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--- projekte:molnija:servicemodul [2016/04/23 22:07] – jan
+++ projekte:molnija:servicemodul [2016/06/09 17:57] – Akku #6 sev
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 ===== MSM - Molniya Service Module - Servicemodul & Kommunikationseinheit =====
-Das Servicemodul nimmt die Daten aller Experimente entgegen und sendet diese über eine eingebaute Kommunikationseinheit zur Bodenstation. Es stellt die minimale, flugfähige Konfiguration einer Molnija-Mission dar. Besonderer Wert wird auf robustes Elektronikdesign auch hinsichtlich großer einwirkender elektrischer wie magnetischer Feldstärken, sowie einem breiten Störspektrum, gelegt.
+Das MSM ist der Grundbaustein des Projekts "Молния" und stellt die minimale, flugfähige Konfiguration einer Molnija-Mission dar. Es nimmt die Daten aller Experimente entgegen und sendet diese über eine eingebaute Kommunikationseinheit zur Bodenstation. Besonderer Wert wird auf robustes Elektronikdesign auch hinsichtlich großer einwirkender elektrischer wie magnetischer Feldstärken, sowie einem breiten Störspektrum, gelegt.
 **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
+    * 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
+**Antenne:**
+  * 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|}}
+==== GPS-Empfänger ====
+  * uBlox MAX-M8Q als Empfänger
+  * SAW-Filter aus Wettersonde
+  * Schutzdiode am Antenneneingang als Transientenschutz
+  * direkt geerdete Antenne wegen statischer Aufladung
+    * zirkulare Patchantenne: geerdeter Mittelpunkt
+    * lineare Patchantenne: Konstruktion wie TLM-Antenne
-**Health-Downlink:**
-  * Temperatur
-**HF-Sender:**
-  * Modulation: 4-RC-FSK, 100kSym/s, R=1/2 convolutional coding
-  * Frame: 4 Byte Sync-Word, 2 Byte Sequence Number, 1 Byte Source ID, 1 Byte Health-Flags, 32 Byte Payload, 4 Byte Checksum
-    * Sequence Number: 16 Bit, stetig Inkrementierend
-    * Source-ID: 0=MSM, 1=EXP1, 2=EXP2
-    * Gesamtlänge: 76 Byte
+===== 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.