Zápis ze schůzky 27.11.2004 Dne 27.11.2004 proběhlo v Praze setkání zájemců o stavbu amatérského satelitu pod názvem schůzka tvrdého jádra Zúčastnění: Marian Váňa info@emp-centauri.cz Martin Cupák Martin.Cupak@seznam.cz David Kučera david@cybertex.org Michal Pokorný mpokorny@emp-centauri.cz Václav Turjanica V.Turjanica@seznam.cz Pavel Mochura vyvoj1@emp-centauri.cz Robert Švarc robert.svarc@centrum.cz Václav Maixner vaclav.maixner@cdtel.cz Jiří Beran bery@bery.biz Pepa Vondrák pepa_v@email.cz Robert Pačanda bob518@seznam.cz Probírané otázky a některé závěry: 1) Citlivá měření: Za citlivá měření jsou považována měření (vektoru) akcelerace, (vektoru) magnetické indukce a případných signálů ze slunečních čidel. Za tímto účelem bude existovat modul s patřičnými zesilovači a vícebitovým převodníkem. Modul prozatím bude obsahovat i CPU. V nějakých dalších etapách není vyloučeno, že jednoduchá činnost použitého CPU bude nahrazena hlavním počítačem. 2) Datová sběrnice: Dohodli jsme se, že bude existovat hlavní a záložní sběrnice. Obě sběrnice budou sériové. Hlavní sběrnice bude mít hvězdicovitou strukturu a bude využívat standardní UART. Uprostřed bude hlavní počítač a ten bude ve stanoveném cyklu dotazovat ostatní moduly. Záložní sběrnice bude typu I2C. Předpokládá se možnost využití více MASTER obvodů jako záloha pro případný výpadek hlavního a záložního počítače. 3) Napájecí napětí: Shodli jsme se, že moduly by měly využívat 3 Voltové napájení. Prozatím existuje neupřesněné rozmezí 3 až 4 Volty. 4) Energetické špičky: Ano budou existovat jednorázové a opakované. Za jednorázové špičky je považován třeba manévr odaretování antén, který bude v ideálním případě proveden jen jednou. Opakované špičky může způsobovat činnost některého modulu periodicky s normálním provozem. Je třeba počítat, že v případě poruchy baterií kryjících tyto energetické špičky, modul musí přejít do energeticky úsporného nebo havarijního režimu. 5) Odaretovací systémy: Hlavně při inicializaci bude potřeba některé funkční jednotky odaretovat. Byl zmíněn příklad antény, kdy přepálením vlákna by se původně smotaná anténa svou pružností rozbalí. Prozatím se zavrhovaly motory a jiné pohony.
6) Povrch družice: a. sluneční články zdroj energie b. sluneční čidla? malá plocha, jiná spektrální oblast, určení polohy Slunce vůči družici c. antény d. tether e. foťák f. čidla teploty Tyto výše uvedené jednotky vyžadují mechanické upevnění na povrchu a kabeláž v podpovrchové vrstvě. 7) Vysílače Pro vysílače jsou předpokládána pásma 2m (137 nebo 145 MHz) a 13 cm (2.2 nebo 2.4 GHz). Antény (i přijímačové) by předběžně měly být umístěny na opačné straně kostky, než z které bude vysunut tether. Provedení antén dosud nebylo stanoveno, je však preferována kruhová levotočivá polarizace. a. Datový vysílač v pásmu 13cm obsahující čip NRF24E1 i. přenos prakticky téže informace jako MAJÁK ii. přenos případné fotografie Používá kódování Reed-Solomon, Viterbi, prokládání. Kódy zatím zmíněny, avšak dopodrobna nerozebráno. iii. Předběžně je počítáno, že vysílač bude přeladitelný. iv. Počítá se s možností změny firmware pro NRF24E1 ze Země b. Telemetrický vysílač = MAJÁK MAJÁK bude vysílat základní telemetrická data. Bude mít pevný rámec. Pravděpodobně bude mít méně zabezpečená data proti chybám přenosu. Maják bude vysílat na pevné frekvenci. Pro amatérskou verzi byla navržena frekvence 145.832 MHz. O typu modulace a rychlosti dosud nebylo rozhodnuto. 8) Přijímače Pro přijímače jsou předpokládána pásma 70cm (137 nebo 145 MHz) a 13 cm (2.2 nebo 2.4 GHz). Přijímače by měly být schopny poskytnout informaci o síle signálu a přesnosti naladění pozemského vysílače do středu propustného pásma filtru v přijímači. Tyto údaje budou součástí telemetrie. a. hlavní přijímač povelů v pásmu 70 cm Pracovní frekvenci předpokládáme pevnou (amat. verze 435.320 MHz). Druh modulace dosud nebyl stanoven. b. záložní přijímač povelů v pásmu 13 cm Měl by být využit přijímač obsažený v čipu NRF24E1 použitém jako datový vysílač. Předběžně je počítáno, že přijímač bude přeladitelný. Upload operačního systému by měl být možný z obou přijímačů. Pokud bude součástí přijímače mikrokontrolér, mohla by na jeho výstupu být dekódovaná data a kontrolér přijímače by měl být samostatně schopen rozpoznat alespoň povel restart. c. GPS přijímač: Byl uveden jako možnost, jak zjišťovat polohu družice. Po energetické, hmotnostní a rozměrové stránce nebyl zatím odmítnut. Nevýhodou je nutnost speciálního softwaru, který umožní použití GPS při velkých rychlostech. Pro tuto nevýhodu bude pravděpodobně zavržen. Dále jsme se pokusili stanovit jednotlivé moduly obsažené v družici. Které moduly spolu budou komunikovat a kolik byte bude třeba přenést.
