Architecture

Un article de Projet Exploradur.

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Dossier architecture.pdf

Sommaire

Objet du document

Le but de ce document est de décrire l'architecture globale de la sonde Exploradur I.

Il doit permettre de répondre au besoin de la mission et tout particulièrement aux objectifs scientifique de la mission.

Ce document participe à la conception électronique, logiciel et mécanique de la sonde. C'est donc un point d'entrée pour tous ces documents de conception

Dans un premier temps, on rappellera le déroulement de la mission et les modes de fonctionnement de la sonde.

Dans un second temps, on spécifiera les modules principaux.

Rappel des documents applicables

Ce document s'appuie sur 3 documents

1- Le cahier des charges Cansat de planète Sciences

2- La description de la sonde Exploradur

3 – Le dossier d'expérience

Rappel de la mission de Exploradur I

Le but de la mission est de déterminer l'environnement de la planète à explorer. Ces informations permettront de déterminer si il serait possible d'envoyer une mission à plus grande échelle (Rover, mission habitée...)

Ces paramètres sont au minimum : La pression, la température, et la nature du sol via la dureté.

Ces expériences sont identifiées comme « principale ».

Il y' a ensuite des expériences « secondaires » comme la prise de vue, et la détection sismique.


Ensuite, au delà des expériences scientifiques, il est prévu de tester certaines technologies comme :

  • L'atterrissage et la phase de redressement,
  • Le déploiement d'un mat d'expérience,
  • La survie sur la planète avec l'auto-alimentation par panneaux solaires,
  • l'établissement d'une communication bi directionnelle.

Le séquencement de la mission est le suivant :

archi_6.png

Description des principaux organes de la sonde.

Archi_7.png

Coque de protection

Cette coque est solidaire du lanceur via un câble.

Lors du largage, cette coque libéra naturellement le parachute.

La largage de cette coque sera détecté. C'est cette information qui permettra de définir le signal « Système largué »


Parachute

Le parachute permet à la sonde de descendre à une vitesse de 5m/s.

Il est solidaire de la sonde.

Le parachute peut être largué par un système électrique.


Bague Supérieure

La bague supérieure détecte la présence du parachute. 2 détecteurs redondants seront présents.

Elle comprend aussi 3 détecteurs pour la détection de largage. En cas d'incohérence entre les capteurs, un vote majoritaire décidera de la bonne information.

Elle comprend aussi 2 boutons poussoirs et 2 leds . Une Led de signe de vie, une led de confirmation de mode « prêt au largage », un bouton poussoir « auto test », un bouton poussoir pour passage en mode « prêt au largage ».

La bague supérieure comprendra l'anneau de largage.

Bague Servo

Cette bague comprend les 2 servomoteurs pour le pilotage des portes et le servo moteur pour le largage du parachute.

Elle est équipée de 2 contacts permettant de connaitre l'état de fermeture des portes latérales.

Case à équipement électronique

Cette partie reçoit toute la partie électronique, batterie et servo du mat et de l'antenne de télémesure.

Elle est détaillée dans un chapitre spécifique de ce document.

Antenne de télémesure (TM)

C'est l'antenne de télémesure pour la transmission des données à 138MHz.

Compte tenue de la fréquence de mesure, une liaison 4800 bauds est largement suffisante.

Cette antenne sera du type « boudin » pour prendre une place moins significative.

Mat d'expérience

Ce mat comprendra le système de prise de vue.

Si nécessaire, une antenne de réception de télécommandes sera situé sur ce mat.

Bague inférieure

Cette bague est l'interface entre le cône et le reste de la sonde.

Des suspensions mécaniques sont reliées entre le cône et cette bague pour amortir le choc de l'impact.

Cône

Le cône est réalisé en mousse expansée pour amortir le choc.

Il contient le Radar Ultra son permet de détecter le sol lorsque celui ci est à moins de 2m.

Il contient aussi l'accéléromètre pour le détecteur de dureté du sol.

Portes latérales

Les portes latérales contiennent les panneaux solaires.

L'ouverture de ces portes permet le déploiement du mat.

Les panneaux solaires permettent de recharger les batteries.

Enfin, les portes latérales permettent le redressement de la sonde (remise à plat de la verticale).

Le logiciel devra donc ouvrir les portes dans un ordre tenant compte de la verticale de la sonde.

Dimension physique de la sonde.

La sonde, une fois repliée aura les dimensions maximales suivantes :

Longueur : 26 cm

Diamètre : 7 cm


Poids max : 2kg

Technologie d'intégration.

