Experiencia en la construcción del satélite de la UAZ

Experiencia en la

construcción

del satélite de la UAZ

D R . JO R G E F LO R E S T R O N C O S O

CE N T RO D E I N V E S T I GA CI ÓN Y D E S A RRO L LO

E N T E L E CO M U N ICA CI ON E S E S PA CI A L ES

A G E N CI A E S PA CI A L M E X I CA N A

U N I V E RS I DA D A U TÓN O MA D E Z A CAT E CA S

Contenido

• Antecedentes

• Proyecto de nanosatelites zacatecanos

• Zacatecas-I

• Proyectos consecuentes

• Proyecto actual

• Conclusiones

2

Contenido

• Antecedentes

• Proyecto de nanosatelites zacatecanos

• Nanosatelite Zacatecas-I

• Proyectos consecuentes

• Proyecto actual

• Conclusiones

3

Grupo de trabajo

üDr. Jorge Flores TroncosoüM. en ITC. Salvador Ibarra DelgadoüM. en C. Remberto Sandoval AréchigaüDr. Israel Alejandro Arriaga TrejoüDr. Jorge Simón RodríguezüDr. Juvenal Villanueva MaldonadoüDr. Manuel Hernández CalviñoüM. en C. Víctor M. Hernández DávilaüDr. Salvador Villareal ReyesüDr. Ramón Parra MitchelüDr. Leonel Soriano EquiguaüM. en C. José Luis Álvarez Flores

Cuerpo Académico de Telecomunicaciones y ElectrónicaUAZ-CA-201

4

Áreas de I+D+i

Antenas y RF

Telecomunicaciones

satelitales (Telemetría,

Radiomodems, ET)

Procesamiento de señales

Vehículos no tripulados:

UAV, UGV (en exploración)

5

Diseño de sistemas embebidos, NOCs, SDR

CIDTE

Inaugurado el 20 de marzo del 2015

http://www.aem.gob.mx/notas/centroZacatecas.html

6

CIDTE

7

Contenido

• Antecedentes

• Proyecto de nanosatélites zacatecanos

• Nanosatelite Zacatecas-I

• Proyectos consecuentes

• Proyecto actual

• Conclusiones

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Motivación

• Recurso humano especializado en Telecomunicaciones

• Programa académico de Ing. en Comunicaciones y Electrónica

• Se observa el desarrollo de pico y nanosatélites como un camino al

desarrollo de plataformas de validación tecnológica y pruebas de

concepto: Telemetría, Subsistemas de comunicaciones y antenas

• Misión: Con motivos de la celebración del centenario de la toma de

Zacatecas, se propone implementar un CubeSat. La carga útil del

CubeSat se plantea la transmisión de audio, donde se grabaría una

reseña de lo que fue la toma de Zacatecas, y la marcha del Estado

de Zacatecas.

9

Contenido

• Antecedentes

• Proyecto de nanosatelites zacatecanos

• Zacatecas-I

• Proyectos consecuentes

• Proyecto actual

• Conclusiones

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Satélite experimental Zacatecas-I

• Objetivo:

• Diseñar, construir y poner en funcionamiento un satélite

experimental que contribuya a la generación de tecnología

espacial mexicana, la formación de recurso humano y que

permita al grupo de investigación contar con una plataforma de

pruebas y concepto de subsistemas de comunicaciones.

• PlataformaTubesat de IOS:

• Archivos gerber, transceptores, baterías, celdas solares,

subsistema de potencia, microcomputadora, software base,

antenas, backup e incluye el lanzamiento.

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Zacatecas-I

• Equipo de trabajo:

• 5 docentes-investigadores

• 4 estudiantes de licenciatura

• Paquetes de trabajo

• Estructura mecánica

• Subsistema de Potencia

• Microcomputadora

• Carga útil

• Subsistema de comunicaciones

• Segmento terrestre: sistema de recepción

• Etapa de validación y verificación

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Estructura mecánica

Esqueleto del Tubesat

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Subsistema de potencia eléctrica

Celdas SolaresMonitor de

corriente

Regulador de Voltaje

Convertidor A/D

BATERÍA

3.3 V

5.7 V

Circuito de carga

Subsistema Radiofrecuenci

a

Subsistema Computadora

Subsistema Carga útil

14

Microcomputadora

15

Microcontrolador

(AVR)

TNC

PIC16F62

7

TNC

PIC16F628

Modem

Carga útil

Módulo de

potencia

(EPS)

El módulo de la OBC está

integrado por tres micro-

controladores.

Un micro-controlador central

controla los demás módulos; los

restantes implementan TNCs.

