Wie im allgemeinen Aufbau bereits beschrieben, ist die elektrische Seite für die Zündung und Aufnahme des eigentlichen Experiments, dem Entfalten des Segels, zuständig. Darüber hinaus soll ein Kameramodul für die Verwendung in einem geplanten Cubesat entwickelt und für den Einsatz qualifiziert werden.
Um die beschriebenen Ziele zu erreichen haben wir diesen Teil des Experiments in mehrere Komponenten aufgeteilt. Das „mission control module“ wird der „Kopf“ des Experiments sein. Es gibt die Signale für die Entfaltung und den Beginn der Aufnahme an die entsprechenden Untermodule weiter. Ebenfalls nötig ist eine „power supply unit“, die die 24 bis 36V des „REXUS service module“ auf die benötigten Spannungsebenen transformiert.
Die Struktur ist in dem folgenden Blockschaltbild zu erkennen. Im weiteren werden die einzelnen Komponenten genauer beschrieben und erklärt.
Mission Control Module
Wie bereits erwähnt wird das „Mission Control Module“ die Leitung des Experiments übernehmen und die anderen Teile steuern. Dazu wird es die beiden Statussignale des „REXUS service modules“ (SODS – start/stop of data storage and SOE – start/stop of experiment) auswerten und zusätzlich noch eine serielle RS-422 Telemetrieschnittstelle zur Bodenstation besitzen um Statusmeldungen des Experiments zu übertragen.
Camera Modules
Hochgeschwindigkeitsvideos aufzunehmen ist keine simple Aufgabe – insbesondere unter schwierigen Umgebungseinflüssen wie extreme und stark unterschiedliche Beleuchtung, geringe Platzverhältnisse, schwankende Temperaturen und den drohenden Aufschlag mit der Spitze zuerst in der Schwedischen Tundra.
Die Kameras müssen nur ca. 2s so detailliert wie möglich aufnehmen, sowohl zeitlich als auch mit möglichst hoher Auflösung. Durch den gering vorhandenen Bauraum und ungünstige optische Verhältnisse ist es unmöglich, mit einer einzelnen Kamera das komplette Segel abzudecken und dabei ein vertretbares Budget einzuhalten.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl:
- professionelle Hochgeschwindigkeitskameras:
→ 150 bis 2500 fps mit mittleren bis hohen Auflösungen
→ teuer bis sehr teuer
→ ungünstige Bauform, exponierte Teile sind ausgesprochen gefährdet. - Selbstentwicklungen
→ gute Integration
→ 60 bis 90 fps bei mittleren Auflösungen
→ niedriger Preis, ermöglicht uns die Verwendung von mehreren Modulen gleichzeitig
Um das Kamerasystem möglichst redundant auszulegen werden wir eine einzelne professionelle Kamera mit einigen selbstgemachten Kameras ergänzen. Weiterhin wird eine einfache Kamera Daten für den Video-Channel des „service modules“ bereitstellen, der live übertragen wird.
Die selbst entwickelten Kameramodule werden aus einem Bildsensor und einem leistungsfähigen Microcontroller/Signalprozessor mit zusätzlichem RAM und Flash-Datenspeicher bestehen. Um die aufgenommenen Videos zu schützen wird der Bildsensor von dem Rest der Schaltung getrennt, sodass nur der eigentliche Sensor auf der Außenhaut zu sehen ist, Controller und Speicher bleiben sicher geschützt im inneren der Rakete.
Beleuchtung
In dem Falle eines nächtlichen Starts oder wenn das Segel die Sonne verdeckt benötigen wir ein starkes Beleuchtungssystem um das Segel möglichst gut auszuleuchten.
Zur Verfügung steht, mit 2 Leitungen je 28V mit einer Belastbarkeit von 3A Peak und 1A Mean, ausreichend Leistung um mehrere High-Performance Leuchtdioden zu verwenden.
Analyse
Da die bei EDOD gewonnenen Daten später als Referenz für Simulationsmodelle für die weitere Entwicklung des Segels dienen sollen, ist es unser Ziel möglichst viele Informationen zu extrahieren. Mit einem Punktraster auf dem Segel werden wir jeden einzelnen Punkt in allen 3 Dimensionen verfolgen können und somit die Bewegungen des Segels bestimmen können. Diese Methode wird als Photogrammetrie bezeichnet. Zusätzlich zu den Bildsensoren werden wir auch „normale“ Sensoren wie zum Beispiel einem Drehratensensor an der Boom-Spule anbringen.