Sistema de RF crítico para la misión y la seguridad [cerrado]

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EE.SE

Estoy trabajando en un proyecto de cohetes de alta potencia, en el que se usa un cohete de 4 pulgadas con múltiples sistemas de rastreo e ignitores para desplegar chutes y encender una segunda etapa. Tradicionalmente, pasamos cables desde terminales de tornillo hasta encendedores. Esto funciona, pero es difícil de integrar, y los cables pueden romperse bajo el impacto y la vibración. ( Este proyecto de cohete japonés se rompió el año pasado probablemente debido a una falla del cable)

Actualmente estamos utilizando módulos ESP8266 conectados a sensores de temperatura y medidor de tensión para recopilar datos estructurales sobre el cohete. Esto funciona, pero estos sensores no son de misión crítica.

Nos gustaría pasar a un sistema inalámbrico que vincule varias bahías de aviónica, altímetros, sensores, cargas, etc. Sin embargo, esto es un peligro para la seguridad si falla, por lo que debemos evaluar la confiabilidad de esto.

¿Algo tiene experiencia con los sistemas de RF de corto alcance y alta confiabilidad? ¿Es el ESP8266 una opción válida, o deberíamos usar algo como 433Mhz? (nuestro actual enlace de aire < - > tierra RF).

Gracias por los comentarios. También siéntase libre de intercambiar ideas, ya que cualquier cosa que decidamos pasará por muchas revisiones antes de que vea la luz del día.

Gracias

Tim

Editar: Aclaración Esto no es una cuestión de comunicación de largo alcance entre el cohete y el suelo, que ya está manejado. Este es un asunto de comunicación entre la electrónica del altímetro y otros componentes en el mismo fuselaje. No creo que la tasa de error de bits sea realmente el problema en este caso (corríjame si me equivoco). El sistema ESP8266 propuesto tiene un enlace fuerte y nunca ha fallado para los sensores. el problema es cómo calificar un sistema para que no falle en un rol más importante.

    
pregunta Tim Vrakas

2 respuestas

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¡Usa cables! Seriamente.

Se realiza la conexión inalámbrica para el control de pirotecnia, pero está lejos de ser trivial y casi siempre es menos confiable que el cableado realizado correctamente.

La NASA tiene algunos documentos informativos de confiabilidad muy buenos sobre cómo terminar el cableado, cómo soldar y cómo inspeccionar el trabajo para las aplicaciones de naves espaciales, que vale la pena rastrear.

No es tanto el bit de la radio en sí, sino el hecho de que los radios incorporados en el software son ahora de seguridad y de misión crítica, y la mayoría de los módulos realmente no están calificados para ese tipo de uso. Considere también que cosas como la puesta en escena nunca quieren ser desencadenantes por un solo componente del circuito que falla, no quiere que un mosfet que sufre un SEU haga que la cosa se ponga en escena mientras se instala en el riel. Todo lo que sea de esa naturaleza debe tener circuitos de brazo e incendio separados (¡y monitoreados!), Enclavados apropiadamente, e incluir estados de error apropiados en las máquinas estatales.

El cable flexible finamente trenzado es su amigo, junto con un amplio alivio de tensión y juntas que son mecánicamente seguras antes de soldarlas (O, mejor, engarzarlas con las herramientas adecuadas, hacerlas correctamente es mejor que soldar en ambientes de alta vibración).

Además, incluya circuitos de monitoreo y prueba, si su encendedor necesita un amplificador para apagarse, ¿puede (después de que se limpie la almohadilla) ejecutar 1mA a través de todo automáticamente para medir la resistencia y verificar que no haya cortocircuitos o se abra?

Finalmente, la redundancia no duele, probablemente no esté superando los límites de la ecuación del cohete y el ISP del propulsor químico, por lo que dos sistemas de electrónica y sistemas de encendido duplicados, sistemas de despliegue de recuperación y puesta en escena solo harán que sea un poco más grande motor y no ser el desastre masivo que serían si estuvieran en los límites de ISP y la fracción masiva.

Una cosa de radio sorprendentemente útil es una baliza simple construida con una fuente de VHF de bajo ruido de fase y AM modulada con telemetría basada en un tono simple. El doppler en la portadora le da una velocidad relativa y el componente am de baja frecuencia le da una velocidad de balanceo si utiliza una configuración de dipolo de tal manera que la rotación del cohete cambie las pérdidas, mientras que el nivel de los tonos transmite cosas útiles como presiones, temperaturas y tal vez incluso lecturas de medidor de tensión.

Un moderno SDR con CP o antenas de polarización cruzada pueden proporcionar datos casi en tiempo real de tal cosa, y si tiene una configuración de muestreo de sincronización de 4 canales, puede incluso tener rumbo sin necesidad de depender del GPS. Lo bueno de esto es que se degrada con más gracia que un transmisor digital, sus valores de incertidumbre aumentarán a medida que la señal se debilita, pero aún puede bajar algo en el ruido donde un enlace de telemetría digital simplemente habrá dejado de funcionar. .

    
respondido por el Dan Mills
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Uno de mis primeros diseños de antena estaba en la banda de VHF para un Black Brandt 6. Utilicé un dipolo radial y el diseño funcionó a varios cientos de millas arriba y abajo, pero en el camino hacia abajo estaba más lejos y cerca de los puntos muertos de la atmósfera. causaría LOS (pérdida de señal dos veces por rotación).

Todas las antenas tienen puntos muertos en el patrón de radiación 3D, por lo que la SNR puede abarcar una amplia gama. Tenía una antena de seguimiento de estación terrestre de cuatro hélices muy sensible. Puede que no tengas este lujo.

En cuanto a la rotura de cables, mi experiencia me enseñó a pegar todos los cables con poliuretano para evitar la vibración, especialmente en los extremos con una cierta relación de grosor de alivio de tensión, como buenos tapones para auriculares. En las bobinas de voz HDD con circuitos flexibles, si los cables se mueven axialmente en lugar de radialmente, pueden sobrevivir a las 100 millones de búsquedas.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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