Los TNCs son los encargados de

generar la trama AX.25 para la

transmisión y recepción de

datos.

Comunicación con protocolo SPI

e I2C para transferencia de

datos con carga útil.

selector

Microcomputadora: Firmware en AVR

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Inicio

Inicialización

UART, I2C, SPI

Configurar canal

del radio

Configurar

sensores

Generar

TIMESTAMP

Leer lecturas de

sensores

Transmitir trama

Carga útil

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LSM303

acelerómetro

L3GD20

giróscopo

BMP085

barómetro

lector de tarjeta

microSD

LSM303

magnetómetro

Hacia OBC

Alimentación

de EPS

La carga útil constituida por

cinco sensores:

-Acelerómetro, magnetómetro,

giróscopo de tres ejes,

barómetro y termómetro

digital.

Y un medio de almacenamiento

secundario.

Subsistema de comunicaciones

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Transceptor basado enTR2M-436.50-10-ARS

435 MHz-438 MHz

Amplificación con

AFS2Coaxial yConector

SMA

Sistemade antena

Regulación basada en LT3021

El transceptor esta basado en el TR2M-436.50-10-ARS que

tiene como características el ser multicanal, de banda

angosta (25 KHz) y que emplea modulación en frecuencia

(FM) de 435 MHz a 438 MHz.

Se utiliza un amplificador AFS2 de potencia de 500 mW.

Antena dipolo con

polarización lineal,

longitud total de λ/2

=34.36 cm

Zacatecas-I

19

Sistema receptor

20

radiorreceptormodemTNC

RF de nanosatélite

A computadora

(puerto USB)

Pruebas de Tx/Rx

21

Pruebas de vibración

22

Laboratorio de integración y pruebas aeroespacialesEscuela Superior de Ingeniería Mecánica

y Eléctrica Unidad TicománINSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Ing. Alma Rosa García GonzalesIng. Daniel Lara FavelaMtro. Héctor Díaz García

Ø Cálculo del centro de masa.

Ø Pruebas de vibración tipo

senoidal.

Ø Pruebas de vibración tipo

aleatorio.

Pruebas de vibración

23

Resumen del Zacatecas-I

• Tiempo de desarrollo: 10 semanas , 5 docentes-investigadores + 4

estudiantes de licenciatura

• Costo total: $300,000.00 MXP (INCLUYE 2 LANZAMIENTOS)

• Dificultad de obtención de recursos para este proyecto

• Gestión de uso del espectro: apoyo de la AEM

• En espera de lanzamiento (suborbital y orbital)

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Contenido

• Antecedentes

• Proyecto de nanosatelites zacatecanos

• Nanosatelite Zacatecas-I

• Proyectos consecuentes

• Proyecto actual

• Conclusiones

25

Proyecto: Implementación y desarrollo de CanSat

26

Proyecto: Prototipo de cama de prueba de un picosatélite

27

Proyecto: Picosatélite experimental

28

Contenido

• Antecedentes

• Proyecto de nanosatelites zacatecanos

• Nanosatelite Zacatecas-I

• Proyectos consecuentes

• Proyecto actual

• Conclusiones

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Nanosatélite Zacatecas-II

• CubeSAT 1U (más experiencia y capacitación)

• Mejoras sustantivas en todos los subsistemas

• Carga útil: Txaudio & med. de radiación

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Partículascargadas

Rayos X,Rayos Gamma

Radiación UV

Temperatura

Analizador de altura de pulso

DIODO PIN

DIODO PIN

DIODO PIN

TERMOPAR

UV en Watts/m2

Procesamiento

Analógico

DigitalTemperatura

en ᵒC

Datos a enviar

IP-Cores BB para un radiomodem satelital

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Datos a TxCodificador

fuente

Codificador

de canalEntrelazador

Modulador

digitalDUC/DAC Tx-AFE

Rx-AFEADC/DDCDemod.

digital

Desentrelazad

o

Decodif. de

canal

Decodif.

fuenteDatos Rx

Contenido

• Antecedentes

• Proyecto de nanosatelites zacatecanos

• Nanosatelite Zacatecas-I

• Proyectos consecuentes

• Proyecto actual

• Conclusiones

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Conclusiones

• Reducción de curva de aprendizaje con la plataforma de IOS

• Desarrollo de infraestructura requerida

• Formación de recursos humanos: Licenciatura y maestría

• Diseños propios utilizando componentes comerciales

• Colaboraciones con otros grupos académicos

33

Agradecimientos

34

Gracias…

• Contacto:

• Jorge Flores Troncoso

• jflorest@uaz.edu.mx

• Centro de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones Espaciales

• Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica, UAZ

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