i-zestawy-kablowe/zarzadzanie-kablami/termokurczliwe/prl/wyniki?st=Ptfe

Przewody można przytwierdzić za pomoca opasek zaciskowych z ETFE/PTFE. Przykład:
https://www.elfadistrelec.pl/search?q=etfe+opaska

Oraz mój ulubiony sposób mocowania przewodów do struktury: Nylon/Polyester/Teflon lacing tape:
http://products.consolidatedcordage.com/category/electrical-products-braided-lacing-electrical-tape
Tutaj jest opisane bardzo obrazowo jak wiązać przewody taką linką: https://prod.nais.nasa.gov/eps/eps_data/145968-OTHER-002-006.pdf
Od rozdziału: 9. FORMING WIRES INTO CABLES AND HARNESSES
Zajmuje to bardzo mało miejsca, jest lekkie i proste w użyciu. Każdy grubszy węzeł trzeba usztywnić klejem lub conformal coating'iem (np. Nusil 1152).

Do tego oczywiście klej. W naszym wypadku był to 3M Scotch-Weld 2216 w wersji EC.

Do mocowania różnych rzeczy nie zaleca się kaptonu z silikonowym klejem, tylko z akrylowym. Jeśli coś nie trzeba mocować kaptonem, to lepiej tego nie robić i użyć którąś z powyższych metod.


Offline pkuligowski

  • Zarejestrowany
  • *
  • Wiadomości: 6
  • Piotr Kuligowski
    • PW-Sat2
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #13 dnia: Sierpień 02, 2018, 15:24 »
Jeszcze chciałbym się odnieść do propozycji przewodów od @kanarkusmaximus:
- http://www.axon-cable.com/publications/ESCC_qualified_products.pdf

Przewody z kwalifikacją ESCC od Axon'a są bardzo dobre, jeśli chodzi o parametry i idealne w kosmos. Problem z nimi jest taki, że trudno je dostać w rozsądnych ilościach za rozsądną cenę. Najmniejsza rolka wystarczyła by na okablowanie dziesięciu cubesatów :) A za cenę takiej rolki moglibyśmy kupić zapasowy podsystem.

Również nie warto się wzorować na wymaganiach ESA odnośnie harness'u. W większości te wymagania są nieaplikowalne do cubesatów. Warto to przeczytać ale chwilę później trzeba zapomnieć, bo budżet projektu sprowadza na Ziemię :)

Offline kanarkusmaximus

  • Administrator
  • *****
  • Wiadomości: 17940
  • Ja z tym nie mam nic wspólnego!
    • Kosmonauta.net
Odp: Elektronika w cubesatach
« Odpowiedź #14 dnia: Sierpień 02, 2018, 15:26 »
Dzięki serdeczne za szczegółowe wypowiedzi! :)

Ile mniej więcej okablowania jest użyte w typowej misji CubeSat?