Altium manda in orbita il primo satellite ungherese

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In Ungheria la tradizione dell’istruzione ingegneristica risale al 18mo secolo. L’antenato dell’attuale università di tecnologia ed economia di Budapest (BME) è stato L’Institutum Geometicum, fondato nel 1782 come dipartimento all’interno della facoltà di studi umanistici dell’Università di Buda. Divenuto indipendente col passare degli anni, questo dipartimento si è evoluto in un’istituzione di livello internazionale che ha generato un gran numero di invenzioni e può vantare tra parecchi vincitori di premi Nobel.

L’autore, Gabor Marosy, PhD student, Budapest University of Technology and Economics, Department of Electron Devices

Lo scopo del consiglio direttivo dell’università, vera bandiera dell’innovazione in Ungheria, è sempre stato quello di aumentare la reputazione dell’ateneo. Oltre a incrementare le attività nel campo della ricerca e dello sviluppo, è stata posta un’attenzione particolare all’aspetto sociale, al fine di semplificare la comprensione e lo studio dei requisiti e delle tendenze del mercato e delle future evoluzioni.
Il dipartimento di Dispositivi Elettronici della Facoltà di Ingegneria Elettrica e Informatica di BME ha fornito importanti contributi al conseguimento di questi obbiettivi. Tra le attività che vengono svolte all’interno di questo Dipartimento si possono annoverare la didattica e la ricerca ad alto livello nella teoria, progettazione, produzione e collaudo di dispositivi a semiconduttore, dispositivi miniaturizzati e realizzati sfruttando le nanotecnologie, soluzioni VLSI, sensori a semiconduttore, dispositivi per l’accumulo dell’energia, sistemi micro elettromeccanici (MEMS) e system-on-chip (SoC). Le competenze acquisite da questo dipartimento nella tecnologia dei semiconduttori per applicazioni in condizioni estreme, così come quelle nel settore dello sviluppo e della progettazione software, ne hanno permesso la partecipazione alla realizzazione di MASAT-1, il primo micro satellite ungherese costruito in cooperazione con il Dipartimento di Comunicazioni a Larga Banda e Teoria Elettromagnetica della medesima facoltà. Oltre alle attività di costruzione e ingegnerizzazione, il progetto MASAT-1 prevedeva anche programmi didattici particolarmente impegnativi. Uno di questi è oggetto di un corso che si tiene presso il dipartimento di Dispositivi Elettronici.

La soluzione di Altium è stata utilizzata per la realizzazione di MASAT-1, il primo satellite progettato in Ungheria

Sfide progettuali
Ogni sistema, destinato ad applicazioni sia spaziali sia terrestri, risulta formato da sotto moduli e sottounità. Nel caso di MASAT-1 era richiesta l’implementazione di un’unità per la gestione della potenza, un sottosistema di comunicazione, il computer a bordo e un sottosistema per il controllo e la determinazione dell’assetto. Trattandosi di un progetto particolarmente complesso, era necessaria la cooperazione con ingegneri meccanici che utilizzavano CATIA.
Semplicità nella gestione della BOM (Bill of material – lista dei materiali utilizzati), possibilità di generare la documentazione in modo rapido e uniforme e semplicità di gestione delle informazioni dei componenti sia a montaggio superficiale sia a fori passanti erano alcuni dei requisiti di progetto.

MASAT -1: un satellite in miniatura
Si immagini un dispositivo più piccolo e sottile di un cartone di latte, funzionante a energia solare e caratterizzati da consumi di energia inferiori a quelli di un telefono cellulare in grado di inviare messaggi da un ambiente estremo come quello spaziale e di viaggiare più veloce di un proiettile. Questa in sintesi la fotografia del primo satellite ungherese.
Dal punto di vista estetico MASAT-1 (il cui nome deriva dall’abbinamento tra magiaro – ovvero ungherese – e satellite) si presenta come un picosatellite a forma di cubo di dimensioni pari a 10x10x10cm e del peso pari all’incirca a 1 chilogrammo. La realizzazione di questo satellite è stato un progetto pilota, con scopi prevalentemente didattici. I risultati ottenuti, comunque, rappresentano un valido ausilio per la futura realizzazione di satelliti molto più sofisticati. Una volta in orbita, il satellite trasmette informazioni alle stazioni di terra.
Nonostante le piccole dimensioni e il peso ridotto, a bordo sono presenti dispositivi complessi che hanno richiesto un’attenta progettazione. Il progetto e lo sviluppo di componenti meccanici e sottosistemi capaci di resistere alle sollecitazioni particolarmente gravose esercitate sia in fase di lancio sia durante la permanenza nello spazio pongono problematiche del tutto simili a quelle che si incontrano nella realizzazione di satelliti di maggiori dimensioni. Gli obbiettivi scientifici di questo progetto sono essenzialmente il collaudo di un sistema di stabilizzazione magnetica semi-attivo e la misura di parametri ambientali quali la temperatura e i vettori di accelerazione.

Una soluzione “ad hoc”
Attualmente sono molto pochi i sistemi di progettazione capaci di mettere a disposizione la gamma di funzionalità e di servizi in grado di soddisfare tutti i requisiti poco sopra descritti. Uno di questi è quello proposto da Altium. Innanzitutto, esso supporta il controllo delle versioni, elemento questo di cruciale importanza nelle fasi di sviluppo hardware e software. In secondo luogo, consente l’esportazione nei formati PDF e XLS. Tutte queste funzionalità sono sicuramente indispensabili per una corretta gestione del processo di progettazione. In considerazione della sempre più vasta diffusione della grafica in tre dimensioni va via via diffondendosi, la modellazione 3D è divenuta una procedura standard. La soluzione di Altium è in grado di supportare questa funzionalità, ragion per cui l’investimento fatto è destinato a durare nel tempo. Nonostante l’ampia gamma di funzioni disponibili, l’interfaccia utente del tool di Altium è intuitivo e molto semplice da usare. Le modifiche possono essere apportate in maniera estremamente semplice, mentre lo schema circuitale e le librerie delle schede PB di un progetto sono gestire in maniera coerente e uniforme.

Risultati
Grazie all’insieme di caratteristiche appena delineate, l’adozione del tool di Altium consente di ridurre sensibilmente i costi di progetto. Per questa specifica applicazione, ovvero lo sviluppo di MASAT-1, la flessibilità del package software ha garantito la massima uniformità del flusso di lavoro con gli ingegneri meccanici, consentendo il raggiungimento degli obbiettivi di risparmio prefissati. I file Gerber possono essere generati con un numero ridotto di click, semplificando in tal modo il lavoro quotidiano. Una volta completato lo schema circuitale, il progetto dEi Pcb è stato sviluppato in tempi brevi. Le schede PCB prodotte hanno superato brillantemente i test sia di vibrazione sia della camera a vuoto.

Modello CAD del satellite MASAT-1

La soluzione proposta da Altium ha riscosso un apprezzamento unanime da parte sia degli studenti sia dei professori che li hanno assisiti. Questo toolkit CAD è stato quindi utilizzato per scopi didattici durante lo svolgimento di un corso semestrale. Il riscontro degli studenti che lo hanno impiegato per lo sviluppo dei compiti loro assegnati nei laboratori di progetto è stato decisamente positivo, a conferma del fatto che anche coloro che non hanno dimestichezza con il tool possono gestire con estrema semplicità le funzional
ità e i servizi di questo programma. Gli utenti più esperti, invece, possono sfruttare al massimo le potenzialità e le doti di versatilità di questo prodotto di Altium. Senza dimenticare, ovviamente, le prestazioni decisamente superiori della grafica 3D.

Gabor Marosy

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