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[Resumen] Los Subsistemas de Determinación y Control de Actitud (ADCS) de las misiones satelitales ambiciosas utilizan habitualmente sensores y actuadores de muy altas prestaciones, como sensores estelares, girómetros laser y ruedas de reacción. En misiones de bajo coste no es posible utilizar estos sensores y actuadores por limitaciones presupuestarias. En estos casos es típico resolver el problema de la determinación con sensores magnéticos y solares, como es el caso del satélite INTA-Nanosat-1B (NS-1B). En muchas situaciones estos sensores no proporcionan suficiente información o precisión para determinar la actitud del satélite, por lo que es necesario subsanar estas deficiencias con una algoritmia más complicada. En NS-1B es necesario propagar matemáticamente la actitud del satélite durante el eclipse. Para ello es necesario caracterizar la principal perturbación que éste sufre, que es el Momento generado por el Dipolo Magnético (MDM). El artículo presenta diferentes aspectos práctico del ADCS de NS-1B, como los diferentes modos de determinación de actitud, la calibración en vuelo del magnetómetro y la estimación también en vuelo del MDM. Se muestra que estas aportaciones mejoran significativamente la precisión del ADCS en la zona de eclipse. Trasladar estas calibraciones y estimaciones a etapas de vuelo supone un ahorro significativo en costes y tiempo que puede ser interesante para misiones de bajo coste, como los CubeSats. Los autores quieren agradecer al Programa de Nanosatélites del INTA por apostar por el desarrollo del conocimiento, en lugar de limitarse a comprar soluciones. También es de agradecer la financiación obtenida por el CICYT a través del proyecto DPI2013-46665-C1 https://doi.org/10.17979/spudc.9788497498081

Submitted by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2019-03-07T11:13:41Z No. of bitstreams: 1 Antonio de Almeida Fernandes.pdf: 4078381 bytes, checksum: 2208127fec7e8a8ab45f276a87642128 (MD5) Approved for entry into archive by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2019-03-07T11:14:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Antonio de Almeida Fernandes.pdf: 4078381 bytes, checksum: 2208127fec7e8a8ab45f276a87642128 (MD5) Made available in DSpace on 2019-03-07T11:14:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonio de Almeida Fernandes.pdf: 4078381 bytes, checksum: 2208127fec7e8a8ab45f276a87642128 (MD5) A utilização de fontes de energia renováveis passou a ser uma real necessidade para o mundo atual, principalmente em decorrência do problema ambiental. Nesse contexto, a energia fotovoltaica destaca-se por ser uma solução cujo balanço de vantagens e desvantagens é favorável. Para tornar-se competitiva, se comparada com as fontes de energia elétrica convencionais, a energia fotovoltaica deve ter os seus custos reduzidos e utilizar sistemas de conversão mais eficientes, que podem ser obtidos através do desenvolvimento e emprego de novos materiais, do aperfeiçoamento na fabricação dos módulos, da utilização de técnicas de rastreamento solar e da procura do ponto de máxima transferência de potência. Dentro dessa perspectiva, esse trabalho busca avaliar o rendimento de um sistema fotovoltaico fixo após a inserção de um sistema de rastreamento solar, utilizando como atuador um motor de corrente contínua, acionado através de um amplificador operacional alimentado pela energia gerada pelo próprio painel fotovoltaico. O rastreador proposto buscou atender a requisitos técnicos e econômicos, tais como baixo custo, baixo consumo de energia e facilidade de implementação. Testes de campo foram realizados na fase inicial do projeto e evidenciaram o bom funcionamento do rastreador mesmo em dias nublados e com baixo nível de radiação, apresentando-se confiável e com boa precisão ao seguir o movimento do Sol mesmo sob altos níveis de irradiância. Com o sistema em funcionamento, procurou-se ainda encontrar o ponto de máxima potência do sistema. Finalizando essa análise, foram verificados ganhos na energia diária coletada de 19,9% para medições no mês de junho e de 26,3% no mês de dezembro, para um dia de céu limpo, o que pode ser considerado um resultado bastante significativo.

English: he goal of this project is the fabrication of a two axis sun sensor for the attitude control of the IntaMicroSat satellite. This sensor should detect the position of the sun with high accuracy (±1 º) and at an angle FOV (Field Of Vision) ± 60 º. It must present low size and weight. The manufacture of this sensor, named vectorsol de cuatro cuadrantes, is made entirely in the clean room available to the Department of Electronic Engineering of the Polytechnic University of Catalonia. The final results show the high accuracy achieved (the error is of 0.15°) and high yield resulting of the process. Castellano: El objetivo de este proyecto es la fabricación de un sensor solar en dos ejes para su integración en el control de actitud del satélite IntaMicroSat. Este sensor debe detectar la posición del sol con una precisión elevada (±1º) y con un ángulo FOV (Field Of Vision) de ±60º. Asimismo, debe presentar bajo consumo, tamaño y peso. La fabricación de este sensor, bautizado como vectorsol de cuatro cuadrantes, se ha realizado íntegramente en la sala blanca de que dispone el Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Politécnica de Cataluña. En cuanto a los resultados finales obtenidos, cabe destacar la elevada precisión conseguida (que tiene un error de 0.15º) y el elevado yield (tasa de dispositivos funcionales respecto al total). Català: L'objectiu d'aquest projecte és la fabricació d'un sensor solar en dos eixos per a la seva integració en el control d'actitud del satèl.lit IntaMicroSat. Aquest sensor ha de detectar la posició del sol amb una precisió elevada (±1º) y amb un angle FOV (Field Of Vision) de ±60º. Tanmateix, ha de presentar baix consum, pes i mides reduïdes. La fabricació d'aquest sensor, batejat com a vectorsol de cuatre cuadrants, s'ha realitzat íntegrament a la sala blanca del Departament d'Enginyeria Electrònica de la Universitat Politècnica de Catalunya. En quant als resultats finals obtinguts, cal destacar l'elevada precisió conseguida (amb un error de 0,15º) i el gran yield (taxa de dispositius funcionals respecte al total).