Le principe de l'intégration est l'utilisation de tiges filetées prises entre toutes les bagues.

Pour donner de la solidité à l'ensemble, les bagues supérieures et inférieures seront en aluminium.

Pour faciliter les découpes et l'intégration électronique, les autres bagues seront en FR4 (Epoxy).

Des profilés en U, permettront de renforcer en transverse les tiges filetées et faciliteront la fixation des équipements électroniques.

Archi_11.png


La peau sera en PVC. Notamment les portes latérales.

Pour faciliter le conception, il n'y aura pas de mesures réalisées pendant une émission radio. L'électronique doit donc être fonctionnelle pendant les émissions radios, mais elle n'a pas pour objectif de tenir la performance maximale pendant les émissions radios.

Mode de fonctionnement.

Pour la sonde on définit plusieurs mode de fonctionnement :


Mode Attente

Ce mode est identifié sous le numéro 0.

Dans ce mode, il n'y a pas de télémesure automatique émise.

La sonde peut recevoir des télécommandes

Tous les servomoteurs sont inactifs.

Un autotest peut être lancé via le Bouton Poussoir externe ou via une télécommande.


Condition de passage au mode suivant : Soit par le bouton poussoir externe, soit par une télécommande.


Mode prêt au Largage

Ce mode est identifié sous le numéro 1.

Dans ce mode, il y a émission automatique de télémesure.

La sonde est prêt au largage et attend la détection de largage pour passer en mode parachute.

La sonde ne peut pas recevoir des télécommandes.

Tous les servomoteurs sont actifs.

Les boutons externes sont inactifs.

Les mesures sont effectuées régulièrement et émises par radio.

La LED “mode prêt au largage” clignote.


Condition de passage au mode suivant : Détection de largage.


Mode Parachute

Ce mode est identifié sous le numéro 2.

Ce mode correspond à la première phase de descente sous parachute avant l'acquisition du sol par radar US.

La sonde ne peut pas recevoir de télécommande.

Tous les servomoteurs sont actifs.

Les boutons externes sont inactifs.

Les mesures sont effectuées régulièrement et émises par radio.


Condition de passage au mode suivant : Tempo de 30s (A confirmer)

Mode Recherche sol

Ce mode est identifié sous le numéro 3.

Ce mode correspond à la phase de descente sous parachute avec Radar US actif. Dans ce mode, la sonde recherche la distance au sol.

Le radar US est donc ON

La sonde ne peut pas recevoir de télécommande.

Les mesures sont effectuées régulièrement et émises par radio.

Tous les servomoteurs sont actifs.

Les boutons externes sont inactifs.


Condition de passage au mode suivant : Lorsque le sol est à moins de 2m ou bien tempo de 120s


Mode chute libre

Ce mode est identifié sous le numéro 4.

Dans ce mode, la sonde a détecté le sol et largue son parachute. Elle démarre l'acquisition du détecteur de choc.

La position se met en position de sécurité pour préparation à l'impact.

L'antenne de TM est repliée.

Le parachute est larguée.

Le radar US est mis OFF pour éviter tout court-circuit à l'impact.

La sonde ne peut pas recevoir de télécommande.

Seules les mesures de chocs sont effectuées.

Il n'y a pas d'émission radio.

Tous les servomoteurs sont actifs.

Les boutons externes sont inactifs.


Condition de passage au monde suivant : Tempo de 30s.


Mode sol.

Ce mode est identifié sous le numéro 5.

Il correspond à l'ensemble des actions devant être réalisées pendant cette phase.

Initialement :

Les mesures sont réalisées régulièrement mais non émises.

Le système ne peut recevoir de télécommande.

Les servos moteurs sont ON.

Le radar US est OFF

L'acquisition du détecteur de choc est OFF


1- pendant 1 minute, le système réalise des mesures sur tous les capteurs puis les envoie par radio.

Cette séquence permettra au sol d'avoir un signe de vie de la sonde même si l'antenne n'est pas déployée.


2- arrêt de l'émission radio


3- On met ON les mesures pendant 10s et on moyenne la mesure des accéléromètres.


4- A partir des mesures moyennées des accéléromètres, on identifie la verticale et on détermine la séquence d'ouverture des portes.


5- Ouverture des portes latérales suivant la séquence déterminée dans le point précédent.


6- Vérification de la verticale et correction si nécessaire par retour au point 5 (max 2 fois)


7- Déploiement de l'antenne de télémesure.


