{"id":496,"date":"2023-11-18T16:58:14","date_gmt":"2023-11-18T15:58:14","guid":{"rendered":"http:\/\/localhost\/?page_id=496"},"modified":"2026-01-27T01:54:29","modified_gmt":"2026-01-27T00:54:29","slug":"sg-elektronik","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/er-ig.de\/cms\/sg-elektronik\/","title":{"rendered":"SG Elektronik"},"content":{"rendered":"\n
\"\"\n\t\t\t\n\t\t\t\t\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t<\/button>
Der Elektronik Stack der Rakete Phoebe Mk 2b aus dem Projekt UNITY<\/a> Integriert in das Elektronik Segment am Tag vorm Start. Das Elektroniksegment ist schwarz-wei\u00df lackiert, um die Drehrate der Rakete im Flug ermitteln zu k\u00f6nnen.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Obwohl Modell- und auch Experimentalraketen prinzipiell g\u00e4nzlich ohne Bordelektronik fliegen k\u00f6nnen, macht es in der Regel Sinn, nicht auf einen Flugcomputer und dazugeh\u00f6rige elektronische Systeme zu verzichten. Hauptaufgaben dieser Systeme sind die Ausl\u00f6sung des Bergungssystems zum richtigen Zeitpunkt, sowie das Aufzeichnen und \u00dcbermitteln von Telemetriedaten.<\/p>\n\n\n\n

Neben den elektronischen Systemen innerhalb der Rakete befasst sich die SG Elektronik auch mit einer Reihe von Systemen am Boden. Dazu geh\u00f6ren zum Beispiel die Bodenstation, die Telemetriedaten der Rakete empf\u00e4ngt und verarbeitet, sowie das Kameraequipment zur Aufzeichnung des Starts.<\/p>\n\n\n\n

Viele der Platinen und ein Gro\u00dfteil der Elektronik im Allgemeinen wird von der SG Elektronik spezifisch f\u00fcr ihre Aufgaben designt und vor Ort best\u00fcckt und getestet.<\/p>\n\n\n\n

ICARUS: Der modulare Flugcomputer des UNITY-Projekts<\/h2>\n\n\n\n
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Bild unseres \u00e4lteren Logging Flight Stacks.<\/em> Er enth\u00e4lt unsere Standard Stromversorgung basierend auf PSUv2 und ein simples Logging und ein Simples GNSS und Datalink Board. Oben drauf sitzt eine Kamera und ein Altimax Flugcomputer<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Im Rahmen des UNITY-Projekts der ERIG entstand der neue Flugcomputer ICARUS (Interconnected Avionics for Recovery of Unmanned Systems)<\/strong>. Er wurde mit Fokus auf Modularit\u00e4t, Iterabilit\u00e4t sowie Zuverl\u00e4ssigkeit und Sicherheit entwickelt.<\/p>\n\n\n\n

ICARUS besteht aus mehreren Subsystemen, die \u00fcber den eigens entwickelten ERIG Rocket Bus (ERBus)<\/strong> miteinander verbunden sind. Dieser Bus standardisiert die physischen, elektrischen und Kommunikationsschnittstellen zwischen den Modulen. So lassen sich alle ICARUS-Module leicht austauschen, aufr\u00fcsten oder erweitern.<\/p>\n\n\n\n

Die Module des Flugcomputers unterteilen sich in zwei Kategorien: Kritische Module<\/strong> wie den IFC, die PSU und das OWL sind f\u00fcr einen sicheren Flug unverzichtbar. Nicht-kritische<\/strong> Module wie die PDHU und die Black Box erf\u00fcllen zus\u00e4tzliche Funktionen, sind aber f\u00fcr eine erfolgreiche Landung nicht zwingend erforderlich.<\/p>\n\n\n\n

Die Entwicklung von ICARUS wurde durch die gro\u00dfz\u00fcgige Unterst\u00fctzung von STMicroelectronics<\/strong> und W\u00fcrth Elektronik<\/strong> erm\u00f6glicht, die uns den Gro\u00dfteil der elektronischen Komponenten bereitgestellt haben.<\/p>\n\n\n\n

