Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Satellit bauen


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von A. K. (Gast)


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Hallo ich bin gerade dabei einen Picosat (Pocketqube) zu bauen….
Eigentlich nichts berühmtes
Verbaut sind eigentlich nur eine MSP430 div. Spannungsregler und anderes 
Hühnerfutter deshalb will ich fragen inwiefern Esd Schutz und Reinraum 
sinnvoll ist.Ich meine Handschuhe,Overal,Mundschutz und Haarnetz. Mir 
ist auch klar das bei einer möglichen Integration(Piggyback)sowieso 
Schutzkleidung getragen werden muss aber wie das beim Zusammenbau 
aussieht ist mir unklar.

PS:Bitte kein Hate oder Shitshorm wegen meines Vorhabens.
PS²: Ich weiß über Genehmigungen Weltraumrecht und Nutzwert solcher 
Satelliten bescheid.

THX Radiosonde

von Schreiber (Gast)


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Arno K. schrieb:
> Verbaut sind eigentlich nur eine MSP430 div. Spannungsregler und anderes
> Hühnerfutter deshalb will ich fragen inwiefern Esd Schutz und Reinraum
> sinnvoll ist.

Wenn es zuverlässig werden soll, dann hat ein ESD-Schutz noch nie 
geschadet. Jede elektrostatische Aufladung kann die Lebensdauer des 
Bauteils verkürzen.

Arno K. schrieb:
> PS²: Ich weiß über Genehmigungen Weltraumrecht und Nutzwert solcher
> Satelliten bescheid.

Was soll das Teil eigentlich können? Amateurfunkumseter?
Wund wie sind die Startkosten?

von A. K. (Gast)


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Es soll  ein Technologieerprobungssatelit werden mit Amateurfunk 
Downlink.
Statt kostet offiziel ca .10000€ man kann aber oft im Rahmen von 
Startinitiativen kostenlos mitfliegen...

von oszi40 (Gast)


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Arno K. schrieb:
> Schutzkleidung getragen werden muss aber wie das beim Zusammenbau
> aussieht ist mir unklar.

Antistatische Maßnahmen sind nie verkehrt. Frage ist eher, ob Du 
mögliche Aufladungen (z.B. Arbeitsstuhl, Papier) überhaupt bemerkt hast. 
Außerdem sind mechanische Resonanzen und Temperaturstress Feinde der 
Elektronik.

von Cyborg (Gast)


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Der nächste Solarsturm wird solchen Projekten schnell ein jähes
Ende bereiten. Fliegt im Orbit nicht schon genug Müll rum?

von C. A. Rotwang (Gast)


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Arno K. schrieb:
> Hallo ich bin gerade dabei einen Picosat (Pocketqube) zu bauen….
> Eigentlich nichts berühmtes
> Verbaut sind eigentlich nur eine MSP430 div. Spannungsregler und anderes
> Hühnerfutter deshalb will ich fragen inwiefern Esd Schutz und Reinraum
> sinnvoll ist.Ich meine Handschuhe,Overal,Mundschutz und Haarnetz. Mir
> ist auch klar das bei einer möglichen Integration(Piggyback)sowieso
> Schutzkleidung getragen werden muss aber wie das beim Zusammenbau
> aussieht ist mir unklar.


PCB's für grosse Höhen (Avionik) werden speziel beschichtet (coated). 
Der verwendete Lack ist leicht klebrig, da fängt man von alleine an 
Handschuh zu tragen.

Da mal ein Foto von ner Cubesat montage:
https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/originals/7c/a9/6b/7ca96bea829171d217adaa7ee2bf121b.jpg
Man sieht Handschuh, ESD-Kabel, Kittel - aber keinen Mundschutz oder 
Reinraumtaucheranzug.

Es gibt da aber auch Fotos mit Haarnetz aber ohne Handschuh:
https://amsat-uk.org/tag/cw/

Elektronik muss garnicht so speziell sein um im All wenigstens ein paar 
Stunden zu überleben. Speziell universitäre Projekte im Bereich Cubesats 
haben da die tauglichkeit von COTS für den Weltraum getestet.

An solche Unis rep die involvierten Mitarbeiter würde ich mich an deiner 
Stelle wenden. Spontan fällt mir da Würzburg ein:
http://www7.informatik.uni-wuerzburg.de/forschung/space_exploration/projects/uwe_3/

Ansonsten mal die Liste der Cubesats 
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Cubesat-Satelliten abgrasen.
Da Cubesats standardisiert sind sollte sich in deren Unterlagen einige 
finden lassen.
http://www.cubesat.org/resources/

Viel Spass beim persönlichen Space - Race :-)

von Wühlhase (Gast)


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Solche Pico-Sateliten fliegen im LEO (Low Earth Orbit), solche Teile 
werden dort in Massen ausgesetzt. Die bleiben allerdings auch nicht ewig 
dort oben, nach ein paar Jahren verglühen die Teile wieder in der 
Atmosphäre.