8- pendant 1 minute, le système réalise des mesures sur tous les capteurs puis les envoie par radio.


9-déploiement du mat


10-pendant 1 minute, le système réalise des mesures sur tous les capteurs puis les envoie par radio.


11-Prise de photo en zone mémoire 1


12-pendant 1 minute, le système réalise des mesures sur tous les capteurs puis les envoie par radio.


13 passage en mode attente_sol


Mode attente_sol.

Ce mode est identifié sous le numéro 6.

Dans ce mode la sonde est au sol et est pleinement opérationnelle.

Les émissions radios sont OFF

La sonde peut recevoir des télécommandes

Les servos sont actifs

Le radar US est OFF

Les boutons poussoirs sont inactifs


Tableau de synthèse

Le tableau suivant donne l'état de fonctionnement pour chacune des sous fonctions.

Sous ensemble Attente Prêt au largage Parachute Recherche sol Chute Sol Attente sol
BP Mode Passage en mode prêt au largage inactif inactif inactif inactif inactif inactif
BP Autotest Autotest inactif inactif inactif inactif inactif inactif
Led “Prêt au largage” Non alimenté Clignote Non alimenté Non alimenté Non alimenté Non alimenté Non alimenté
Servos Inactif Actif Actif Actif Actif Actif Actif
Mat replié Replié Replié Replié Replié Auto Auto
Antenne TM Repliée Repliée Dépliée Dépliée Impact Dépliée Dépliée
Portes latérales inactives Fermées Fermées Fermées Fermées Auto Ouvertes
Largage parachute Inactif Fermé Fermé Fermé Ouvert Inactif Inactif
Radar US OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF
Portes fermées Inactif Actif Actif Actif Actif Actif Inactif
Détection largage Inactif Actif Inactif Inactif Inactif Inactif Inactif
Radio Inactif ON ON ON OFF Auto OFF
Mesures OFF Auto Auto Auto Choc Auto OFF

Puissance et marche/arrêt.

La sonde est équipée d'une batterie qui lui assure une autonomie initiale de 3 heures de fonctionnement.


La sonde est de plus équipée de 2 cellules solaires. Ces cellules doivent permettre de recharger la batterie en 12h d'ensoleillement.


En dehors du largage, la sonde fonctionnera environ 1h par jour. Le reste du temps elle sera en mode basse consommation.


Une mesure de consommation permet de connaitre le courant débité sur la batterie.

Une mesure de courant permet de connaitre la puissance fournie par les cellules solaires.


Il n'y a pas d'interrupteur pour mettre ON/OFF la sonde. Seul une connexion permet de couper l'alimentation.

Gestion de l'énergie à bord.

Des modes basse consommation permettent de réduire la consommation.

Ces modes ne peuvent être appelés que depuis le mode “attente_sol”.


On distingue deux modes basses consommation.

1/ Un mode “économie” où les servos moteurs sont inactifs mais le récepteur radio est ON

2/ Un mode “veille”où seul le processeur est actif. Dans la mesure du possible, le processeur sera lui aussi mis en mode basse consommation. Seul des tâches internes gérant l'horloge seront actives pour gérer le réveil de la sonde.


La sortie du mode “économie” est réalisée soit par temporisation, soit par télécommande.

La sortie du mode “veille” est conditionnée par une temporisation interne.


Démarrage.

Lors du démarrage de la sonde, la valeur du mode est téléchargée depuis une mémoire interne.

Ainsi, en cas de reset, le redémarrage se fera dans un mode connu.

  1. L'initialisation du mode “Attente” (0) peut être forcée par un “jumper” sur l'électronique. Ce Jumper n'est accessible que lorsque les portes sont ouvertes.

Alimentation extérieure.

Une connecteur accessible porte ouverte permet d'alimenter la sonde et de recharger les batteries.


Télémesures et télécommandes.

Ce chapitre décrit les télémesures émises par la sonde ainsi que les télécommandes reçues.

Pour les télémesures, on distinguera deux phases :

  • Les phases correspondantes aux modes 1,2,3,4,5. Dans ces phases, les télémesures sont émises automatiquement.
  • Les phases correspondantes aux modes 0 et 6. Dans ces phases, les télémesures sont émises sur demande, en réponse à des télécommandes.

Télécommandes.

Le format des télécommandes est le même pour toutes les télécommandes.

