symulator satelity.pdf
(
252 KB
)
Pobierz
Symulator
KOŁO NAUKOWE AUTOMATYKÓW
„
EXPERT
”
symulator ogniw słonecznych sztucznego satelity
ziemskiego sterowany magistral 1-Wire
1. Wst
p
Jednym z podstawowych problemów techniki kosmicznej jest zapewnienie
odpowiedniej iloci energii tak by układy kosmiczne były w jak najwikszym stopniu
autonomiczne. Szczególnym przypadkiem
jest Midzynarodowa Stacja Kosmiczna, a
wczeniej stacja kosmiczna MIR, na
których energia elektryczna warunkuje
moliwo przeycia załogi. Sztuczne
satelity krce wokół Ziemi korzystaj z
energii elektrycznej wytworzonej we
własnych ogniwach fotowoltaicznych. Na
orbicie wokółziemskiej ogniwa pracuj w
szczególnych warunkach prawie
niespotykanych na powierzchni Ziemi.
Moduły nie s wystawione prawie w ogóle
na promieniowanie rozproszone –
wikszo energii dociera w postaci
promieniowania bezporedniego. Satelita
znajdujc si po jasnej (dziennej) stronie
Ziemi moe w całoci wykorzystywa
docierajc energi nie napotykajc
przeszkód w rodzaju chmur czy czciowego zacienienia. Z kolei znajdujc si po stronie
nocnej satelita jest całkowicie zacieniony przez Ziemi. Czynnikiem charakterystycznym dla
pracy na orbicie jest degradacja ogniw w wyniku oddziaływania ziemskiego pola
magnetycznego (pasy van Allena). Dodatkowo naley wzi pod uwag róne kty
nachylenia orbit satelitów do płaszczyzny orbity ziemskiej, w szczególnoci orbity
geostacjonarne (GEO – obiekt na okołorównikowej orbicie GEO znajduje si cały czas nad
tym samym punktem powierzchni Ziemi).
Rys. 1 - ISS - International Space Station – Midzynarodowa
Stacja Kosmiczna
- 1 -
KOŁO NAUKOWE AUTOMATYKÓW
„
EXPERT
”
Rys. 2 - Naturalny układ Słoce – Ziemia – ziemski satelita
Przedstawiony schemat mona z powodzeniem przekształci nie tracc kluczowych
zalenoci geometrycznych w prostszy do zbudowania układ:
Rys. 3 - układ Słoce – Ziemia – ziemski satelita równowany naturalnemu
- 2 -
KOŁO NAUKOWE AUTOMATYKÓW
„
EXPERT
”
2. Opis układu mechanicznego
W celu jak najlepszego odtworzenia geometrii układu naturalnego tworzona
mechanika musi zawiera połczenia wieloobrotowe pomidzy kolejnymi czciami, tak by
nie ogranicza ruchów typu orbitalnego.
ogniwo słoneczne
Rys. 4 – Schemat kinematyczny
Główna o układu napdzana jest zaadaptowanym z samochodu (napd wycieraczek)
silnikiem prdu stałego połczonym z układem przekładni pasowych.
piasta osi głównej
silnik prdu stałego
o główna
koła pasowe
Rys. 5 - Szczegóły budowy podstawy
- 3 -
KOŁO NAUKOWE AUTOMATYKÓW
„
EXPERT
”
Przegub odpowiedzialny za ustawianie kta nachylenia orbity („kołyska”) napdzany
jest za pomoca silnika krokowego poprzez przekładni limakow. Takie rozwizanie
zapewni duy moment skrcajcy jak równie bardzo podan w tym miejcu
samohamowno. Kt nachylenia orbity mierzony jest z uyciem inkrementalnego enkodera
optycznego o rozdzielczoci 1000 punktów na obrót.
przekładnia zbata
enkoder
przekładnia limakowa
silnik DC z tachoprdnic
silnik krokowy
Rys. 6 – Szczegóły budowy „kołyski”
Za ruch orbitalny satelity wokół Ziemi odpowiedzialne jest obracajce si rami
napdzane silnikiem prdu stałego sprzonym z tachoprdnic. Tachoprdnica pozwala
lepiej stabilizowa prdko obrotow ni enkoder, poniewa nie ma potrzeby odtwarzania
prdkoci z sygnału połoenia.
