MSE experimental rocket avionic (On-board electronics), Version 2023 launched at C'space
CC BY-NC-SA 4.0, Copyright 2023 Miailhe Paul, all rights reserved
Grabcad :
Le projet MarSoniquE (MSE), également connu sous le nom de Marsaut E, vise à concevoir une fusée expérimentale robuste et adaptée aux vols supersoniques pour mener des études spécifiques dans ce domaine. À ce jour, aucune fusée expérimentale n’a réalisé de vol nominal avec des caractéristiques similaires lors des événements du C’Space sur le site d’essai du 1er RHP. En s’appuyant sur une démarche Open Source, le projet cherche à fournir un cadre technique permettant de relever ce défi.
Le développement s’appuie sur l’expérience acquise avec les avioniques des projets précédents Marsaut 0 et Marsaut 1. L’objectif principal est de créer une structure résistante aux contraintes mécaniques d’un vol supersonique, avec des accélérations atteignant 28g et des vibrations significatives dans le domaine transsonique. Par ailleurs, la crise actuelle des semi-conducteurs impose des choix restrictifs en termes de composants.
- RP2040 : Microcontrôleur de Raspberry basé sur un cœur ARM Cortex-M0+.
Il intègre des fonctionnalités telles que la gestion de mémoire flash (Quad-SPI) et répond aux besoins du projet.
- 26PCGFA6D : Capteur de pression différentiel pour la sonde Pitot, mesurant jusqu’à 250 PSI.
- Amplificateur : Utilisation de l’INA121 pour amplifier proprement le signal.
- Convertisseur analogique-numérique : ADS1014 pour transformer le signal amplifié en données numériques exploitables.
- IMU MPU9250 : Capteur inertiel 6 axes, capable de mesurer des accélérations jusqu’à 16g.
- LPS22HB : Altimètre combinant mesures de pression et de température.
- GPS MAX-M10S : Module GPS compact, opérationnel jusqu’à 80 000 m d’altitude, 500 m/s de vitesse et avec une dynamique maximale de 4g.
- SX1276 : Transcepteur LoRa fonctionnant sur 868 MHz, permettant une communication longue portée et fiable.
Il est conçu pour fonctionner efficacement dans des conditions de faible signal grâce à sa sensibilité élevée et sa réduction de bruit intégrée.
- W25Q128JV : Mémoire flash SPI de 128 Mbits utilisée pour l’enregistrement des données en vol.
- LM340AT : Régulateur de tension fournissant des tensions fixes de 5V, 12V et 15V, avec une capacité de courant de 1A.
- 1210L110/16WR : Fusible réarmable PTC protégeant le circuit contre les surintensités.
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DRV8871DDARQ1 : Contrôleur de moteur à courant continu.
- Tension d’alimentation : 6,5V à 45V.
- Courant de sortie : jusqu’à 3,6A.
Ce composant est utilisé pour piloter les systèmes mécaniques, tels que la trappe de récupération.
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74HC14D,653 : Porte logique inverseuse Schmitt.
Elle stabilise les signaux bruités des fins de course des moteurs et garantit un fonctionnement sûr du système de récupération.
Deux cartes principales de l’avionique de la fusée ont été spécialement conçues et fabriquées pour répondre aux exigences spécifiques du projet :
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Carte avionique :
- Regroupe les composants essentiels tels que le module LoRa (SX1276), le GPS (MAX-M10S), les drivers moteurs et les portes inverseuses (74HC14D,653) pour le traitement des signaux.
- Inclut également un buzzer destiné aux alertes sonores durant les phases critiques.
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Carte interface :
- Assure la gestion de l’alimentation ainsi que l’isolation numérique pour protéger et séparer les signaux.
- Offre des connecteurs dédiés pour accueillir des capteurs et des cartes auxiliaires, y compris celles équipées de microcontrôleurs.
Ces cartes sur mesure ont été développées pour répondre aux contraintes mécaniques, environnementales et fonctionnelles du projet, tout en garantissant une intégration modulaire et flexible.
En complément des cartes développées en interne, des cartes électroniques standard commercial ont été choisies pour leur disponibilité et leur coût réduit, tout en répondant aux besoins du projet :
- RP2040 avec 128 Mbits de flash : Une carte microcontrôleur RP2040 compacte équipée de mémoire flash et conçue sous le format Pico.
- Carte capteurs 10DOF : Fournie par Waveshare, cette carte intègre des capteurs inertiels et un baromètre pour mesurer des paramètres comme les accélérations et la pression. Plus d'informations disponibles ici : Waveshare Pico-10DOF-IMU.
Le schéma synotique du projet avionique :
| 3D | Routing | Description |
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Carte avionique V°1 |
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Carte interface V°1 |
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Carte capteur analogique V°1 |
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Carte IHM V°1 |