Il est composé de :

  • Un mot de synchronisation : 0xFFFF
  • Un mot de clé de trame : 0x1234
  • Un mot correspondant au numéro de la télécommande (cf description si aprés)
  • Un mot correspondant au retard d'application de la télécommande (au chapitre 11)
  • Un mot correspondant à l'argument 1 de la télécommande
  • un mot correspondant à l'argument 2 de la télécommande
  • Un mot correspondant au checksum de tous les octets reçus (y compris le mot de synchronisation)

Une trame est donc composée de 7 mots. Le débit et le format des bits sera préciser dans le dossier de conception logiciel.

Autotest

Cette télécommande répond au numéro 1.

Un argument doit être prévue même si à l'heure actuelle, un seul Autotest est prévu.

L'action de cet télécommande exécute l'autotest définit au chapitre XXX


Commande de servo

Cette télécommande répond au numéro 2.

Le premier argument X correspond au numéro de servo.

Le second argument Y correspond à l'angle demandé.

L'action de cet télécommande positionne le servo moteur X avec l'angle Y.


Lancer mesure

Cette télécommande répond au numéro 3.

Le premier argument X correspond à la zone de mémoire.

L'action de cet télécommande consiste à lancer une mesure sur tous les capteurs et de placer le résultat de la zone mémoire X.


Prise de photo

Cette télécommande répond au numéro 4.

Le premier argument X correspond à la zone de mémoire.

L'action de cet télécommande consiste à prendre une photo et de placer la photo dans la zone mémoire X


Passage en mode basse énergie.

Cette télécommande répond au numéro 5.

Le premier argument X correspond au type de mode basse énergie. (0 --> Mode économie, 1-->Veille, 6--> mode Attente_sol)

L'action de cette télécommande consiste a changé les modes de consommation d'énergie décrits dans le chapitre énergie


Lecture mémoire

Cette télécommande répond au numéro 6.

Le premier argument X correspond à l'adresse mémoire.

L'action de cet télécommande consiste à renvoyer 16 octets à partir de l'adresse X.


Effacer toutes les télécommandes

Cette télécommande répond au numéro 7.

Le premier argument X correspond à un mot de passe.

L'action de cet télécommande consiste à effacer toutes les télécommandes en mémoire.


Principe de gestion retardée des Télécommandes

Dans le logiciel embarqué, une file d'attente reçoit toutes les télécommandes.

Cette file d'attente est lue a une fréquence élevée (supérieure à la seconde).

Au moment de la lecture d'une télécommande dans la file, si le compteur de retard de la télécommande correspondant au retard de 0, alors la télécommande est éxécutée.

Sinon, elle n'est pas exécutée et reste dans la file.


Un tâche indépendante viendra chaque seconde décrémentée les tâches en attente.


Ce mécanisme permettra de programmer l'exécution de certaines tâches et notamment de lancer le réveil de la sonde, ou de prendre des mesures ou des photos de nuit par exemple...

Télémesures

Les télémesures sont les données émises par la sonde. On distingue deux types de données : les mesures émises en phase de descente et celles émises suite à la télécommande de lecture mémoire.


Dans les deux cas, le format et la vitesse de la trame est identique. Il sera définit par le dossier de conception logiciel

Données en phase descente.

Cette trame est composée :

D'un mot de synchronisation sur 16 bits : 0xFFFF

D'un mot d'entête sur 16 bits : 0x5534

D'un octet lié au mode de fonctionnement.

D'un octet lié à la temporisation en cours. oliv : a quoi correspond cette tempo ??

D'un mot lié à la mesure de température,

D'un mot lié à la mesure de pression,

D'un mot lié au radar US oliv : on peut intégrer le statut du radar US dans un bit d'état de la sonde ??

D'un mot lié aux bits d'états de la sonde.

  • 3 bit liés à la détection de largage
  • 2 bits liés à la présence parachute
  • 2 bits liés à la fermeture des portes
  • 1 bit lié à la position du servo de largage parachute
  • 1 bit lié à l'activation du radar US
  • 1 bit lié à la position du servo du mat
  • 1 bit lié à la position du servo de l'antenne
  • 5 bits à affecter potentiellement

D'u n mot correspondant au checksum de tous les octets reçus (y compris le mot de synchronisation).


(Le bit de poids fort des différentes mesures sera forcé à 0 pour s'assurer que la mesure 0xFFFF n'est pas possible)

Données en réponse à la télécommande de lecture mémoire.