Strahlung ist dort noch nicht gar so extrem, da noch unter dem 
Van-Allen-Gürtel. Auch im GEO (Geostationärer Orbit, Höhe etwa 40.000km, 
jenseits des Van-Allen-Gürtels) ist die Strahlung durchaus beherschbar, 
dort werkelt seit 6 Jahren ein PIC32.
Mikrocontroller mit Strukturbreiten >120nm überleben dort hinreichend 
lange nach Aussage eines Microchip-Vertreters, allerdings muß man 
softwaretechnisch sehr viel prüfen und spiegeln. Bei Bitfehlern muß der 
Controller neu gestartet werden und es geht wieder-alelrdings müssen die 
Fehler natürlich erkannt werden. Aus diesem Grund benutzt man meist 
lieber FPGAs.

Zu deinem Projekt:
Sorgfältig durchgesetzter ESD-Schutz ist definitiv Pflicht. 
Herabgesetzte Lebensdauer, vorzeitiger Ausfall, alles sehr ärgerlich, 
nicht plan- und nur sehr, sehr schwer bis gar nicht erkennbar.

Reinraum...ich kenne halt ein gewisses Niveau, auf dem arbeite ich. 
Davon runterzukommen/abzuraten fällt mir entsprechend schwer. Man kann 
eine Platine zwar durchaus auch außerhalb eines Reinraumes bauen, 
tatsächlich wird fast alles, was in den Weltraum geschossen wird, 
ursprünglich in stinknormalen Werkstätten gefertigt. Allerdings sind die 
Teile dann vor dem Zusammenbau im Reinraum gründlich zu reinigen und du 
solltest dir überlegen, ob du deinen fertigen Sateliten dem Prozedere 
aussetzen kannst/willst.

Noch ein paar Hinweise:
-Verzichte möglichst auf Lacke/Kunststoffe wo du nur kannst, das Zeug 
gast im Vakuum vortrefflich aus
-Verzichte auf FETs sofern möglich, benutze bipolare Transistoren sofern 
du nur kannst

von A. K. (Gast)


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Danke für die netten Antworten!
Ihr habt mir damit sehr geholfen

von (Gast)


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Wühlhase schrieb:
> -Verzichte auf FETs sofern möglich, benutze bipolare Transistoren sofern
> du nur kannst

Warum?

von Wühlhase (Gast)


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Nochmal zum Reinraum:
Es gibt diverse Reinraumklassen. Dort, wo auf den Bilder 
Haarschutz/Bartschutz getragen wird, arbeiten die Leute in einem 
Reinraum.

Diese Reinsträume, wie sie z.B. in der Chip-Fertigung benutzt werden und 
wo man nur mit Vollanzug reinkommt, kenne ich aus der Raumfahrt nicht. 
(Womit ich aber nicht sagen will, daß es das nicht gibt.)

von Wühlhase (Gast)


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Hä schrieb:
> Wühlhase schrieb:
>> -Verzichte auf FETs sofern möglich, benutze bipolare Transistoren sofern
>> du nur kannst
>
> Warum?

Wenn ein geladenes Teilchen in die Gate-Schicht oder andere Bereiche des 
Halbleiters gelangt kann es passieren, daß das Teil nicht mehr richtig 
(oder wirklich gar nicht mehr) schaltet. Die meisten modernen FETs sind 
heute nicht mehr ein einfacher Halbleiter-Kanal, sondern weitaus 
komplexere Gebilde. Die sind gegen sowas weitaus empfindlicher, da 
entweicht vielleicht alle zehn Jahre oder so ein Teil aus der 
Isolierschicht.

Es gab ein paar alte FET-Typen, die waren robust genug, ich weiß aber 
nicht welche das waren und ob die heute überhaupt noch produziert 
werden. Und versuche mal, solche Informationen beim Hersteller zu 
erfragen...

Bipolare Transistoren haben solche Probleme nicht. Da sind eh immer 
genug Teilchen unterwegs, eines mehr oder weniger oder macht da 
nichts...

von (Gast)


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Danke Wühlhase :)

von 123 (Gast)


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Je nach Leistung würde ich mir Gedanken über die thermische Situation 
machen. Wie bekommst du die Hitze weg? Ein Test in der 
Thermalvakuumkammer ist angesagt.

Außerdem musst du mit deiner / deinen Platinen auf den Shaker bzgl. 
Vibrationen.

Versuche alles Kunststoff & Kleberzeug zu vermeiden es sei denn es hat 
Space Rating. Das Zeug gast aus und vermüllt dir die Vakuumkammer. Auch 
Elkos solltest du erstmal aussen vor lassen.

Wie willst du die Kommunikation machen und wie sieht die Lageregelung 
aus?

von Light up the magic in every little part (Gast)


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Hä schrieb:
> Danke Wühlhase :)

Halte ihn nicht von der Arbeit ab. Es ist Ostern.

von H-G S. (haenschen)


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Wieso muss das Weltraum-Zeugs überhaupt so rein sein ?

von A. K. (Gast)


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Weil man wenige fehlerquellen haben will.
Stell dir vor:Du baust einen Sateliten und dann ist Staub in der 
Kameralinse......

von H-G S. (haenschen)


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Mir läuft immer gern ein Schweisstropfen vom Gesicht wenn ich über 
Elektronik bin :-)

Ei paarmal direkt auf die PC-Elektronik beim regelmäßigen Entstauben - 
ich wartete immer lange dass es trocknet aus Angst vor Kurzschlüssen.

von Schreiber (Gast)


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Wühlhase schrieb:
> Wenn ein geladenes Teilchen in die Gate-Schicht oder andere Bereiche des
> Halbleiters gelangt kann es passieren, daß das Teil nicht mehr richtig
> (oder wirklich gar nicht mehr) schaltet. Die meisten modernen FETs sind
> heute nicht mehr ein einfacher Halbleiter-Kanal, sondern weitaus
> komplexere Gebilde. Die sind gegen sowas weitaus empfindlicher, da
> entweicht vielleicht alle zehn Jahre oder so ein Teil aus der
> Isolierschicht.

Bei den µCs das gleiche: Je grober die Struktur, desto robuster. Beim 
EEPROM ebenfalls aufpassen. Entweder das ist hinreichend fehlertolerant 
uns strahlungsfest oder man kann per Funk ein neues Programm uploaden 
oder man sollte über eine andere Lösung nachdenken.
Hängt natürlich auch davon ab, wie lange man das Teil betreiben will.



123 schrieb:
> Wie willst du die Kommunikation machen und wie sieht die Lageregelung
> aus?

Lageregelung braucht man nicht zwingend.
Wenn man doch eine braucht nimmt man einen Permanentmagneten für die 
ersten zwei Achsen und sorgt für eine sinnvolle Masseverteilung zwecks 
Gravitationsstabilisierung in der dritten Achse.

Arno K. schrieb:
> Es soll  ein Technologieerprobungssatelit werden mit Amateurfunk
> Downlink.

Wenns vom Gewicht her passt: ein Uplink und ein Papagei/Frequenzumsetzer 
wäre schön.

von Wühlhase (Gast)


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Light up the magic in every little part schrieb:
> Hä schrieb:
>> Danke Wühlhase :)
>
> Halte ihn nicht von der Arbeit ab. Es ist Ostern.

Heute arbeite ich nicht. Und eigentlich studiere ich noch... :)



Das mit dem Shaker erinnert mich noch an etwas, daß ich vergessen habe.

Du mußt dir um die mechansiche Stabilität Gedanken machen. Beim Flug 
entstehen ordentliche Kräfte, und wenn die Rakete eine Stufe absprengt 
und die nächste zündet gibt das deinem Sateliten einen richtig heftigen 
Arschtritt. (Ganz besonders, wenn du mit einer chinesischen Rakete 
fliegst.)
Tip: Bauteile an der Platine ankleben (Hinweis von 123 beachten!).

Deinen Sateliten auf einer Rüttelplatte vorher ordentlich 
durchzuschütteln ist nicht verkehrt.
Es wäre sehr schade, wenn am Ende des Fluges der Launcher aufgeht und 
anstatt deines heilen Satelitens einen Haufen Schrott rausschiebt.

von Cyborg (Gast)


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H-G S. schrieb:
> Wieso muss das Weltraum-Zeugs überhaupt so rein sein ?

Im Weltraum herrschen eben andere Bedingungen.
-Schwerelosigkeit
-Temperaturunterschiede
-Druck/Unterdruck(Vakuum)
-Ionisierende Strahlung

Einige Effekte kann man kompensieren/abschirmen, andere nicht.

Durch die Kapselung blieben Verunreinigungen ja im Satelliten
gefangen, könnten Aggregatzustände ändern und Metalle zum
korrodieren bringen und weiß Gott was anrichten.
Der Weltraum ist eben ein ziemlich extremer Einsatzort.
Man kann ja schon aus Kostengründen da nicht mal jemanden für eine
Reparatur hoch schicken, vor allem nicht bei solchen Mini-Satelliten.
Bis auf ein paar Ausnahmen (z.B. Hubble) werden Satelliten als
Einwegsysteme konzipiert.

von Georg A. (georga)


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Wühlhase schrieb:
> Du mußt dir um die mechansiche Stabilität Gedanken machen. Beim Flug
> entstehen ordentliche Kräfte, und wenn die Rakete eine Stufe absprengt
> und die nächste zündet gibt das deinem Sateliten einen richtig heftigen
> Arschtritt. (Ganz besonders, wenn du mit einer chinesischen Rakete
> fliegst.)
> Tip: Bauteile an der Platine ankleben (Hinweis von 123 beachten!).

Ich war mal einige Zeit in einem Büro neben so einem Shakerraum. Trotz 
einem Stockwerk und einem Gang dazwischen brummte der Hintern bei so 
einem Test schon ganz nett ;) Da wurde mir auch schon beschrieben, dass 
beim Test falsch montierte 208Piner-QFPs von der Platine geschleudert 
wurden...

von Light up the magic in every little part (Gast)


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Georg A. schrieb:
> Ich war mal einige Zeit in einem Büro neben so einem Shakerraum.

Um mit der Sekretärin zu shakern?
:)

von interrupt (Gast)


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Schreiber schrieb:
> Lageregelung braucht man nicht zwingend.
> Wenn man doch eine braucht nimmt man einen Permanentmagneten für die
> ersten zwei Achsen und sorgt für eine sinnvolle Masseverteilung zwecks
> Gravitationsstabilisierung in der dritten Achse.

Passive Lageregelung durch Permanentmagnet ?

Die hier mach(t)en es aktiv mit Magneten :
http://www.astronews.com/news/artikel/2004/09/0409-011.shtml

Bei einem kleinen Cube funktioniert Gravitationsstabilisierung ?

von Alex W. (a20q90)


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Light up the magic in every little part schrieb:
> Georg A. schrieb:
> Ich war mal einige Zeit in einem Büro neben so einem Shakerraum.
>
> Um mit der Sekretärin zu shakern?
> :)

Genau so schlecht wie Baumann-Witze

von Schreiber (Gast)


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interrupt schrieb:
> Bei einem kleinen Cube funktioniert Gravitationsstabilisierung ?

Ja.
Noch besser gehts mit einem ausklappbaren Ausleger mit Gewicht dran. Den 
kann man zusätzlich noch als Antenne nutzen.

interrupt schrieb:
> Passive Lageregelung durch Permanentmagnet ?
Geht. Prinzip Kompassnadel.

> Die hier mach(t)en es aktiv mit Magneten :

Braucht Strom und kann kaputt gehen!

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Weitere Punkte, die mir einfallen:
- Vorzugsweise verbleit löten. https://nepp.nasa.gov/whisker/ lässt 
grüßen.
- Temperaturschwankungen sind der mechanische Tod jeder Lötstelle. Statt 
QFN nur QFP benutzen, die können wenigstens ein bisschen des 
mechanischen Stresses abfangen.
Hintergrund: die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Leiterplatte 
und Moldmasse sind unterschiedlich, ein bisschen wie bei einem Bimetall. 
Die dabei entstehenden Kräfte muss die Lötstelle abfangen. Wenn sie das 
nicht kann, reißt sie...und das ist nicht nur Theorie.

Ich kenne die beiden Themen zwar nur aus dem Automotive-Bereich, dort 
aber live und in Farbe. Im Weltraum wird´s sicher nicht besser.

von Bitwurschtler (Gast)


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Max G. schrieb:
> - Vorzugsweise verbleit löten. https://nepp.nasa.gov/whisker/ lässt
> grüßen.

Akademisches Mienenfeld, da gibbets einige die gern das Gegenteil 
behaupten, oder das Coating als ausreuchend gegen Whisker (Lotnadeln) 
erachten. IMHO ein Thema das erst Jahre nach dem Löten akut wird, wenn 
überhaupt.

> - Temperaturschwankungen sind der mechanische Tod jeder Lötstelle. Statt
> QFN nur QFP benutzen, die können wenigstens ein bisschen des
> mechanischen Stresses abfangen.
Für BGA's gabs/gibs auch eine Vibrationsfesterer Variante - CGA.
http://www.sixsigmaservices.com/columnattach2.asp

Und das Nonplusultra ist wohl (man staune) - nix Löten, sondern 
WireWrap!
Aber vielleicht hat sich da was in den letzten Jahren getan, die 
CubeSats sehen mir nicht nach WireWrap aus.

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