Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- projekte:molnija:servicemodul [2016/04/23 22:14] – jan
+++ projekte:molnija:servicemodul [2017/06/24 19:27] (aktuell) – [Stromversorgung MSM] sev
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 **Aufgaben:**
-  * Mechanisches Grundgerüst (mechanische und elektrische Anbindung der Experimentmodule)
+  * Bereitstellung von standardisierten Schnittstellen zu zwei Experimenten, inkl.
-  * Schnittstelle zu den Experimenten (seriell)
+    * Spannungsversorgung
-  * Stromversorgung für die Experimente (geregelte Spannung aus dem Akku)
+    * Datenschnittstelle
-  * Messung von Health-Telemetrie (Temperatur intern, Spannung, Strom?)
+    * diskrete Telemetrie / Telekommandosignale
-  * Messung grundlegender meteorologischer Missionsdaten (Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur extern)
+  * drahtlose Übertragung von
-  * Datenmanagement (Downlink-Puffer, Timestamping, ...)
+    * Position und Höhe
-  * Ansteuerung des Telemetriesenders
+    * grundlegenden meteorologischen Daten
-  * GPS
+    * Batteriespannung
-  * Recovery-Fähigkeit TBD -> ggf. größere Akkukapazität für Peilung
+    * Nutzdaten der Experimente
+  * Recovery-Fähigkeit (Verwendbarkeit als Bake zur Peilung nach der Landung)
 **Komponenten:**
   * Stromversorgung
-    * Akku: 2 oder 3 Zellen LiPo / LiIon, 500mAh - 3Ah (TBC, siehe Temperaturverlauf)
+    * Akku: 2, 3 oder 4 Zellen LiPo, 1,5Ah - z.B. [[http://www.pollin.de/shop/dt/MzA2ODI3OTk-/Stromversorgung/Akkus/LiIon_Akkus/LiPo_Akkupack_S11ND013A_295787_3_7_V_1_53_Ah_5_Stueck.html|Pollin 271 396]]
-    * Step-Down-Regler auf 5V für das Servicemodul und die Experimente - LM2576 o.ä.
+    * Step-Down-Regler auf 5V für das Servicemodul und die Experimente
     * LDO auf 3,3V für GPS, MCU, Sensorik
-    * Experiment-Stromversorgung abschaltbar? - HSS, Logik-P-FET
   * Sensorik
-    * GPS (uBlox, optional externe aktive Antenne) - MAX-M8Q, UART
+    * GPS uBlox - MAX-M8Q, UART
     * Akkuspannung - Spannungsteiler, ADC
-    * Temperatur extern - NTC von Winni, Spannungsteiler, ADC
+    * Luftdruck / Temperatur - Bosch BMP180, I2C / BMD183, SPI
-    * Luftdruck / Temperatur - Bosch BMP180, SPI
-    * Stromverbrauch (vllt entbehrlich)
   * TM-Sender
-    * FSK-Sender mit Datenschnittstelle
+    * FSK-modulierter PLL-Sender im 23cm-Amateurband - LMX2571
-    * Band: bevorzugt 23cm
-    * Datenrate: 100 kSym/s?
 **Experiment-Interface**
-  * Variante 1: zweifach vorhanden
+  * Steckverbinder: D-Sub 9pol, weiblich
-    * Stromversorgung (5V, 1A (TBC))
+    - GND
-    * Serielle Schnittstelle (115k2 UART, Downlink only)
+    - Spannungsversorgung
-    * Zwei diskrete Signale zum Experiment
+    - 1x RS-422 Receiver
+    - 1x Signal MSM -> EXP
+    - 1x Signal MSM <- EXP
+  * Spannungsversorgung
+    * 5V, belastbar mit 1A
+    * im MSM gegen Überstrom abgesichert
+  * Datenschnittstelle
+    * Seriell, 115k2 Baud, Unidirektional (Payload -> MSM)
+    * Datenformat: 2 Byte Sync-Word, 32 Byte Payload, 4 Byte CRC32
+      * Payload beinhaltet beliebige Experimentdaten, wird transparent zum Boden übertragen
+      * kein Handshaking, d.h. einzelne Daten können auf dem Weg zur Erde verloren gehen
+      * Datenintegrität durch CRC32 gesichert
+  * Signal vom MSM zum Experiment
+    * Verwendbar als programmierbare Signalleitung, z.B. Experimentstart ab bestimmter Höhe
+    * optional Verwendbar als TTL-UART mit niedriger Baudrate
+  * Signal vom Experiment zum MSM
+    * Wird zum Boden übertragen
+    * Verwendbar als Statussignalisierung
-  * Variante 2: einfach vorhanden, präferiert, //Kommentar YC??//
+**Servicemodul-Telemetrie:**
-    * neunpoliger Bus, mind. einfach geschirmt
+  * wird einmal pro Sekunde übertragen, enthält
-    * Sub-D 9pol
+    * Temperatur
-      - GND
+    * Luftdruck
-      - +Vcc (+5V, 1A (TBC))
+    * GPS-Zeit
-      - -Vcc (-5V (TBC))
+    * GPS-Position
-      - A Serielle Schnittstelle (RS-485, Downlink only)
+    * GPS-Höhe
-      - B Serielle Schnittstelle (RS-485, Downlink only)
+    * Batteriespannung
-      - 1Sig Exp.1
-      - 2Sig Exp.1
-      - 1Sig Exp.2
-      - 2Sig Exp.2
-  * ggf. zusätzlich: Verbindung MSM <-> Experimente über LWL für störsichere Datenübertragung
+===== HF-Design =====
+==== Telemetrie-Sender ====
+**Hardware:**
+    * Sendefrequenzbereich: 23cm-Amateurfunkband mit LMX2571, Interface SPI/I2S
+    * Keramik-Tiefpassfilter
+    * Schutzdiode am Ausgang TPD1E04U04 o.Ä.