Cette trame est unique et est composée :


  • D'un mot de synchronisation sur 16 bits : 0xFFFF
  • D'un mot d'entête sur 16 bits : 0xAA12.
  • De 16 octets. Ce sont les octets en retour de la fonction lecture mémoire.
  • Un mot correspondant au checksum de tous les octets reçus (y compris le mot de synchronisation).

Organisation mémoire des données

Le principe des télécommandes demandant en retour des données, est de mettre à disposition les mesures acquises dans une zone mémoire.

Cette zone mémoire, vu depuis l'émetteur de télécommande, est une zone virtuelle qui peut être composée de zone RAM ou FLASH.

Le logiciel embarqué décodera l'adresse demandée pour aller lire la case mémoire exacte :


Image:Archi_22.png


On va retrouver dans cette organisation mémoire :

Des zones mémoires pour le stockage de mesures,

Des zones mémoires pour le stockage des photos,

Une zone mémoire pour le stockage des mesures de chocs,

Une zone mémoire pour le stockage des télécommandes.


Les adresses mémoires seront très précisément spécifiées par le Dossier de conception détaillée du logiciel.

Pour chacune des types de mesures, on va retrouver un nombre de zone mémoire limité. Ce nombre de zone sera spécifiée en fonction de la quantité de mémoire disponible.

Autotest

Un auto-test est prévu. Il ne peut être exécuté que depuis le mode “Attente”. Soit depuis une télécommande, soit par pression du bouton poussoir extérieur.

Il active une séquence comprenant des variations de servos ou d'attente de contact pour permettre une couverture de test élevée de la sonde.


La séquence est la suivante

Initialement la sonde est entièrement montée. Le parachute est mis en place ainsi que sa coque de protection.


  • Lancement de la télécommande Autotest ou bien suite à action sur le bouton poussoir d'auto test.
  • Le logiciel vérifie que tous les interrupteurs de présence parachute sont bien ouverts. Si oui la led de mode clignote, sinon elle reste éteinte.
  • Le logiciel attend l'arrachage de la coque et donc que tous les interrupteurs soient ouverts. Quand ils le sont tous, la LED s'arrete de clignoter et s'éteind.
  • Ensuite l'antenne se déploie. Si l'antenne s'est bien déployée, l'utilisateur doit passer à l'étape suivante en appuyant sur un des boutons de détection de largage.
  • La sonde met ON le RUS.
  • Si une distance inférieure à 2m est détectée, alors le servo du largage est activée.
  • L'utilisateur retirera alors le parachute.
  • Le système attendra que les deux détecteurs de largage parachute soient ouvert pour passer à l'étape suivante.
  • A l'étape suivante, toutes les mesures (sauf détecteur de chocs) sont acquises. Un test de cohérence est réalisée :
    • La pression doit être comprise entre 900 et 1100mb
    • La température doit être comprise entre 20°C et 40°C
    • La norme de l'accélération G mesurée par l'UMI doit être entre 0.8g et 1.2g
  • Si tout est OK, l'antenne est positionnée à mis hauteur (position de sécurité pour la chute)
  • Le logiciel attend l'appuie sur un des détecteurs de chute.
  • L'opérateur incline la sonde sur le coté gauche. La porte gauche doit alors s'ouvrir de moitié. Puis elle se referme.
  • Le logiciel attend que le détecteur “porte gauche fermée” soit activée.
  • L'opérateur incline la sonde sur le coté droit. La porte droite doit alors s'ouvrir de moitié. Puis elle se referme.
  • Le logiciel attend que le détecteur “porte droite fermée” soit activée.
  • Le logiciel ouvre les deux portes sur ¾ de la position.
  • Le mat est déplié
  • un auto test de la caméra est effectuée.
  • Si tout est OK alors l'antenne est complètement déployée.

L'autotest est donc bon si la séquence est arrivée jusque là.


Sous ensemble électronique

Le synoptique globale de l'électronique de bord est le suivant :

Image:Archi_25.png

Pour optimiser le nombre de cartes tout en gardant une modularité suffisante pour le développement, il est proposé de répartir l'électronique en plusieurs cartes :


Une carte ALIM

Cette carte assure les fonctions suivantes :

  • Générer toutes les alimentations de bord pour les cartes et capteurs.
  • Gère la charge de la batterie
  • Interfacer les panneaux solaires
  • recevoir une alimentation extérieure
  • fournir vers la carte télémesure des informations sur l'état de la batterie et de la charge en cours.

