Realizziamo teste di prelievo (inlet) per il campionamento di Gas reattivi e Aerosol atmosferici da installarsi presso osservatori climatico/ambientali e di qualità dell’aria.

Tali sistemi di prelievo aria rispecchiano le direttive ACTRIS e WMO/GAW sia per quanto riguarda i materiali che le caratteristiche del flusso. Gli inlet per aerosol, in acciaio inox, hanno un flusso laminare, mentre quelle per gas, in teflon, hanno un flusso che permette un tempo di permanenza dell’aria nel tubo di circa 2 secondi. Tali flussi sono comunque impostabili dall’utente per campionamenti non-standard.

I nostri inlet infatti dispongono di una unità di controllo che, oltre a leggere le temperature e umidità dell’aria campionata, mantengono il flusso d’aria constante sul valore scelto indipendentemente dalle condizioni del vento.

Le nostre teste di prelievo presentano un bassissimo consumo elettrico (~ 5W) in quanto non fanno uso di pompe ad alto consumo energetico, sono pertanto utilizzabili anche in posti dove la fornitura di energia elettrica è limitata.

Articolo New “Smart” Systems for Atmospheric Aerosol and Reactive Gas Sampling in Ambient Air (Inglese)

Brochure Inlet (Inglese)

• S. Cecchini, S. Cortiglioni, E. Caroli, L. Magistri, J. Monari, A. Esposito, C. Pianese, E. Ronchi,
  “A Full Duplex Telemetry System For Long Duration Stratospheric Balloons”, in Proceedings of the 19th ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research, Bad Reichenhall, 7-11 June 2009
• Martin Wieser, Leif Kalla, Stas Long Duration Bballoon flight, Advances in Space Research”,
  in: 2009 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved., doi:10.1016/j.asr.2009.03.014
• E. Ronchi, S. Cortiglioni, A. Iarocci, F. Nati, and D. Spoto,
  “STRADIUM: a telemetry&telecommand system for LDB flights”,
  in: Memorie della Societa Astronomica Italiana, v.79, p.926 (2008)
• M. Ramponi, C. Macculi, S. Cortiglioni, G. Ventura, D. Spoto, S. Peterzen, S. Cordasco, E.Ronchi, M. Patitucci, S. Poppi,
  “A NEW MODULAR SYSTEM FOR TELEMETRY-TELECOMMAND CONTINUUM LINK AND POWER SUPPLY IN LONG DURATION BALLOON FLIGHTS”,
  In: 17th ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research, 30 May – 2 June 2005, Sandefjord, Norway. Ed.: Barbara Warmbein. ESA SP-590, Noordwijk: ESA Publications Division, ISBN 92-9092-901-4, 2005, p. 413 – 418
• S. Cortiglioni, G. Bernardi, E. Carretti, S. Cecchini, C. Macculi, C. Sbarra, G. Ventura, M. Baralis, O. Peverini, R. Tascone,
  S. Bonometto, L. Colombo, G. Sironi, M. Zannoni, V. Natale, R. Nesti, R. Fabbri, J. Monari, M.Poloni, S.Poppi, L. Nicastro,
  A. Boscaleri, P. de Bernardis, S. Masi, M.V. Sazhin, E. N. Vinyajkin,
  “BaR-SPOrt: AN EXPERIMENT TO MEASURE THE LINEARLY POLARIZED SKY EMISSION FROM BOTH THE COSMIC MICROWAVE BACKGROUND AND FOREGROUNDS”,
  in Proceedings of the 16th ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research. St. Gallen, Switzerland, June 2003.ESA Proc., SP-530, 271 (2003)
• D. Spoto, K. Bøen, A. Calandrino, A. Cardillo, E. Caroli, S. Cortiglioni, R. Ibba,L. Marchini,A. Orzelli, E. Ronchi, A. Zappettini
  The SURECA BIT-10 long duration balloon mission: a successful qualification test for a new Iridium® Telemetry
  in 20th ESA Sympos.
• Paolo Cristofanelli, Maurizio Busetto, Enrico Ronchi, Paolo Miatto, Angela Marinoni, Francescopiero Calzolari, Paolo Bonasoni and Luca A. Tagliafico
  New “Smart” Systems for Atmospheric Aerosol and Reactive Gas Sampling in Ambient Air
• Lanciati 5 payload nell’ambito del progetto Hemera ZPB 2022 (test volo MSITel-II)