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IFC (ICARUS Flight Control)<\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Das ICARUS Flight Control<\/strong> (IFC) Modul ist das zentrale Steuerungssystem der Rakete. Er erfasst Flugdaten und bestimmt den optimalen Zeitpunkt f\u00fcr die Ausl\u00f6sung des Bergungssystems. Zudem koordiniert er die Kommunikation zwischen allen ICARUS-Modulen \u00fcber zwei CAN-Busse. So steuert es beispielsweise die Nutzlastbetriebsmodi oder weist das Telemetriemodul an, Daten an die Bodenstation zu \u00fcbermitteln.<\/p>\n\n\n\n

Der IFC basiert auf einem STM32F439<\/strong>-Mikrocontroller und ist mit modernen Umweltsensoren wie dem ISM330-IMU<\/strong> und dem ILPS280-Barometer<\/strong> von STMicroelectronics ausgestattet. F\u00fcr die Speicherung hochaufl\u00f6sender Flugdaten stehen au\u00dferdem 64 MB Flash-Speicher<\/strong> zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n\n\n\n

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PSU (Power Supply Unit)<\/h2>\n\n\n\n
\"\"\n\t\t\t\n\t\t\t\t\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t<\/button>
Die Power Supply Unit 2.0<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Power Supply Unit<\/strong> (PSU) versorgt die Rakete \u00fcber zwei redundante Batterien mit Energie. Solange die Rakete an der Rampe steht, leitet sie zudem Daten, die die Groundstation \u00fcber das Versorgungskabel (umbilical cable) sendet, an den IFC weiter.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4hrend des Fluges ist die PSU die einzige Energiequelle aller Subsysteme des IFC. Daf\u00fcr stellt sie 3,3 V und 5 V<\/strong> Spannung \u00fcber doppelt redundante Spannungswandler f\u00fcr die kritischen Module bereit. F\u00fcr leistungshungrige Komponenten wie z.B. die Servos zur Fallschirmausl\u00f6sung kann aber auch direkte Batteriespannung geliefert werden. Solange die Rakete an der Rampe steht, versorgt die PSU au\u00dferdem ihre LiFePo-Batterien mit Ladestrom.<\/p>\n\n\n\n

Ein STM32G474<\/strong>-Mikrocontroller gew\u00e4hrleistet eine fl\u00fcssige Kommunikation mit der Bodenstation, w\u00e4hrend die integrierten ADC-Kan\u00e4le kontinuierlich Strom und Spannung \u00fcberwachen. Zur Minimierung elektromagnetischer St\u00f6rungen <\/strong>(EMI) werden alle hochfrequenten Bauteile mit WE-SHC-Abschirmgeh\u00e4usen<\/strong> von W\u00fcrth Elektronik geschirmt.<\/p>\n\n\n\n

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OWL (Onboard Wireless dataLink)<\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Das Onboard Wireless dataLink<\/strong> (OWL) \u00fcbernimmt die Daten\u00fcbertragung, sobald die Rak<\/p>\n\n\n\n

ete die physische Verbindung \u00fcber das Umbilical Kabel verliert. Es nutzt einen LoRa-Transceiver im 868 MHz <\/strong>Frequenzband, um die wichtigsten Systeminformationen an die Bodenstation zu senden. Dank der Spread-Spectrum-Modulation von LoRa ist eine stabile Verbindung mit einer Reichweite von \u00fcber 40 km<\/strong> in Sichtlinie m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n

Ein STM32F446<\/strong>-Mikrocontroller verarbeitet und verpackt die Flugdaten aus dem CAN-Bus und \u00fcbertr\u00e4gt sie an den Transceiver. Au\u00dferdem ist ein GNSS-Empf\u00e4nger <\/strong>integriert, der die Position der Rakete w\u00e4hrend des Fluges und bei der Landung verfolgt. Ein u-blox GNSS-Chip<\/strong> zusammen mit einer omnidirektionalen Antenne gew\u00e4hrleistet dabei einen stabilen, unabh\u00e4ngig von der Lage der Rakete nach der Landung.<\/p>\n\n\n\n