Une carte Télémesure

Cette carte assure les fonctions suivantes :

  • Gère toutes les fonctions de l'ordinateur de bord.
  • Gère toutes les fonctions de télémesure et de télécommande
  • réalise la conversion analogique des capteurs
  • Commande les servos moteurs

Une carte Capteur

Cette carte assure les fonctions suivantes :

  • Supporte les capteurs de pression, température et UMI
  • Interface les servos moteurs
  • Interface les capteurs déportés (RUS, Chocs,...)
  • Commute les alimentations pour les capteurs

Le synoptique devient alors le suivant :

Image:Archi_27.png

Répartition des cartes électroniques

Carte Alimentation

Image:Archi_28.png

Connectique :

  • 2 Plots à souder reçoivent la connexion batterie
  • 4 plots à souder reçoivent les connections panneaux solaires. Ils seront montés en série sur chacune des portes puis montés en parallèle sur la carte alim
  • 2 Plots à souder reçoivent l'entrée extérieure
  • 1 Connecteur 6 points contient les Alims et la télémesure

Ce connecteur est de type HE14 8 points

La répartition est la suivante:


Numéro Type Description
1 Alim +6V
2 Alim +8V
3 Alim -8V
4 0V
5 Sortie Analogique Mesure tension batterie
6 Sortie Analogique Mesure courant consommé
7 Sortie Analogique Mesure courant de charge
8 0V

Les dimensions de la carte seront confirmées par la suite.


Carte Micro-processeur

Image:Archi_29.png

Remarques :

Cette carte reçoit la RS de la caméra via la carte capteur.

Cette carte reçoit aussi son alimentation via la carte capteur.

L'émetteur et le récepteur sont présents sur la carte.

Un jumper est accessible pour forcer l'état 0 du mode au démarrage de l'application (ARC44)


Une seule connection existe avec la carte capteur via un connecteur HE10 40 points. Ce connecteur a été remplacé par 4 connecteurs 10 points au pas de 1.27 mm afin de permettre un routage du circuit numérique et capteurs sur 2 couches et d'optimiser l'espace occupé.

La répartition est la suivante :


Numéro Type Description Broche ADuC nouvelle broche sur connecteurs 1.27 mm
1 Entrée Analogique Pression
2 0V
3 Entrée Analogique Température
4 0V
5 Entrée Analogique UMI-X
6 0V
7 Entrée Analogique UMI-Y
8 0V
9 Entrée Analogique UMI-Z
10 0V
11 Entrée Analogique RUS
12 0V
13 Entrée Analogique Détecteur de choc
14 0V
15 Entrée Analogique Tension batterie
16 Entrée Analogique Courant de charge
17 Entrée Analogique Courant consommé
18 0V
19 Sortie Analogique Commande porte droite
20 Sortie Analogique Commande porte Gauche
21 Sortie Analogique Commande Servo Antenne
22 Sortie Analogique Commande Servo Mat
23 Entrée Logique Détecteur largage P0.0
24 Entrée Logique Détecteur RUS P0.1
25 Entrée Logique Dispo P0.2
26 Entrée Logique Détecteur Parachute 1 P0.3
27 Entrée Logique Dispo P0.4
28 Entrée Logique Détecteur Porte Droite P0.5
29 Entrée Logique Détecteur Porte Gauche P0.6
30 Entrée Logique BP AutoTest P0.7
31 Entrée Logique BP Mode P4.7
32 Alimentation 5V
33 Sortie Logique Led Mode P3.0
34 Sortie Logique Led Signe de vie P3.1
35 Sortie Logique Commande Servo largage parachute P3.2
36 Sortie Logique Commande Alim Servos P3.3
37 Sortie Logique Commande Alim Capteurs Déportés P3.4
38 Sortie Logique Commande Alim Bague Supérieure P3.5
39 RXD Caméra Réception
40 TXD Caméra Emission

Carte Capteurs

Image:Archi_32.png

Description:

Cette carte est l'interface entre les capteurs physiques et la carte micro-processeur.

Elle comprend les étages d'entrées (AOP et entrée logique) mais aussi les régulateurs de proximité sur ces capteurs. Certains régulateurs (type LDO) seront commandés par des sorties logiques de la carte micro processeur. Ainsi les détecteurs de choc et le RUS pourront être éteints. De même pour tous les éléments de la bague supérieure et les servos moteurs.

Une interface de conversion est prévue pour transformer les valeurs analogiques issues de la carte micro-processeur, en signaux PWM compatible avec les servos moteurs. Cela permet de pallier au manque de signaux PWM de la carte micro-contrôleur sans prendre de ressources logiciels.


Cette carte est reliée à la carte micro processeur par un connecteur HE10 40 points (cf description ci dessous).


Numéro Type Description
1 Sortie Analogique Pression
2 0V
3 Sortie Analogique Température
4 0V
5 Sortie Analogique UMI-X
6 0V
7 Sortie Analogique UMI-Y
8 0V
9 Sortie Analogique UMI-Z
10 0V
11 Sortie Analogique RUS
12 0V
13 Sortie Analogique Détecteur de choc
14 0V
15 Sortie Analogique Tension batterie
16 Sortie Analogique Courant de charge
17 Sortie Analogique Courant consommé
18 0V
19 Entrée Analogique Commande porte droite
20 Entrée Analogique Commande porte Gauche
21 Entrée Analogique Commande Servo Antenne
22 Entrée Analogique Commande Servo Mat
23 Sortie Logique Détecteur largage 1
24 Sortie Logique Détecteur RUS
25 Sortie Logique Dispo
26 Sortie Logique Détecteur Parachute 1
27 Sortie Logique Dispo
28 Sortie Logique Détecteur Porte Droite
29 Sortie Logique Détecteyr Porte Gauche
30 Sortie Logique BP AutoTest
31 Sortie Logique BP Mode
32 Alimentation 5V
33 Entrée Logique Led Mode
34 Entrée Logique Led Signe de vie
35 Entrée Logique Commande Servo largage parachute
36 Entrée Logique Commande Alim Servos
37 Entrée Logique Commande Alim Capteurs Déportés
38 Entrée Logique Commande Alim Bague Supérieure
39 RXD Caméra Réception
40 TXD Caméra Emission

Elle est reliée à la carte Alim via un connecteur identique à celui décrit dans la carte alim : HE 14 8 points


Numéro Type Description
1 Alim +6V
2 Alim +8V
3 Alim -8V
4 0V
5 Sortie Analogique Mesure tension batterie
6 Sortie Analogique Mesure courant consommé
7 Sortie Analogique Mesure courant de charge
8 0V

Cette carte est reliée aux 5 servos moteurs par des connecteurs servo moteurs standard.

Pour rappel, le branchement standard d'un connecteur servo est le suivant :


Numéro Type Description
1 Entrée PWM PWM
2 Alim Alim +5V
3 0V

Un seul connecteur est utilisé pour la connexion du RUS et du détecteur de choc. Il s'agit d'un HE14 4 broches

La description est la suivante :


Numéro Type Description
1 Alim +5V
2 Entrée Analogique Accélération choc
3 Entrée Analogique Radar US
4 0V

Un seul connecteur est utilisé pour la connexion de la bague inférieure. Il s'agit d'un HE10 14 points.


Numéro Type Description
1 Alim +5V
2 0V
3 Entrée Logique Détecteur largage 1
4 Entrée Logique Détecteur largage 2
5 Entrée Logique Détecteur largage 3
6 0V
7 Entrée Logique Détecteur Parachute 1
8 Entrée Logique Détecteur Parachute 2
9 0V
10 Entrée Logique BP Autotest
11 Entrée Logique BP Mode
12 0V
13 Sortie Logique Led “mode vol”
14 Sortie Logique Led “Signe de vie”

Bague supérieure

Cette bague est assez particulière. Elle participe à l'intégration mécanique mais prend la forme d'un circuit imprimé rond.

Sur cette carte on disposera de toutes les fonctions IHM et détections de la partie supérieure de la sonde :

Image:Archi_36.png

La connectique prend la forme d'un HE10 14 points.

La répartition des signaux est la suivante :


Numéro Type Description
1 Alim +5V
2 0V
3 Sortie Logique Détecteur largage 1
4 Sortie Logique Détecteur largage 2
5 Sortie Logique Détecteur largage 3
6 0V
7 Sortie Logique Détecteur Parachute 1
8 Sortie Logique Détecteur Parachute 2
9 0V
10 Sortie Logique BP Autotest
11 Sortie Logique BP Mode
12 0V
13 Entrée Logique Led “mode vol”
14 Entrée Logique Led “Signe de vie”