Do napdu kolejnych przegubów słucych do pozycjonowania ogniwa słonecznego
uyto niewielkich silników prdu stałego pochodzcych z napdów stacji CD-ROM.
- 4 -
KOŁO NAUKOWE AUTOMATYKÓW
„
EXPERT
”
3. Układ sterowania
Opomiarowanie i sterowanie całym układem opiera si na transmisji cyfrowej z
wykorzystaniem magistrali 1-wire. Rozwizanie taki przyjto ze wzgldu na minimaln ilo
okablowania potrzebn do zapewnienia transmisji. W projekcie tym jest to o tyle wane, e z
uwagi na konieczno połcze lizgowych minimalizowana jest ilo potrzebnych cieek i
szczotek. W praktyce wystarczaj trzy cieki: zasilanie, masa i magistrala 1-wire.
Gama dostpnych urzdze 1-wire oferownych przez firm Maxim/Dallas nie do koca
odpowiada wymaganiom tego projektu, dlatego na potrzeby sterowania silnikami stworzono
własne układy 1-wire na bazie mikrokontrolerów z rodziny PIC firmy Microchip.
Stworzone układy odpowiadaj za generowanie sygnałów PWM (sterowanie silnikami
DC), generowanie sekwencji sterujcych dla silnika krokowego oraz zliczani impulsów
enkodera inkrementalnego.
Wykorzystane układy gotowe obejmuj 4-kanałowy przetwornik A/C słucy do
pomiaru napicia na ogniwach słonecznych, układy cyfrowego wejcia-wyjcia GPIO
obsługujce wyłczniki kracowe oraz cyfrowe klucze słuce jako uniwersalne wyłczniki np
zasilania.
Cała magistrala podłczona jest do komputera klasy PC za pomoc konwertera
magistrali 1-wire na standard RS-232. Programowa obługa odbywa si z poziomu
rodowiska MATLAB/Simulink. W nakładce Simulink stworzono wygodne w obsłudze bloczki
dla kadego z urzdze znajdujcych si na magistrali. W tym celu zaadaptowane zostały
funkcje jzyka C udostpnione przez firm Maxim/Dallas. Na ich podstawie napisane zostały
S-funkcje, które posłuyły do wygenerowania bloczków.
4. Podsumowanie
Projekt realizowany jest jako praca magisterska członków Koła. Wci pojawiaj si
nowe pomysły, nowe rozwizania. Burzliwa ewolucja projektu sprawia, e przedstawiony opis
moe nie do koca odpowiada rzeczywistej realizacji. Rozwizano ju wiele problemów,
wiele wci pozostaje do rozwizania.
Wszystkich zainteresowanych obejrzeniem i bliszym poznaniem omawianego
projektu prosimy o wczeniejszy kontakt.
Tomasz Białek
tbialek@student.uci.agh.edu.pl
Krzysztof Hajzyk
technik@ds5.agh.edu.pl
- 5 -
Plik z chomika:
Jajco039
Inne pliki z tego folderu:
magistrala 1-wire obsługa LCD wykład.pdf
(1714 KB)
interfejs MicroLAN 1-wire.pdf
(268 KB)
Immobilizer z iButton 1-wire AVT kit.pdf
(2121 KB)
Lokalne Interfejsy Szeregowe 1-wire dla długich transmisji.pdf
(1180 KB)
Sieciowa wersja interfejsu 1−Wire.pdf
(145 KB)
Inne foldery tego chomika:
- - ▣▣▣ ELEKTRONIKA
!! DIAGNOSTYKA SAMOCHODOWA
!!! INFO TECH - WORKSHOP
⇒ Schematy do wykrywaczy
★ HACKING ═══════════════
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin