Elektronik

Für die Steuerung des gesamten Experiments und zur Kommunikation mit den Messeinheiten sowie der Rakete wird ein Board-Computer eingesetzt. Dieser muss entwickelt und realisiert werden. Zusätzlich muss für diesen Board-Computer eine Software programmiert werden. Der Board-Computer muss neben den Messwerten des Experiments auch andere Einflüsse, wie z.b. die G-Werte während des Fluges messen, verarbeiten und auf einem Datenträger abspeichern.

Leiterplatte_Stromversorgung_v1

Leiterplatte der Stromversorgung

Für die elektrische Messung des Experiments werden diverse elektrische Bauteile benötigt. Dafür muss das Team die ganze elektrische Installation selbstständig konstruieren und herstellen. Dazu wurden die elektrischen Komponenten abgeschätzt und berechnet. Die Elektronik für das Experiment kann in zwei verschiedene Schaltkreise aufgeteilt werden; die Stromversorgung aller Verbraucher und die Messelektronik für das Experiment. Dabei muss die Leistungsaufnahme der einzelnen Verbraucher, sowie die Genauigkeit der Messungen für das Experiment berücksichtigt werden. Da wir für die Messung des Experiments einen Mikroprozessor verwenden, muss für diesen eine eigene Software programmiert werden. Diese Software muss in der Lage sein, die Spannungen und Ströme welche des Experiments ausgibt, richtig zu messen und an die richtige Kommunikationsschnittstelle für deren Speicherung weiterzuleiten.

 

Eine spezielle Gegebenheit in der Raumfahrt ist die Tatsache, dass es in der grosser Höhe oder eben der Schwerelosigkeit praktisch keine Umgebungsluft hat, welche die Abwärme der Elektronik abführen könnte. Daher ist es eine Herausforderung die elektronischen Schaltkreise so auszulegen, dass diese nicht überhitzen. Die Hersteller solcher elektronischen Bauteile gehen natürlich nicht von solchen Rahmenbedingungen für ihre Bauteile aus. Daher mussten wir einen Versuchsaufbau anfertigen um die Überhitzung und die Leistungsaufnahme ausführlich testen zu können.

Leiterplatte_Steuerung_v1

Leiterplatte des Steuereinheit

Eine grosse Herausforderung ist das Datenvolumen. Es werden in kurzen Zeitabständen viele Messungen durchgeführt, welche eine grosse Menge an Daten verursachen. Diese Daten müssen verarbeitet, abgespeichert sowie in einer vereinfachten Form über die Telemetrie der Rakete gesendet werden. Eine weitere Herausforderung ist das Erstellen des Elektroschemas, bzw. die Gestaltung und Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Hauptplatine. Alle Schaltkreise müssen einwandfrei funktionieren, da wir lediglich einen Raketenstart zur Verfügung haben. Zudem müssen alle Anschlüsse leicht zugänglich sein und die Bauteile dürfen keinerlei elektrisch Störsignale verursachen, da die Messungen des Experiments verfälschen könnten. Zu beachten ist auch, dass grosse Temperaturunterschiede vorkommen können. Zudem treten während dem Raketenstart Vibrationen um die 20-fache Erdbeschleunigung auf. Trotz all diesen unwägbaren Rahmenbedingungen müssen alle Bauteile an ihrem Platz bleiben und alle Steckverbindungen müssen zusammenhalten.