Liste des exigences

Numéro Description
ARC01 La coque de protection est solidaire du système de largage et protège le parachute.
ARC02 Le largage de la coque de protection fournit l'information « détection largage »
ARC03 Le parachute permet à la sonde de descendre à une vitesse de 5m/s.
ARC04 Le parachute peut etre largué par un système électrique.
ARC05 La bague supérieure détecte la présence du parachute. 2 détecteurs redondants seront présents.
ARC06 La bague supérieure comprend 3 détecteurs pour la détection de largage. En cas d'incohérence entre les capteurs, un vote majoritaire décidera de la bonne information.
ARC07 La bague supérieure comprend 2 boutons poussoirs et 2 leds . Une Led de signe de vie, une led de confirmation de mode « prêt au largage », un bouton poussoir « auto test », un bouton poussoir pour passage en mode « prêt au largage »
ARC08 La bague Servo comprend les 2 servomoteurs pour le pilotage des portes et le servo moteur pour le largage du parachute.
ARC09 La bague servo est équipée de 2 contacts permettant de connaitre l'état de fermeture des portes latérales
ARC10 La fréquence radio utilisée est de 138 MHz
ARC11 Les données seront transmises à un débit de 4800 bauds
ARC12 L'antenne sera du type « boudin »
ARC13 Le système de prise de vue sera situé sur le mat d'expérience
ARC14 Si une antenne de télécommande est nécessaire, elle sera située sur le mat d'expérience.
ARC15 Des suspensions mécaniques sont placées entre le cône et la bague inférieure pour amortir le choc à l'impact.
ARC16 Le cône est réalisé en mousse expansée pour amortir le choc.
ARC17 Le radar US doit fournir un signal lorsque le sol est à 2 mètres.
ARC18 Le radar US est contenu dans le cône
ARC19 L'accéléromètre du détecteur de dureté du sol est compris dans le cône
ARC20 Les portes latérales contiennent les panneaux solaires
ARC21 Les panneaux solaires permettent de recharger les batteries
ARC22 Le logiciel devra ouvrir les portes dans un ordre tenant compte de la verticale de la sonde.
ARC23 Les bagues inférieures et supérieures sont en aluminium. Les autres sont en FR4.
ARC24 La peau de la sonde sera en PVC. Cela comprend aussi les portes latérales.
ARC25 Les sous ensembles seront fixés sur des profilés en U
ARC26 Le diamètre de la sonde sera au plus de 100mm
ARC27 La longueur de la sonde sera au plus de 40 cm
ARC28 Le poids de la sonde sera au plus de 2 kg
ARC29 L'anneau de largage est fixé sur la bague supérieure.
ARC30 Il n'y a pas de mesures réalisées pendant les émissions radio.
ARC31 La description des modes de fonctionnement de la sonde est décrite au chapitre 7 du dossier d'architecture.
ARC32 La sonde est équipée d'une batterie qui lui assure une autonomie initiale de 3 heures de fonctionnement à partir de l'allumage précédent le largage.
ARC33 La sonde est de plus équipée de 2 cellules solaires. Ces cellules doivent permettre de recharger la batterie en 12h d'ensoleillement.
ARC34 En dehors du largage, la sonde fonctionnera environ 1h par jour. Le reste du temps elle sera en mode veille.
ARC35 Une mesure de consommation permet de connaitre le courant débité sur la batterie.
ARC36 Une mesure de courant permet de connaitre la puissance fournie par les cellules solaires.
ARC37 Des modes basses consommations permettent de réduire au minimum la consommation de la sonde.
ARC38 Les modes basses consommations ne peuvent être appelés que depuis le mode “attente_sol”
ARC39 Un mode “économie” où les servos moteurs sont inactifs mais le récepteur radio est ON
ARC40 Un mode “veille”où seul le processeur est actif. Dans la mesure du possible, le processeur sera lui aussi mis en mode basse consommation. Seul des tâches internes gérant l'horloge seront actives pour gérer le réveil de la sonde.
ARC41 La sortie du mode “économie” est réalisée soit par temporisation, soit par télécommande.
ARC42 La sortie du mode “veille” est conditionnée par une temporisation interne.
ARC43 Lors du démarrage de la sonde, la valeur du mode est téléchargée depuis une mémoire interne.
ARC44 L'initialisation du mode “Attente” (0) peut être forcée par un “jumper” sur l'électronique. Ce Jumper n'est accessible que lorsque les portes sont ouvertes.
ARC45 Une connecteur accessible porte ouverte permet d'alimenter la sonde et de recharger les batteries.
ARC46 Il n'y a pas d'interrupteur pour mettre ON/OFF la sonde. Seul une connexion permet de couper l'alimentation.