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CATS-BOB (CATS Break-Out Board)<\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Um eine doppelte doppelte Redundanz zur Fallschirmausl\u00f6sung zu gew\u00e4hrleisten, werden immer zwei una<\/p>\n\n\n\n

bh\u00e4ngige Flugcomputer eingesetzt: Unser eigener IFC und einen zugekauften, flugerprobten CATS VEGA<\/strong> Flugcomputer. Beide Systeme erfassen Flugdaten und k\u00f6nnen entsprechend das Bergungssystem ausl\u00f6sen.<\/p>\n\n\n\n

Da der CATS VEGA<\/strong> nicht direkt mit dem ERBus kompatibel ist, wurde das CATS Break-Out Board<\/strong> (CATS-BOB) entwickelt. Dieses Adaptermodul versorgt den CATS VEGA mit Strom und leitet Ausl\u00f6sebefehle an alle in den ERBus weiter.<\/p>\n\n\n\n

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PDHU (Payload Data Handling Unit)<\/h2>\n\n\n\n

Ein wichtiges Ziel des UNITY-Projekts ist es, eine zuverl\u00e4ssige Rakete zu entwickeln, die es externen Partnern erm\u00f6glicht, kleine Nutzlasten (Payloads) mit uns zu fliegen. Um dies zu erm\u00f6glichen, haben wir die Payload Data Handling Unit<\/strong> (PDHU) entwickelt. Daf\u00fcr stellt sie eine standardisierte Schnittstelle zur Energieversorgung, Steuerung und \u00dcberwachung der Payloads bereit. <\/p>\n\n\n\n

Um flugkritische Systeme vor Fehlfunktionen der Payloads zu sch\u00fctzen, sitzt die PDHU zusammen mit den Payloadkapseln in einem separaten Raketenmodul, besitzt eine eigenst\u00e4ndige Stromversorgung<\/strong> und hat nur begrenzten, galvanisch getrennten Zugriff auf den ERBus.<\/p>\n\n\n\n

Ein leistungsstarker STM32F407<\/strong>-Mikrocontroller sorgt f\u00fcr einen reibungslosen Ablauf auf der PDHU, w\u00e4hrend andere Systembausteine wie der TSC214-Strommessverst\u00e4rker<\/strong> die Aktivit\u00e4ten der Nutzlast genau erfassen.<\/p>\n\n\n\n

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Black Box<\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Im Falle eines kritischen Fehlers w\u00e4hrend des Fluges ist die Bergung von Flugdaten entscheidend, um die Fehlerursache zu identifizieren und zuk\u00fcnftige Designs zu verbessern. UNITY-Raketen sind daher mit einer eigens entwickelten Black Box <\/strong>ausgestattet, die jegliche Kommunikation von ICARUS aufzeichnet. Die Flugdaten werden redundant auf zwei Flash-Chips<\/strong> gespeichert, die in Silikonharz eingebettet<\/strong> und durch ein gefr\u00e4stes Aluminiumgeh\u00e4use<\/strong> gesch\u00fctzt sind. Die Daten werden auf zwei redundanten Flash-Speichern gespeichert, die in Silikonharz eingebettet und durch ein gefr\u00e4stes Aluminiumgeh\u00e4use gesch\u00fctzt sind. Dieses robuste Design gew\u00e4hrleistet die Datenintegrit\u00e4t selbst bei einem Absturz der Rakete.<\/p>\n\n\n\n

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Obwohl Modell- und auch Experimentalraketen prinzipiell g\u00e4nzlich ohne Bordelektronik fliegen k\u00f6nnen, macht es in der Regel Sinn, nicht auf einen Flugcomputer und dazugeh\u00f6rige elektronische Systeme zu verzichten. Hauptaufgaben dieser Systeme sind die Ausl\u00f6sung des Bergungssystems zum richtigen Zeitpunkt, sowie das Aufzeichnen und \u00dcbermitteln von Telemetriedaten. 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