-===== Telemetrie =====
+**Modulation / Datenformat**:
-**Experimente:**
+  * Modulationsart: 4-RC-FSK, TBD kSym/s, Scrambling, R=1/2 convolutional coding
-  * Seriell, 115k2 Baud, Unidirektional (Payload -> MSM)
+  * Frame: 4 Byte Sync-Word, 2 Byte Sequence Number, 1 Byte Source ID, 1 Byte Flags, 32 Byte Payload, 4 Byte CRC32
-  * Frame: 2 Byte Sync-Word, 32 Byte Payload, 4 Byte Checksumme
+    * Sequence Number: 16 Bit
+    * Source-ID: 0x00=NULL, 0x01=MSM, 0x10=EXP1, 0x11=EXP2
+    * Gesamtlänge: 76 Byte
-**Health-Downlink:**
+**Antenne:**
-  * Temperatur
+  * halbe Patch-Antenne für ~1280MHz
+  * direkte Erdung durch Konstruktion
+  * gebogenes Messing-Blech
+  * 3 Teflon-Abstandshalter(1x Koax-Speisung, 2x Fixierung)
+    * Problematik: Teilentladung an Ecken/Kanten
+    * ~110x45mm Patch
+    * 15mm Abstand Patch <-> Groundplane
+{{:projekte:molnija:patch-3d.png?200|}}
-**HF-Sender:**
+==== GPS-Empfänger ====
-  * Modulation: 4-RC-FSK, 100kSym/s, R=1/2 convolutional coding
+  * uBlox MAX-M8Q als Empfänger
-  * Frame: 4 Byte Sync-Word, 2 Byte Sequence Number, 1 Byte Source ID, 1 Byte Health-Flags, 32 Byte Payload, 4 Byte Checksum
+  * SAW-Filter aus Wettersonde
-    * Sequence Number: 16 Bit, stetig Inkrementierend
+  * Schutzdiode am Antenneneingang als Transientenschutz
-    * Source-ID: 0=MSM, 1=EXP1, 2=EXP2
+  * direkt geerdete Antenne wegen statischer Aufladung
-    * Gesamtlänge: 76 Byte
+    * zirkulare Patchantenne: geerdeter Mittelpunkt
+    * lineare Patchantenne: Konstruktion wie TLM-Antenne
+===== Stromversorgung MSM =====
+Es wurden bei Pollin 20 LiPo Akkus gekauft ([[http://www.pollin.de/shop/dt/MzA2ODI3OTk-/Stromversorgung/Akkus/LiIon_Akkus/LiPo_Akkupack_S11ND013A_295787_3_7_V_1_53_Ah_5_Stueck.html|Pollin 271 396]]).
+Da diese aus alten Tabletts sind, sollen alle Akkus getestet werden und auf Brauchbarkeit überprüft werden.
+Auf jedem Akku wurde eine fortlaufende Nummer notiert.
+^Nummer ^Spannung beim auspacken ^Gemessene Kapazität ^zuletzt geladen ^Anmerkung ^
+| #1 | > 3.3V | 1450 mAh | 30.05.16 | |
+| #2 | 4.0V   | 1415 mAh | 01.06.16 | |
+| #3 | 4.0V   | 1460 mAh | 01.06.16 | |
+| #4 | 3.85V  | 1340 mAh | 02.06.16 | |
+| #5 | 1.97V  | 1115 mAh | 02.06.16 | |
+| #6 | 1.94V  | 600 mAh  | 03.06.16 | Während des Ladens aufgebläht -> entsorgt |
+| #7 | 1.87V  | TBD | - |
+Ablauf der Messung: Akkuspannung messen, voll aufladen mit 0,7 A, entladen mit 1,0 A bis 3 V, Kapazität notieren, Akku erneut voll aufladen und anschließend einlagern.
+Derzeit sind die Akkus bei SEV im Schließfach #35 in der FH eingelagert.
+Ein Akku wiegt etwa 32g.