P6SPA
Questo unità, nell’immagine nella versione O.E.M, gestisce direttamente i segnali di sei fotomoltiplicatori. I segnali analogici sono gestiti tramite unità LPST1 che provvedono sia a fornire gli adeguati trigger che a formare gli impulsi di ingresso. Il processore provvede a gestire i sei ingressi con una acquisizione multipla a 1024 canali per ingresso, a contare gli eventi all’interno e all’esterno delle finestre di interesse e a comunicare i dati ad un PC remoto. E’ utilizzato un protocollo proprietario del tipo ON-Demand, già ampiamente utilizzato in altra strumentazione, compresa quella aerospaziale (vedi MSITel). Il PC remoto può inoltre acquisire informazioni sullo stato della scheda stessa, alimentazioni, temperature, stato degli attuatori come 8 input digitali. Il PC può comandare sino a sette Relè di potenza, specificandone lo stato e il tempo di attivazione. Una ulteriore seriale RS232 ad alta velocità è dedicata per operazioni di manutenzione e collaudo. Sono anche disponibili due uscite analogiche 0-5V e 2 ingressi analogici 0-5V. La scheda accetta una alimentazione DC o AC tra gli 8 e i 30 V. Nell’immagine la scheda P6SPA configurata con 3 ingressi da fotomoltiplicatore e due relè di uscita.

Il controller di alimentazione per pannelli solari SPSys è concepito per fornire alimentazione ad un carico nominale a 12 o 24 Volt, controllando e ricaricando sino a tre gruppi di batterie in tampone; è nato per operare in ambiente aerospaziale. Il dispositivo gestisce automaticamente la ricarica di ogni batteria in funzione sia di ogni batteria in funzione sia dello stato di carica che della temperatura della batteria stessa; su richiesta dell’utente la carica può anche essere gestita in modo manuale attraverso direttive esterne, via telemetria. Per fornire una quantità di corrente sufficiente allo scopo di utilizzo, diversi moduli possono essere utilizzati in parallelo.

Caratteristiche Tecniche

• Contenitore standard rack 19″ U1
• Caratteristiche tecniche di base nel modo di funzionamento a “input a corrente costante”:
• Tensione minima di alimentazione: > 8V (Minimo da una batteria o da uno degli ingressi Panel1 /Panel2 )
• Tensione minima operativa: 16 o 28 V (in funzione delle batterie da ricaricare)
• Tensione di ingresso massima applicabile all’input pannelli Fotovoltaici: 45 Vcc.
• Corrente massima gestita 20A o 10A con elettronica di preswitch, con picco a 25A.
• Batterie: fino a tre gruppi da 24V o 12 V tipo Gel o Piombo.
• Protocollo di comunicazione verso MSITel : RS232 standard a 3 fili o RS485
• Dissipazione di energia con input da pannelli solari a 10A @28V circa 11W.
• Temperatura di funzionamento: da -30 a +70°C;
• Temperatura di immagazzinamento: da -50 a +80°C;
• Pressione di funzionamento: da 0 mbar a 1500 mbar.
• Umidità: < 95% non condensata

