15.11.2007 | Autor / Redakteur: Peter Allen und Werner Bach* / Hendrik Härter
Für den Test von Satelliten müssen extreme Bedingungen geschaffen werden. Aufwand und Risiko sollen gering sein. LXI-basierte Lösungen eignen sich für solche komplexen System-Konfigurationen besser als GPIB, da sie ein Web-basiertes Interface haben und sich die Treiber komfortabler in die Applikations-Software einbinden lassen.
Satelliten sind extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Daraus ergeben sich besondere Anforderungen an die Tests. So können eng beieinanderliegende Teile unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Entscheidend ist ihre Position zur Sonne. Ursache für dieses Phänomen ist das Vakuum, das keine Konvektionskühlung oder -erwärmung ermöglicht. Vor diesem Hintergrund hat die „China Academy of Space Technology’s Environmental Engineering Department“ vor kurzem ein Programm zum Testen der Satellitenumgebung aufgestellt. In einer Testkammer wurden annähernd die selben Bedingungen wie im Weltraum geschaffen. Dafür war eine Vakuumkammer erforderlich, die den Satelliten über eine programmierbare Steuerung aufheizen und abkühlen kann.
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| Bild 1: System-Layout: Die verschiedenen Racks werden über 10/100-T LAN Kabel verbunden |
Für das Abkühlen der Kammer wurde eine spezielle Flüssigkeit verwendet und für das Aufheizen waren 240 präzise, steuerbare Heizzonen notwendig, um die Heizprofile genau der Situation des Satelliten im Weltraum nachzubilden. Es wurden Halogen-Heizelemente verwendet, da sie sehr effizient und präzise zu steuern sind. Jedes Heizelement benötigt zwischen 2 und 600 W und arbeitet mit 0 bis 150 V bei 0 bis 4 A. Damit ist insgesamt eine Leistung von 144 kW erforderlich. Für maximale Flexibilität muss jedes Element unabhängig programmierbar und über einen zentralen Controller ansteuerbar sein. So wird ein präziser Betrieb aller Stromversorgungen mit einer Ansprechzeit von 100 ms für jede Stromversorgung möglich. Ausgewählt wurden hierfür die kompakten Stromversorgungen von Sorensen der Serie DLM mit einer Leistung von 600 W.
Die Applikation hätte auf Basis einer GPIB-(General Purpose Interface Bus-)Steuerung implementiert werden können, was allerdings einen relativ hohen Aufwand für das Set-up und Debugging bedeuten würde. Außerdem hätte dieser Ansatz zur Folge, dass der Steuerungsraum möglichst nah an der Stromversorgung liegt, was nicht gewünscht war. Da die ausgewählten Stromversorgungen sowohl über ein LXI-Interface als auch eine Master/Slave-Konfiguration verfügen, entschlossen sich die Techniker für eine LAN-basierte Steuerungsumgebung.
Der Systemaufbau besteht aus mehreren Racks mit Stromversorgungen: jedes Einschub-Subsystem wird über eine Ethernet-Verbindung angesteuert. Ähnlich wie die GPIB-Konfiguration enthält jedes Rack 60 Stromversorgungen, wobei vier davon als LXI-Master konfiguriert sind. Jeder dieser Master steuert 14 Slaves über die RS-485-Schnittstelle. Die einzelnen Racks verfügen über einen preiswerten Standard-LAN-Switch, der jede LXI-Komponente über ein einfaches Cat-5-Kabel mit den Master/Slave-Stromversorgungsgruppen verbindet. Die Bilder 1 und 2 zeigen das System-Layout und die Stromversorgungs-Racks.
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| Bild 2: Stromversorgungs-Reck: Über 10/100-T LAN Kabel erfolgt die Kommunikaiton mit der Steuereinheit |
Durch den LAN-Zugriff der Geräte, ist das Warten und Konfigurieren der Geräte sehr einfach. Trotz der zahlreichen ferngesteuerten Komponenten und der hohen Komplexität war die Systemkonfiguration einfach zu handhaben. Mithilfe des Discovery-Mechanismus konnte von jedem an das Subnetz angeschlossenem LXI-Gerät der Hersteller, die Modelnummer, die Seriennummer sowie die IP-Adresse ermittelt werden. Die Informationen wurden für den Zugriff auf die Webseite der jeweiligen Geräte genutzt. Außerdem wurden Ressource-Tabellen erstellt, die von anderen Applikationen oder Hilfsprogrammen genutzt wurden
Nach dem Verbinden und Konfigurieren der LXI-Geräte auf dem Netzwerk, erfordert das Programmieren und Steuern der einzelnen Geräte die Entwicklung einer Applikation mit Interface zu den jeweilig unterstützen Gerätetreibern. Für diese Applikation wurde eine COM-basierte Entwicklungs-Umgebung ausgewählt, die jedes LXI-Gerät steuert. Alle LXI-Geräte werden mit einem IVI-Treiber geliefert. Für die Stromversorgungen stellte ein IviDCPwr-Treiber einen standardisierten Satz von Befehlen für das Monitoring und die Steuerung der LXI-gesteuerten Gleichspannungsversorgungen zur Verfügung. Der IVI-Treiber mit seiner standardisierten Funktion war sehr hilfreich bei der Integration und Entwicklung der Applikation. Außerdem bot er die Möglichkeit, zukünftig andere Gleichspannungsversorgungen einzusetzen oder auszutauschen
*Peter Allen ist Marketing Product Manager bei Elgar Electronics und Werner Bach ist Marketingleiter bei CompuMess Elektronik.
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