English: The goal of this project is the fabrication of a two axis sun sensor for the attitude control of the SeoSat satellite. This sensor should detect the position of the sun with high accuracy and at an angle FOV (Field Of Vision) ±60 º. It must present low size and weight. This sensor, named multivectorsol, is manufactured entirely in the clean room available to the Department of Electronic Engineering of the Polytechnic University of Catalonia. The final results show the high accuracy achieved (the error is of 0.05°) and high yield resulting of the process. Castellano: El objetivo de este proyecto es la fabricación de un sensor solar de alta precisión en dos ejes para su integración en el control de actitud del satélite SeoSat. Este sensor debe detectar la posición del sol con una precisión elevada y con un ángulo FOV (Field Of Vision) de ±60º. Asimismo, debe presentar bajo consumo, tamaño y peso. La fabricación de este sensor, bautizado como multivectorsol, se ha realizado íntegramente en la sala blanca de que dispone el Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Politécnica de Cataluña. En cuanto a los resultados finales obtenidos, cabe destacar la elevada precisión conseguida (el error en la medida es inferior a 0.05º) y el elevado yield (tasa de dispositivos funcionales respecto al total). Català: L'objectiu d'aquest projecte és la fabricació d'un sensor solar d'alta precisió en dos eixos per a la seva integració en el control d'actitud del satèl.lit SeoSat. Aquest sensor ha de detectar la posició del sol amb una precisió elevada y amb un angle FOV (Field Of Vision) de ±60º. Tanmateix, ha de presentar baix consum, pes i mides reduïdes. La fabricació d'aquest sensor, batejat com a multivectorsol, s'ha realitzat íntegrament a la sala blanca del Departament d'Enginyeria Electrònica de la Universitat Politècnica de Catalunya. En quant als resultats finals obtinguts, cal destacar l'elevada precisió conseguida (l'error es inferior a 0.05º) i el gran yield (taxa de dispositius funcionals respecte al total).

Este trabajo surge de la mejora del diseño de VectorSol, sensor solar utilizado en el sistema de control de actitud del satélite Nanosat‐1B puesto en órbita en 2008. De la investigación y desarrollo se realizan cambios en el principio de funcionamiento y se crea el VectorSolFino de mayor precisión. Se realiza la fabricación de 32 sensores en una oblea de silicio en sala blanca y posteriormente hay que clasificarlos según su calidad y caracterizarlos para comprobar el rango de funcionamiento. La introducción es informativa de conceptos de dispositivos espaciales, se hace una reseña histórica desde el comienzo de la idea de VectorSol y se justifican el proyecto final de carrera. En el capítulo uno se explica el principio de funcionamiento del sensor, desde el origen del primer VectorSol hasta la sectorización del campo de visión en el nuevo sensor solar. Se hace un resumen del funcionamiento de la célula solar y sus parámetros característicos. Y por último se expone el método de fabricación en sala blanca. El capítulo dos describe el entorno de trabajo, el laboratorio de caracterización del campus Nord de la UPC, sus instrumentos, máquinas utilizadas y sistema de medición. Se exponen los conceptos de luz solar, su espectro, características y estándares utilizados. En el capítulo tres se realizan las mediciones en oscuridad para la clasificación de los dados construidos. Se muestran características I‐V antes y luego del último paso de recocido en la fabricación de la oblea, se ven sus mejoras y deficiencias. Se ponen notas a cada diodo y se clasifican los dados en 5 grupos según la calidad de los fotodiodos. En el capítulo cuatro se hacen ensayos con luz y temperatura para realizar la caracterización de los fotodiodos. Se explica el setup utilizado en las mediciones, y se hacen comparativas de los datos obtenidos. El último paso en la fabricación es la colocación del coverglass, se vuelven a realizar pruebas térmicas y lumínicas, se calculan los parámetros característicos y se estudia la simetría entre ejes. En el capítulo cinco se avanza cómo acaba el proceso de ensamblado con la electrónica de control y la carcasa que realiza la Universidad de Sevilla. En los laboratorios del INTA se hacen las últimas pruebas para la calificación del Sensor y se montan en el satélite que se pondrá en órbita en el 2011. Y se exponen las conclusiones finales del proyecto.