Вступ
Сучасний світ повний новітніми технологіями, які базуються на використанні мікропроцесорних систем, що полегшують дослідження та рішення складних задач. Мікроконтролер або одно кристальна мікроЕОМ — виконана у вигляді мікросхеми, що включає мікропроцесор, блоки пам'яті для збереження коду програм і даних, порти вводу-виводу і блоки зі спеціальними функціями (лічильники, компаратори, аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) та інші).
Використання аналого-цифрові перетворювачі надає можливість знімати інформацію з різноманітних датчиків, таких як температури, тиску, запиленості, освітлення. Мікроконтролер має цифрові порти вводу-виводу, які можна запрограмувати для керування різноманітними приладами в реальному часі. Мікроконтролер має менші габаритні характеристики та живиться незначною напругою порівняно з комп’ютерними системами, тому без нього неможливо обійтися в різних електронних приладах таких як підсистема телеметрії наносупутника. З їх допомогою створюються системи контролю і системи збору інформації, але мікроконтролер має незначні можливості порівняно з сучасними комп’ютерними системами, які мають більший об’єм пам’яті та вищу швидкість обробку даних, тому, використовуючи мікроконтролер паралельно з персональним комп’ютером, можна значно розширити коло задач, які вирішуються. Комп’ютер надає можливість збереження інформації, отриманої від мікроконтролера, яку в подальшому можна проаналізувати і зробити потрібні висновки з великою точністю.
Постановка задачі для реалізації випробувань птк
Ціль: засоби забезпечення випробувань підсистеми телеметричного контролю (ПТК) наносупутника.
Функції системи: опитування по циклограмі різноманітних дискретних або аналогових датчиків, вимір напруги та силу струму за допомогою вбудованого 12 бітного АЦП мікроконтролера. Передача виміряних даних на робочу станцію яка зберігає отриману інформацію в базу даних.
Вхідна інформація: аналоговий сигнал який поступає з аналогових датчиків або цифровий сигнал який поступає з дискретних датчиків.
Вихідна інформація: зняті дані з датчиків які перетворюються в цифрові дані, дані які можна в подальшому використовувати в роботі алгоритмів наносупутника чи передавати на наземну станцію.
Використання: штучні космічні наносупутники.
Засоби розробки:
STM32 VL DISCOVERY - відлагоджувальна плата з мікроконтролером ST STM32F100RB (рисунок 1.1)
Рисунок 1.1 - STM32 VL DISCOVERY
USB-USART перетворювач на FTDI FT232RL – проміжний пристрій, який з’єднує мк з робочою станцією через USB-USART інтерфейс (рисунок 1.2)
Рисунок 1.2 - USB-USART
MS Visual Studio 2008 C# - середовище розробки програмних засобів для робочої станції яка буде з’єднана через USART інтерфейс з мікроконтролером;
IAR Embedded Workbench – середовище розробки програмного забезпечення (прошивки) для мікроконтролера на мові С++.
Підсистема телеметрії наносупутника
Телеметрія - техніка вимірювань на відстані. У загальному випадку це - розділ техніки з прийому, передачі, обробки та реєстрації параметрів на відстані.
Телеметрія - сукупність технологій, що дозволяє вести віддалені вимірювання та збір інформації для надання оператору чи користувачеві. Для збору даних зазвичай використовують дискретні або аналогові датчики які з'єднуються з мікроконтролером.
Аналогові сигнали від аналогових датчиків поступають на аналого-цифрові перетворювачі (АЦП), які приймають вхідні і генерують відповідні їм цифрові сигнали, придатні для обробки мікропроцесорами та іншими цифровими пристроями.
Для розширення кількості каналів аналого-цифрових перетворювачів використовуються мультиплексори.
Мультиплексори - схеми, які дозволяють вибрати один з декількох входів за вказівкою керуючого цифрового сигналу. За допомогою мультиплексорів, система телеметрії сприймає і ретранслює електричні сигнали від багатьох датчиків одночасно, завдяки процесу ущільнення даних, званому мультиплексуванням. Без них не обійтися в системах збору даних.
Підсистема телеметрії наносупутника призначена для:
збору телеметричної інформації: температур, сили струмів і напруг;
записи телеметричної інформації у власний записуючий пристрій;
передача зібраної телеметричної інформації на наземну станцію управління.
Характеристики телеметрії наносупутника:
мікроконтролер ПТК: STM32F105;
кількість АЦП каналів з точністю 24 біт: 8;
кількість АЦП каналів з точністю 12 біт: 16;
напруга живлення 2.0 В - 3.6 В.
Як правило, там, де потрібно знімати аналоговий сигнал з більшою точністю, датчики будуть підключені до 24 бітного АЦП, всі інші аналогові датчики підключаються до вбудованого в мікроконтролер АЦП точність якого становить 12 біт. На рисунку 2.1 зображено взаємодію основних елементів підсистема телеметрії наносупутника.
Рисунок 2.1 – Взаємодія основних елементів підсистеми телеметрії