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Subsistema de control de actuación
para vehículo lanzador
Autor
Ing. Alejandro Javier Sánchez (Veng.SA)
Director del trabajo
Ing. Pedro Martos (FIUBA)
2018
Trabajo Final de la Carrera de Especialización en
Sistemas Embebidos
1
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Índice ● Introducción
● Introducción Específica
● Diseño e implementación
● Ensayos y resultados
● Conclusiones
2
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Introducción
3
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4
Introducción ¿Que es un vehículo lanzador?
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5
Introducción ¿Que es un vehículo lanzador?
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6
Introducción ¿Qué son los actuadores?
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7
Introducción Aplicación en propulsores
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8
Introducción
Aplicación en propulsores
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9
Introducción
Aplicación en los RCS
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10
Introducción Funcionalidades de los actuadores
1) Ignición 1er etapa
2)Meco 1er etapa
3) Separación
4) Ignición 2da etapa
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11
5) Apertura de cofia 6) Inyección del satélite
Introducción
Funcionalidades de los actuadores
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12
Introducción
Desarrollos en Argentina
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13
Introducción
Desarrollos en Argentina
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● Gran cantidad de actuadores a controlar en el vehículo lanzador.
● Para cada grupo de actuadores se requiere un desarrollo en particular.
● Los costos de desarrollo para un vehículo lanzador son muy elevados para aceptar un desarrollo en particular y por su criticidad.
14
Planteo del problema
Introducción
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● Aportar a la industria aeroespacial argentina con el desarrollo de un subsistema innovador de control de actuaciones para vehículos lanzadores.
Este desarrollo permite un gran ahorro económico por ser un solo desarrollo flexible que se adapta a diferentes actuadores.
Puede ubicarse en el vehículo para cumplir diferentes funcionalidades.
15
Objetivo General
Introducción
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Introducción Específica
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● Se requiere desarrollar un subsistema que pueda controlar diferentes actuadores.
● Poder ser configurado para cada tipo de actuador y para diferentes funcionalidades de secuenciado.
● Deberá recibir comandos de ejecución y cumplir funciones de encendido, apagado y secuenciado sobre los actuadores.
Introducción Específica
Captura de Requerimientos de usuario
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Introducción Específica
Casos de uso
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19
Seguridad Misión Negocio
Confiabilidad
Disponibilidad Fiabilidad Seguridad Protección
La capacidad del sistema para proporcionar
servicios cuando son requeridos
Sistemas
críticos
Introducción Específica Sistemas críticos
La capacidad del sistema para proporcionar
servicios especificados.
(tolerante a fallos, prevención de fallos)
La capacidad del sistema para funcionar sin
fallos catastróficos
La capacidad del sistema para
protegerse
a si mismo frente a
instrucciones accidentales
o premeditadas.
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20
Introducción Específica
Master test plan
Tipos de prueba Los niveles de
prueba
Elección de estrategia de test
Asignación de recursos
Comunicación entre las
disciplinas
Áreas que están involucradas
Master test plan
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Introducción Específica
Master test plan
21
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Diseño del Test de sistemas
Banderas de Salida Estado del Actuador Consumo con Actuador
Encendido
Emin-On
Emin-Off
Emax-On
Emax-Off Encendido Apagado
C < Cmin
C > Cmin
C < Cmax
C > Cmax
x
x x
x
x
x
x x
x x
x x
x
x
Banderas de Salida Estado del Actuador Consumo con Actuador
Apagado
Econsumo-On Econsumo-Off Encendido Apagado C < Cmin C > Cmin
x
x x
X
x
x
22
Introducción Específica
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Diseño del Test de aceptación
Casos Banderas de Salida Estado del Actuador Sensores Normal-Cerrado/Abierto
Esna-On
Esna-Off
Esnc-On
Esnc-Off
Encendido Apagado SNA-On
SNA-Off
SNC-On
SNC-Off
1
x
x x
x
X
2 x
x x
x
x
3
x x
x
x
x
4
x
x
x
x x
5 x
x
x x
x
6
x x
x
x
x
23
Introducción Específica
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Diseño e implementación
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Diseño e Implementación
25
Arquitectura General
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Diseño e Implementación
26
Arquitectura del Firmware
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Diseño e Implementación Diseño de detalle de hardware
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28
Diseño e Implementación
Diseño de detalle de hardware
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29
Diseño e Implementación
Diseño de detalle de hardware
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Diseño e Implementación Diseño de detalle de firmware
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Diseño e Implementación
Implementación de hardware
