COMPARACIÓN DE SENSORES BASADOS EN CELDAS SOLARES Y FOTODIODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ORIENTACIÓN DE SATÉLITES CUBESAT

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

SISTEMA DE LA INFORMACIÓN

PROYECTO PARCIAL

TEMA ELEGIDO PARA SU ANÁLISIS:

“COMPARACIÓN DE SENSORES BASADOS EN CELDAS SOLARES Y FOTODIODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ORIENTACIÓN DE SATÉLITES CUBESAT”

ASIGNATURA:

TELECOMUNICACIONES

DOCENTE:

ING. TRUJILLO COLOMA MARIA JOSE

GRUPO 5-E

INTEGRANTES:

Gustavo Jiménez Gaspar

Alonso Acuña Guerrero

Jonathan Quito Suarez

FECHA

17/01/2023

ÍNDICE

Introducción:        3

Objetivos:        3

General:        3

Específicos:        3

Planteamiento del problema:        4

Análisis del Contenido        5

Características técnicas        6

CubeSat:        6

Características del estándar CubeSat:        6

Nano Satélites:        7

Magnetómetros y Sensores de estrellas        7

Características:        7

Sensor solar Sinclair ST-16RT2        7

Características:        7

ADCSuno        8

Características:        8

Ventajas y Desventajas        9

Ventajas:        9

Desventajas:        10

Conclusión:        10

Bibliografía        11

Introducción:

La investigación propuesta en esta tesis parece ser una idea valiosa ya que los CubeSats son una plataforma cada vez más popular para misiones educativas, tecnológicas y científicas. Utilizar celdas solares y fotodiodos como sensores de orientación puede ser una forma eficiente de aprovechar al máximo los recursos limitados disponibles en un CubeSat. La caracterización de estos dispositivos y el desarrollo de modelos matemáticos para simular su uso en un sistema de determinación y control de la orientación de satélites CubeSat es un enfoque sólido para investigar esta idea. Además, la utilización de MATLAB para llevar a cabo las simulaciones y considerar aspectos como la masa, las dimensiones y el modelo dinámico de los CubeSat, incluir efemérides, elementos orbitales y métodos de determinación de actitud, es una buena manera de asegurar un análisis completo y preciso.

Objetivos:

General:

• Analizar las celdas solares y fotodiodos COTS con la finalidad de utilizarlos como sensores de orientación para el satélite CubeSat.

Específicos:

• Estudiar los sensores de orientación del satélite CubeSat.
• Entender el cómo funcionan las celdas solares y fotodiodos comerciales.
• Analizar el desarrollo de los modelos matemáticos voltaje según el ángulo de incidencia de la luz y ángulo en función del voltaje producido por las celdas solares y fotodiodos comerciales.
• Entender la actitud en basa a la información de los modelos matemáticos, al igual al implementar los métodos TRIAD, Davenport (q-method) y QUEST.
• Analizar la simulación del sistema por medio de la herramienta de MATLAB, además de cómo se interactúa con el mediante una interfaz gráfica de usuario.

Planteamiento del problema:

La problemática planteada es la restricción de peso, volumen y cantidad de energía disponible en un satélite CubeSat. Estas restricciones limitan las capacidades y las misiones que pueden ser llevadas a cabo por el CubeSat. También el poco espacio disponible en el interior del CubeSat, la generación de energía limitada al periodo de luz y el tiempo de duración de la misión, dan lugar a la necesidad de utilizar componentes con múltiples propósitos.

El Sistema de Control y Determinación de Actitud (ADCS) es un subsistema crucial de una nave espacial. Proporciona precisión de puntería y estabilidad de las cargas útiles y las antenas como partes críticas de la operación y el éxito de la misión. Esto también representa una problemática ya que debe ser de tamaño reducido y de bajo consumo de energía.

Análisis del Contenido

Es un trabajo relacionado a la implementación de sensores por celdas solares y fotodiodos, para la orientación, al igual que para revisar los resultados y sacar las conclusiones de los resultados obtenidos. Para ello tomaron en cuenta los diferentes sensores para actitud, en base al mercado, teniendo en cuenta que estos varían según la tecnología, la precisión, el intervalo del proceso de medición, la respuesta del sensor y su campo de visión.

Se nos menciona que para determinar el movimiento orbital se detalla que es necesario un sistema de coordenadas, donde se toma en cuenta la posición de la Tierra, mediante diferentes ecuaciones, pero los sistemas de coordenadas varían en función de la misión del satélite. Es mediante diferentes métodos que se puede representar el cómo actúa el satélite.

Estas pueden ser en función de la dirección del Sol, en función del campo magnético de la Tierra, por el algoritmo de TRIAD o Quest, o mediante la estadística en base a vectores referentes al satélite. Para realizar las pruebas, pusieron en práctica su sistema matemático en MATLAB, con la finalidad de realizar simulaciones, además de que se realizaron los diagramas de bloques y flujogramas para dar mostrar el cómo interactúan los elementos entre sí, al igual que su interacción en el sistema, esto último utilizando una interfaz gráfica de usuario.

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