P6SPA
Questo unità, nell’immagine nella versione O.E.M, gestisce direttamente i segnali di sei fotomoltiplicatori . I segnali analogici sono gestiti tramite unità LPST1 che provvedono sia a fornire gli adeguati trigger che a formare gli impulsi di ingresso. Il processore provvede a gestire i sei ingressi con una acquisizione multipla a 1024 canali per ingresso, a contare gli eventi all’interno e all’esterno delle finestre di interesse e a comunicare i dati ad un PC remoto. E’ utilizzato un protocollo proprietario del tipo ON-Demand, già ampiamente utilizzato in altra strumentazione, compresa quella aerospaziale (vedi MSITel). Il PC remoto può inoltre acquisire informazioni sullo stato della scheda stessa, alimentazioni, temperature, stato degli attuatori come 8 input digitali. Il PC può comandare sino a sette Relè di potenza, specificandone lo stato e il tempo di attivazione. Una ulteriore seriale RS232 ad alta velocità è dedicata per operazioni di manutenzione e collaudo. Sono anche disponibili due uscite analogiche 0-5V e 2 ingressi analogici 0-5V. La scheda accetta una alimentazione DC o AC tra gli 8 e i 30 V. Nell’immagine la scheda P6SPA configurata con 3 ingressi da fotomoltiplicatore e due relè di uscita.

LEN ha sviluppato un sistema integrato per fornire un collegamento di telemetria e telecomandi per esperimenti su Palloni a Lunga Durata(LDB). Questo prodotto, realizzato e testato usando la piattaforma satellitare Iridium, è MSITel-II che va a sostituire il precedente modello MSITel (uscito da produzione nel 2021).

MSITel-II prevede di acquisire dati scientifici tramite interfaccia ethernet o dalle tre seriali (RS232/RS485).
I protocolli accettati sono:

• On demand, fortemente consigliato perché più affidabile
• A burst con o senza marche di fine pacchetto
• A flusso continuo, il meno affidabile

MSITel-II supporta due tipi d’interfacce di uscita:

• Seriale RS232 per il collegamento a tranceiver a bassa velocità (fino a due modem)
• Ethernet verso router satellitari come Iridium Pilot/Certus o altro con velocità dell’ordine del Mbit.

Inoltre MSITel-II dispone di interfacce RS232 /RS485 per interagire con altra strumentazione di housekeeping o attuatori esterni di telecomandi.

Sono disponibili I/O analogici e digitali e una particolare classe di attuatori in uscita, ad alta potenza e opto-isolati, con protocolli di sicurezza per usi come pirotecnici di sgancio, attivazione strumenti o altro.

I protocolli di MSITel-II mantengono una buona compatibilità con le versioni precedenti della telemetria, fornendo però nuove funzionalità ed informazioni.

Tutte le nostre telemetrie gestiscono un metalinguaggio creato dal lanciatore e/o ricercatore per le sue esigenze, rendendo le nostre telemetrie molto flessibili.

MSITel-II è stato validato nella campagna di lancio Hemera ZPB 2022, utilizzando un terminale Iridium Certus/Next.

Caratteristiche tecniche

• Alimentazione esterna da 10 a 40V da più sorgenti
• Possibilità di utilizzo di una batteria interna
• Case pressofuso resistente
• Connettori a baionetta di tipo MIL (ad eccezione dei connettori di antenna GPS, NAL e le porte RJ45)
• Due moduli GPS professionali
• Due interfacce RS232 complete per gestire modem (Hayes) con alimentazione per modem NAL
• Archiviazione dati su micro SD (fino a due)
• Porta console USB (per configurare la telemetria e controllare il corretto funzionamento a terra)
• Porta FastEthernet LAN (per scarico dati ad alta velocità da periferiche scientifiche)
• Porta FastEthernet WAN (per uso di modem/router satellitare ad alta velocità)
• Gestione e trasmissione dati superiore a 1Mbps
• Tre seriali che posso funzionare o in RS232 o RS485 (selezionabili via software da usare per scarico dati scientifici o housekeeping fino a 115200bps)
• Un sensore di pressione
• Un sensore di umidità
• Un sensore di temperatura interna
• Un accelerometro
• Otto ingressi digitali CMOS tollerance
• Otto uscite opto-isolate (max 2A)
• Due ingressi segnali analogici (risoluzione 12bit, fino a 5Vdc). Per tensioni maggiori bisogna fare un partitore esterno e impostare il nuovo fondo scala nella configurazione della telemetria.
• Due uscite analogiche fondo scala 5Vdc
• Due ingressi per sensori di temperatura esterna
• Sei uscite opto-isolate di potenza (fino a 10A)
• Un interruttore di potenza fino a 10A per alimentazione modem/router