MODULY: 1) Modul Zdroje David Kučera a. nabíjení a provoz baterií b. teplota baterií c. napětí baterií d. informace o počtu cyklů nabití a vybití e. proudy do připojených bloků f. % nabití aktuální stav g. připojení a odpojení vybraných bloků k napájecí síti generuje cca 32 Byte komunikuje s hlavním počítačem 2) Modul měření a. akcelerace tři osy, cca 6 byte dat, předá hlavnímu počítači. b. magnetické pole tři osy, cca 6 byte dat, předá hlavnímu počítači. c. teplota čidla na stěnách i uvnitř, osmibitové rozlišení d. sluneční čidla e. infračidla pro detekci Země Blok MĚŘENÍ by mohl obsahovat nějaký typ paměti, kam by se ukládala historie naměřených dat alespoň pro jeden oblet zpátky. Odhadujeme, že aktuální data by mohla zabrat cca 128 Bytu. 3) MODUL vysílače 145 MHz - Majáku 4) MODUL vysílače 2,4 GHz 5) Modul přijímače hlavní a. přijímá zprávu (povel) cca 8 byte b. Viterbi, Reed Solomon kódovaní, prokládání c. přeladitelnost = ne 6) Modul přijímače záložní pravděpodobně totéž co hlavní, akorát v jiném pásmu. 7) EXPERIMENT - TETHER a. Teplota tetheru (vodiče) ve dvou místech b. Teplota kontaktorů na obou koncích tetheru c. proud tetherem d. proudy iontů v kontaktorech (dvě místa) e. napájecí napětí f. detektor hustoty plazmatu 8) Blok STABILIZACE POLOHY Aktivní stabilizace polohy družice pomocí tří cívek. Do cívek se bude přivádět proud a vzniklé magnetické pole bude interagovat s magnetickým polem Země. Velikost proudu bude pravděpodobně konstantní nebo nastavitelná jen v hrubých rozsazích. Potřebného impulsu se dosáhne sepnutím na příslušnou dobu. Parametry (proud, doba) dodá pravděpodobně hlavní počítač, nebo budou uploadovány ze Země.
9) Hlavní CPU a. poloha stanovení aktuální polohy a pohybového vektoru b. spočítat potřebnou reakci pro blok STABILIZACE, pokud je to potřeba c. spolu s modulem STABILIZACE provést regulační zásah d. focení foťákem, zabezpečit data proti chybám a transportovat je na Zemi e. dodávat pro MAJÁK aktuální naměřená data f. zapínání a vypínání některých spotřebičů pošle povel do modulu ZDROJ g. vykonání přijatého povelu h. příjem jiných dat? upload firmware? i. zpracovat data poskytnutá ostatními jednotkami například modulem MĚŘENÍ. j. rozhodnout o verzi programu normální, šetřící energii, havarijní a testovací. 10) Záložní CPU a. Hlídá činnost hlavního CPU, je připraven převzít plně jeho úlohu, pokud by bylo potřeba b. pokud v textu byl uveden hlavní CPU, automaticky se předpokládá i záložní CPU. 11) TABULE Byl nastíněn princip společné části paměťového prostoru. Pracovní název je TABULE. Do tohoto prostoru by se ukládala především ta data, která mají být odvysílána MAJÁČKEM na Zemi. Prostor by byl rozdělen na dvě banky. Do jedné banky by se zapisovalo a z druhé četlo. Po skončení vyčítacího cyklu by se banky prohodily. Pravděpodobně bude sdruženo s modulem MAJÁKU. 12) DALŠÍ KROKY Všichni promyslí důsledky, výhody a rizika vybraného řešení hlavní a záložní komunikační struktury (vnitřní). Výsledkem by měl být seznam věcí (dějů, událostí...), které bude nutno ošetřit nebo ověřit při testech. Všichni si budou zapisovat typy a velikost dat, které by se měly ukládat do tabule, nebo přenášet mezi moduly. Seznam dodají před další schůzkou. Michal Pokorný, Václav Turjanica a Pavel Mochura dále rozpracují vysílač a přijímač v pásmu 13 cm. Ověří také použitelnost čipu NRF24E1 v pásmu 2.2 GHz. Robert Pačanda a Robert Švarc dále rozpracují 2m maják telemetrie a připraví návrh řešení hlavního povelového přijímače (70 cm). Marian Váňa rozpracuje požadavky na řízení a sběr dat z tetheru včetně předpokládaného objemu a četnosti řídících a měřených dat. U měřených dat zjistí i požadovanou přesnost (rozlišení). Požádáme někoho z účastníků druhého setkání o rozpracování podkladů (četnost měření...) a požadavky (zjištění potřebného výpočetního výkonu...) pro studii řešení magnetometru s on board vyhodnocením dat v hlavním počítači (matematický model magnetického pole Země). Příští schůzka byla předběžně domluvena na leden 2005. Zapsali: R. Pačanda a R.Švarc 28.11.2004 Přečetli a korekce provedli: Martin Cupák, Marian Váňa. 29.11.2004