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32
Diseño e Implementación
Implementación de hardware
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Diseño e Implementación
Implementación de hardware
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34
Diseño e Implementación
Implementación de hardware
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Diseño e Implementación
Implementación de hardware
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36
Diseño e Implementación
Implementación de hardware
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Ensayos y resultados
37
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Ensayos y Resultados
Pruebas de aceptación
Caso 1 SNA-On SNC-Off
Banderas de Salida Esna-Off Esnc-Off
ok
Estado del Actuador Encendido ok
Sensores Normal-Cerrado/Abierto
SNA-On SNC-Off
ok
Caso 2 SNA-Off SNC-Off
Banderas de Salida Esna-On Esnc-Off
ok
Estado del Actuador Encendido ok
Sensores Normal-Cerrado/Abierto
SNA-Off SNC-Off
ok
Caso 3 SNA-On SNC-On
Banderas de Salida Esna-Off Esnc-On
ok
Estado del Actuador Encendido ok
Sensores Normal-Cerrado/Abierto
SNA-On SNC-On
ok
38
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Ensayos y Resultados
Pruebas de sistemas
Caso 1 C = 0.8A Cmin = 1A Cmax = 1.8A
Banderas de Salida Emin-On Emax-Off
OK
Estado del Actuador Encendido OK
Consumo con Actuador Encendido
C < Cmin C < Cmax
OK
Caso 2 C = 1.5A Cmin = 1A Cmax = 1.8A
Banderas de Salida Emin-Off Emax-Off
OK
Estado del Actuador Encendido OK
Consumo con Actuador Encendido
C > Cmin C < Cmax
OK
Caso 3 C = 2A Cmin = 1A Cmax = 1.8A
Banderas de Salida Emin-Off Emax-On
OK
Estado del Actuador Encendido OK
Consumo con Actuador Encendido
C > Cmin C > Cmax
OK
39
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Conclusiones
40
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Conclusiones
Conclusiones generales
Se desarrolló un prototipo de un subsistema capaz de controlar
actuadores en forma individual o en forma secuenciada por
medio de comandos recibidos a través de un bus rs485.
Durante el desarrollo de este Trabajo Final se aplicaron
conocimientos adquiridos a lo largo de la Carrera de
Especialización en Sistemas Embebidos.
41
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42
Conclusiones Algunas configuraciones que permite
● Tiempos de perfil de potencia por cada actuador
● Perfil de potencia por cada actuador
● Tabla de consumos máximos/mínimos por actuador
● Constantes de filtro digital
● Cuatro tablas de secuenciado
● Tablas de ajustes de medición de corriente
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Para dar continuidad al esfuerzo invertido en el desarrollo del proyecto, se listan a continuación las principales líneas de trabajo futuro con el objetivo de desarrollar un producto final para el lanzador Tronador TIII:
● Agregar otros test en el master test plan.
● Realizar pruebas unitarias a la totalidad de los módulos del firmware.
● Pasar a un sistema operativo de tiempo real certificado.
● Desarrollar un PCB que contenga el microcontrolador TMC570LC43.
43
Conclusiones
Próximos pasos
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FIN de la PRESENTACIÓN
Gracias por su atención
¿PREGUNTAS?
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Agradecimientos
● A Pedro por sus sugerencias y la suma de sus conocimientos
● A Juan Cruz por su apoyo y plena confianza
● Agradezco a Martín y Juan Pablo que me ayudaron constantemente.
45
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1. El sistema debe medir el consumo de corriente
2. Encender banderas de alerta si el consumo es superior a valores
máximos extraídos de una tabla.
3. Encender banderas de alerta si el consumo es inferior a valores
mínimos extraídos de una tabla.
4. Encender banderas de alerta si el consumo es superior a un
consumo máximo cuando el actuador esté apagado.
Master test plan Diseño del Test de sistemas Requerimientos
46
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1. El sistema deberá leer sensores de normal-abierto y normal-
cerrado por cada actuador.
2. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está
encendido y el sensor normal-abierto no indica abierto.
3. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está
encendido y el sensor normal-cerrado no indica cerrado.
4. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está
apagado y el sensor normal-abierto no indica cerrado.
5. El sistema deberá encender banderas de alerta si el actuador está
apagado y el sensor normal-cerrado no indica abierto.
Master test plan Diseño del Test de aceptación Requerimientos
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Ensayos y Resultados Pruebas de aceptación
Caso 4 SNA-Off SNC-On
Banderas de Salida Esna-Off Esnc-Off
ok
Estado del Actuador Desactivado ok
Sensores Normal-Cerrado/Abierto
SNA-Off SNC-On
ok
Caso 5 SNA-On SNC-On
Banderas de Salida Esna-On Esnc-Off
ok
Estado del Actuador Desactivado ok
Sensores Normal-Cerrado/Abierto
SNA-On SNC-On
ok
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Ensayos y Resultados Pruebas de sistemas
Caso 4 C = 0A Cmin = 0,2A
Banderas de Salida
Econsumo-Off
OK
Estado del Actuador
Apagado OK
Consumo con Actuador
Encendido C < Cmin
OK
Caso 5 C = 0,4A Cmin = 0,2A
Banderas de Salida
Econsumo-Off OK
Estado del Actuador
Apagado OK
Consumo con Actuador
Encendido C > Cmin
OK
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Diseño e Implementación
Implementación de hardware
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