MSITel (prima versione), STRADIUM e STRADIUM-II

MSITel è stata la prima telemetria sviluppata dai primi anni 2000 in stretta collaborazione con IASF Bologna. Questa telemetria è nata per soddisfare non solo le esigenze degli “sperimentatori”, ma anche come telemetria primaria che potesse gestire il volo (sgancio zavorra, localizzazione GPS, attivazione pirotecnici, …).

Le principali caratteristiche sono:

• Permette l’utilizzo contemporaneo di due modem satellitari (tipicamente Iridium NAL) raggiungendo la massima banda di 4800bps (2400bps per NAL).
• Bidirezionale, in grado di trasmettere verso terra e ricevere opportuni comandi o telecomandi.
• Trasmissione dati a pacchetti, per una facile identificazione degli stessi.
• Canali diretti per telecomandi attuatori, vedi operazioni di sgancio o attivazione di strumentazione esterna.
• Trasmissione automatica di informazioni di housekeeping, quale posizione, temperature, pressione ecc.
• Trasmissione di canali “scientifici” con sistemi automatici di ritrasmissioni dei dati non inviati per caduta della linea di trasmissione.
• Acquisizione dei dati scientifici in vari formati, flusso continuo, a pacchetti, on-demand.
• Acquisizione di dati housekeeping esterni on-demand (vedi sistema di controllo alimentazione, modulare, sino ad oltre 1 KW denominato SPSys).
• Memorizzazione dei dati scientifici, di housekeeping, dei logs su CF (Compact Flash).
• Ridondanza e sicurezza sui telecomandi attuativi.
• I modem possono essere selezionati in parallelo o attivati alternativamente, come backup in caso di necessità.

In una collaborazione tra ASI-LEN-IASF e altri nel 2008 LEN ha prodotto una unità atta a gestire contemporaneamente più MSITel (sino a 8) per aumentarne la banda. L’array di MSITel è stato denominato STRADIUM, collaudato positivamente in ASI (Base di MILO)  nel 2008, con  una versione dimostrativa del sistema completo e formato da una unità “Splitter”, il cuore di Stradium,  e quattro unità MSITel per un totale di 8 tranceiver NAL Corporation.

Nel frattempo LEN, investendo in proprio, ha prodotto notevoli miglioramenti nel firmware di MSITel e nelle molte procedura di terra, atte a poter usare in modo proficuo il prodotto. ASI ha definito, dopo la missione Sureca-Bit-10, MSITel come la migliore telemetria al momento disponibile sul mercato.

Proprio per questo altre agenzie spaziali hanno deciso di utilizzare MSITel per le loro applicazioni stratosferiche, sia come telemetria primaria che scientifica (PoGOLite, SORA9, Sureca-Bit-10, ecc).

Nel 2016 ASI ci ha incaricato di migliorare STRADIUM creando una versione aggiornata (STRADIUM-II) che permettesse una maggiore banda trasmissione dati usando un link TCP/IP.

Per realizzare STRADIUM-II abbiamo dovuto realizzare un’interfaccia hardware (MSITel-IP) che converte la porta modem di MSITel a FastEthernet, permettendo l’invio dei dati via TCP/IP. Inoltre abbiamo dovuto aggiornare i firmware delle telemetrie e del concentratore per aggiungere funzionalità e migliorare le prestazioni.

STRADIUM-II è stato usato nell’esperimento Olimpo lanciato dalle Svalbard nell’estate 2018. In tale occasione il sistema era composto da:

• Due telemetrie MSITel.
• Un concentratore (DataCollectorManager).
• Due modem Iridium NAL.
• Una unità Iridium Pilot.