Fluxgate magnetometer for Czech satellite Mimosa
Our team has designed on-board fluxgate magnetometer for Czech satellite Mimosa. We cooperated on ground calibration and testing and also in data processing and in-flight calibration during the satellite mission. We have also participated in the design of the solar cells topology in order to minimize their magnetic field. Magnetometer for Mimosa satellite was successfully delivered in 5/99.
The Satelite was launched in the orbit in the year 2003 from Pleseck, Russia by a SS-19 rocket and the magnetometer was working sucesfully.
Here some articles about this project:
A. Cerman, P. Ripka, P. Kašpar, A. Tipek, A. Platil:
Precise Magnetic Sensors and Magnetometers for Military and Space Applications
Sensors & Transducers Magazine, Vol.38, Issue 12, December 2003, pp.54-58
A. Cerman, A. Tipek, P. Ripka:
Magnetometer for new Czech satellite MIMOSA
Proceedings of the Conference on Applied Electronics, Pilsen, 2000, pp. 42–46
Fluxgate magnetometr pro Mimosu
Magnetometr pro ceskou družici MIMOSA konstruovali studenti a profesori CVUT v Praze.
Jedním z duležitých prístroju na palube Mimosy je tríosý fluxgate magnetometr. Tento prístroj velmi presne merí magnetické pole v míste družice. Údaje magnetometru budou predevším využity pro urcení polohy družice vuci Zemi, získaná data jsou ale zajímavá pro i vedce zabývající se magnetickým polem Zeme a jeho interakcí se slunecním vetrem – príkladem takové interakce je napr. polární záre ci poruchy šírení radiového signálu. Prístroj byl zkonstruován na katedre merení elektrotechnické fakulty CVUT. Práve nadšení zúcastnené skupiny studentu umožnilo dokoncit tento projekt i pri zanedbatelném rozpoctu. Využity byly senzory puvodní ceské konstrukce, které úspešne pracují napr. v hledackách bomb využívaných armádami nekolika zemí (od Saudské Arábie pres Itálii až po Kanadu).
A/D component
by Aleš CERMAN
Procesorová a komunikacní cást magnetometru MIMOSA
Celá procesorová cást má za úkol prevádet analogový signál z magnetru na císlicový, uložit tento údaj do pameti a ve správný okamžik data predat nadrazenému pocítacovému systému. Odber vzorku je rízen synchronizacním kmitoctem 1 Hz. To znamená, že nadrazený systém vyšle každou vterinu synchronizacní impuls, po kterém všechny merící systémy v celé družici odeberou vzorek a uloží jej do své pameti. Poté nadrazený pocítac tyto údaje od jednotlivých merících zarízení postupne vybírá.
V našem prípade tedy procesor ceká na príchod synchronizacního pulsu pro odber vzorku (ceká v IDLE modu). Po príchodu pulsu odebere z A/D prevodníku tri vzorky (z každé osy megnetometru jeden), uloží je do interní pameti RAM a ceké na príchod príkazu predání namerených dat nadrazenému systému (opet IDLE mod). Po príchodu príslušného príkazu dané vzorky predá a ceká na další synchronizacní impuls odberu vzorku. Komunikace s nadrazeným systémem je realizována pomocí sbernice RS422 s protokolem RS232 (10 bitu – 1 start bit, 8 datových bitu a 1 stop bit) s rychlostí prenosu 31,25 kb/s.
A/D prevodník: ADS1211 firmy Burr-Brown. Jedná se o 24.bitový sigma-delta prevodník se ctyrmi analogovými vstupy a sériovým císlicovým výstupem. Výhodou tohoto prevodníku je vysoké rozlišení – 23 efektivních bitu pri vzorkovacím kmitoctu 10 Hz a až 18 efektivních bitu pri vzorkovacím kmitoctu 1 kHz. Interní zdroj referencního napetí je v zapojení nahrazen externím zdrojem AD780, který má menší koeficient teplotní závislosti (3 ppm/oC).
Procesor: DS80C320 firmy Dallas Semiconductors. Jedná se o klon známého procesoru I8051 s pozmeneným jádrem. Procesor je s I 8051 hardwarove i softwarove plne kompatibilní s tím rozdílem, že nové jádro je v prumeru asi 2,5 krát rychlejší než puvodní a obsahuje nekteré další užitecné periferie, jako napríklad WatchDog Timer, více interních prerušení atd. Vyšší rychlosti jádra procesoru je využito ke snížení aktivní pracovní doby procesoru a tím ke snížení príkonu celého zarízení (procesor se vetší cást casu nachází v takzvaném IDLE modu – modu sníženého napájení). Obslužný program je uložen v externí pameti HM-6617/883 firmy Harris, což je propalovací pamet PROM se zvýšenou teplotní a radiacní odolností. Procesor komunikuje s nadrazeným procesorovým systémem po sbernici RS422, která je buzena budici MC26C31 (transmiter) a MC26C32 (receiver).
Odber celé císlicové cásti by v plne aktivním provozu (procesor, pamet i prevodník pracují) nemel prekrocit 170 mW, vetší cást casu by se však mel pohybovat kolem 60 mW (procesor i pamet jsou v neaktivním modu).
