Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Prototype of the on-board data recorder for the stratospheric UV scanner

Mikołaj Owczarzak

Abstract

The aim of this thesis was to design and implement a data recorder prototype for the experiment LUSTRO (Light- and Ultraviolet Strato- and Tropospheric Radiation Observer). LUSTRO is a scientific experiment of Students' Space Association WUT, which was launched within Swedish-German REXUS/BEXUS programme, cycle 11. LUSTRO experiment's goal is to fill in the gap in the observational data about UV radiation in the atmosphere, gathered by ground-based and satellite observations, by registering intensity of this radiation on different altitudes - from ground through troposphere up to stratosphere. In this thesis both the hardware and the software parts of the data recording system were designed and implemented. In hardware part there were interfacing board which provides communication between modules and visual and UV light sensors designed and build. In software part the following components were developed: - data recorder driver (embedded system driver which is acquiring data from sensors and handles network communication with ground station), - ground station receiver (client for telemetry receiving) - database (service for storage and sharing of recorded data). STM32F103RB microcontroller among others is responsible for reading data from UV and visible light sensors and accelerometer and gyroscope data. It also communicates with the Ethernet module which is responsible for data transmission to ground station and receiving data with telecommands from it. Microcontroller also controls the brush DC motor. Embedded software for the microcontroller was written in C language and consists of a few tasks which are running under FreeRTOS. Static tests were conducted, to determine basic parametres of the sensors, like biases or noises. Radiation sensors were secured from outer light while inertial sensors were remaining quiescent and were mounted to a stable basis. The test was held in a constant ambient temperature. Device was turned on for one hour before the test so the temperature on inertial sensor was steady. The tests also showed the device's capability to send basic responses in Ethernet network - responses on ARP and Ping packets. The aim of the thesis was achieved and specified requirements were met. There are plans for upgrade of the described device and next editions of the experiment.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Mikołaj Owczarzak (FM) Mikołaj Owczarzak,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Prototyp rejestratora pokładowego dla stratosferycznego skanera UV
Supervisor
Michał Bartyś (FM/IACR) Michał Bartyś,, The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)
Study subject / specialization
, Automatyka i Robotyka (Automation and Robotics)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
08-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Michał Bartyś (FM/IACR) Michał Bartyś,, The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)Faculty of Mechatronics (FM) Jakub Możaryn (FM/IACR) Jakub Możaryn,, The Institute of Automatic Control and Robotics (FM/IACR)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
C, STM32, Ethernet, FreeRTOS, UV
Keywords in English
C, STM32, Ethernet, FreeRTOS, UV
Abstract in Polish
Celem pracy był projekt i realizacja prototypu systemu rejestrującego dane w układzie pomiarowym eksperymentu LUSTRO (Light- and Ultraviolet Strato- and Tropospheric Radiation Observer, pol. Tropo- i Stratosferyczny Obserwator Światła Widzialnego i Ultrafioletowego). Jest to eksperyment naukowy Studenckiego Koła Astronautycznego Politechniki Warszawskiej, rozpoczęty w ramach szwedzko-niemieckiej kampanii REXUS/BEXUS, cykl 11. Eksperyment LUSTRO ma za zadanie uzupełnić dane obserwacyjne dotyczące strumienia światła UV w atmosferze, zbierane przez pomiary naziemne i satelitarne, poprzez zarejestrowanie natężenia tego promieniowania na różnych wysokościach - od powierzchni Ziemi, przez troposferę aż do stratosfery. W ramach pracy wykonano konstrukcję części sprzętowej jak i zaprogramowano układ systemu rejestrującego dane w aparaturze pomiarowej eksperymentu. W części sprzętowej zaprojektowano i zbudowano płytkę interfejsu zapewniającą komunikację między modułami, oraz czujniki światła ultrafioletowego i światła widzialnego. W części realizacji oprogramowania wykonano następujące komponenty: - sterownik rejestratora (sterownik systemu wbudowanego odczytujący dane z czujników i obsługujący komunikację sieciową ze stacją naziemną), - odbiornik stacji naziemnej (program do odbioru telemetrii i zapisywania danych do bazy) - bazę danych (usługę przeznaczoną do przechowywania i udostępniania zebranych danych). W rejestratorze, mikrokontroler odpowiada między innymi za odczyt danych z sensorów UV i światła widzialnego oraz danych z akcelerometru i żyroskopu. Komunikuje się także z modułem Ethernet, odpowiadającym za nadawanie danych do stacji naziemnej i odbieranie z niej pakietów z telekomendami. Mikrokontroler steruje też pracą silnika prądu stałego. Oprogramowanie wbudowane napisane w języku C, działające na mikrokontrolerze STM32F103RB, składa się z zadań pracujących w systemie operacyjnym FreeRTOS. W celu określenia podstawowych właściwości czujników, takich jak poziomy odniesienia czy szumy, wykonano także testy o charakterze statycznym. Czujniki promieniowania zostały zabezpieczone przed wpływem światła zewnętrznego a czujniki inercyjne pozostawały w bezruchu, zamocowane do stabilnej podstawy. Test przeprowadzano w stałej temperaturze pokojowej, po uprzednim uruchomieniu układu celem ustalenia temperatury na czujniku wbudowanym w IMU. W testach pokazano również zdolność układu do podstawowych odpowiedzi w sieci Ethernet - na pakiety ARP oraz na Ping. Cel pracy został osiągnięty i sprecyzowane założenia zostały spełnione. W planach jest rozbudowa przedstawionego urządzenia oraz kolejne edycje eksperymentu.
File
  • File: 1
    praca_inzynierska_MOwczarzak.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31762

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTcfdb33413baf46a2b3f783b63ccd2659/
URN
urn:pw-repo:WUTcfdb33413baf46a2b3f783b63ccd2659

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page