Presentazione - Il sistema di alimentazione del satellite atmocube

Laureando Relatore

Fabio Venturuzzo Chiar.mo prof. Sergio Carrato

Correlatore

Ing. Mario Fragiacomo

Studio e progettazione del sistema

complessivo di alimentazione

Produzione di energia utile

 Accumulo nella batteria

 Distribuzione e regolazione in base alle

 richieste 2

Picosatellite cubico

 Peso 1kg

 Lato 10 cm

 Orbita 350km<h<1200km

 Antenna in dotazione

 Alimentazione tramite energia



solare

Rispecchia specifiche

internazionali sui CubeSat ed è

progettato per essere

compatibile con il Poly

PicoSatellite Deployer (P-POD) 3

Effettuare misurazioni di

Campo Magnetico

Flusso di

Radiazione Solare

Tali misure dovranno avere associate un riferimento di

posizione, cioè devo poter sapere in che punto dell’orbita è

stata effettuata la rilevazione

Invio dati raccolti 4

AtmoCube

Silicon detector GPS Magnetometro

Microcontrollore

Trasmissione Radio 5

Produzione di energia utile

 Accumulo nella batteria

 Distribuzione e regolazione in base alle

 richieste

Il satellite, una volta in orbita deve potersi

autoalimentare

L’energia maggiormente disponibile è l’energia solare,

quindi vengono utilizzate celle fotovoltaiche

Energia non direttamente utilizzabile 6

Celle fotovoltaiche a tripla giunzione ad alto rendimento (25-30%)

di tipo triangolare disposte su tutte e sei le facce del cubo

Corrente di cortocircuito

28mA Utilizzate in coppia in

Celle TASC serie

Tensione a vuoto

2,50V

Necessario massimizzare il numero di celle totali

La produzione di energia avviene in modo casuale

in base a quale faccia viene illuminata 7

Monitoraggio dello stato di funzionamento del pannello (x6)

Tensione di cella Corrente di uscita Temperatura

composta

Serve per sapere Conoscere la Utile per verificare

quale faccia è produzione totale di eventuali surriscaldamenti

illuminata in un quel pannello

determinato istante

Lettura diretta da Conversione I/V Sensore di temperatura

microcontrollore LM70 8

Conversione I/V Diodo di

protezione

0,4V

Circuito integrato Cella composta

caratteristica a diodo

Lettura da zener con soglia regolabile

microcontrollore 4,32V 9

All’aumentare della corrente, la tensione cala fino ad esser

prossima a 0 V in corrispondenza della corrente Icc=28 mA 10

Sensore di temperatura LM70 10 bit temperatura

Abilitazione 1 bit segno

solo in lettura Interfaccia SPI

Consumo in shutdown 10uA Range di rilevazione -55/+150 °C

 

Consumo normale 260uA Risoluzione 0,25 °C

  11

Foro fissaggio

Cella composta

LM70 12

Produzione di energia utile

 Accumulo nella batteria

 Distribuzione e regolazione in base alle

 richieste

La produzione di energia avviene in modo casuale e

non costante, è necessario prevedere una batteria che

alimenti in modo continuo il satellite

La batteria è soggetta a usura e limita il tempo di

vita del satellite 13

Li-On

 Tensione nominale 3,75 V

 Corrente massima 5 A

 Capacità 5,3 Ah

 500 cicli di vita

 Temperatura -20/+60 °C

 Peso 120 grammi

 Circuito di protezione interno



Tecnologia agli Ioni di Litio

pensata per cariche brevi e continue 14

Tensione di fine carica prossima a 3,75 V a corrente

costante di 28 mA, a batteria carica l’energia prodotta dai

pannelli fotovoltaici non dà alcun contributo 15

Per verificare lo stato di funzionamento devo leggere la corrente

erogata

Sensore di corrente

ISL28005 (versione a guadagno 20) 16

Produzione di energia utile

 Accumulo nella batteria

 Distribuzione e regolazione in base alle

 richieste

La batteria deve essere in grado di rifornire

Payload 1 Payload 2 OBR OBDH

Spettrodosimetro Magnetometro On Board Radio Microcontrollore

GPS SRAM 17

Abilitazione da

microcontrollore

MAX660 HMC2003

duplicazione tensione

batteria

Moltiplicatore tensione

18V Rete RC

Impulsi set/reset 18

Magnetometro

Sensore HMC2003 Honeywell

 Tre magnetoresistenze NiFe

 Misurazione lungo i tre assi (x, y, z)

 Rilevazione attraverso tre ponti di



Wheatstone

Grandezza min max unità

Campo magnetico -2 2 Gauss

Tensione 0,5 4,5 Volt 19

Attivazione/disattivazione e lettura dello stato di funzionamento

con una sola porta del microcontrollore

Livello logico basso (OFF) transistor BJT interdetto

 Livello logico alto (ON) saturazione BJT e innesco



retroazione positiva sulla base dello stesso

TRISTATE (alta impedenza) per la lettura dello stato

 20

OFF ON TRISTATE (lettura)

Traccia verde Vin

Traccia rossa Vout 21

Zener 15V MAX660

Lettura da

microcontrollore

Zener 3V 22

23

Prima di effettuare ogni misura tramite magnetometro sono necessari

due forti impulsi di corrente di SET/RESET per riallineare i dipoli

magnetici del permalloy 24

Magnetoresistenza (HMC2003)

SET

Moltiplicatore Interruttore

18V Mos Interruttore

La rete RC fornisce impulsi di corrente Mos

durante il transitorio di carica/scarica

18 : 4,5 = 4 A 25

RC = 1us

τ= RESET

Traccia verde Tensione sul condensatore (0-18 V)

Traccia rossa Impulsi di corrente (±4 A) 26

GPS (Global Position System)

Misurazioni effettuate rispetto al sistema solidale al satellite, servono

informazioni su posizione, tempo e velocità per riferirle a quello

terrestre

Alimentazione richiesta

3,3V – 600 mA

Regolatore LDO, LTC3530 1 A (max) 3,3 V ad efficienza 96% 27