Радиационная стойкость

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Радиационная стойкость

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 25 ноя 2015, 19:47

Чего мучаться, промышленные микросхемы с крупным тех процессом весьма стойки. Главное корректно организовать защиту для перехода в тех режим и простую электронику для передачи телеметрии даже если остальную выбило. И позволяющую всё это дело ввести в строй, при этом основные блоки электроники спрятать за аккамуляторы и другие электронные компоненты которые не слишком боятся излучение. Однако при этом если пролетит рядом высокоэнергетическая хрень, эти меры не помогут. Главное вовремя выключить элемент . Что бы не сгорел.

Аватар пользователя
Sergey.M
Сообщений: 2
Зарегистрирован: 26 ноя 2015, 05:56

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Sergey.M » 26 ноя 2015, 06:03

А почему не рассматривается возможность использования настоящих радиационно стойких микросхем?
Сейчас миландр выпустил микроконтроллер с радиационной стойкостью архитектуры Cortex-M4F http://milandr.ru/index.php?mact=Produc ... eturnid=68
Конечно, она не дешевая, но имеет очень большие возможности, и сильно упрощает разработку.

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 26 ноя 2015, 09:52

Потому что они обычно ОЧЕНЬ дорогие, и в данном конкретном случае такие параметры стойкости избыточны. К тому же если покупать радстойкое, то надо покупать все, а то что толку от вашего навороченного микроконтроллера, если в полёте сгорит какой-нибудь копеечный watchdog или LDO? Все радстойкое - это неподъёмные деньги для частного проекта, да и, повторюсь, смысла нет. Нужно найти коммерческие запчасти, стойкие к тиристорному эффекту, а проблему одиночных сбоев решать софтово.

Veganin
Сообщений: 1
Зарегистрирован: 26 ноя 2015, 09:48

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Veganin » 26 ноя 2015, 10:03

Можно попробовать использовать микроконтроллеры с памятью FRAM (TI) или MRAM (NS). Последние даже имеют аппаратную коррекцию ошибок в ОЗУ. Или договориться с Миландром на бесплатные образцы. А вдруг согласятся? В любом случае нужно поговорить и с Миландром, и с Ангстремом.

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Радиационная стойкость

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 26 ноя 2015, 10:59

Veganin писал(а):Можно попробовать использовать микроконтроллеры с памятью FRAM (TI) или MRAM (NS). Последние даже имеют аппаратную коррекцию ошибок в ОЗУ. Или договориться с Миландром на бесплатные образцы. А вдруг согласятся? В любом случае нужно поговорить и с Миландром, и с Ангстремом.

GПроще с интегралом договориться на микросхемы для экстремальных температур

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 26 ноя 2015, 11:07

А какое отношение микросхемы для экстремальных температур имеют к радиационной стойкости? Это вообще невзаимосвязанные вещи.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Радиационная стойкость

Сообщение maxrez » 26 ноя 2015, 11:29

Valeriy писал(а):Потому что они обычно ОЧЕНЬ дорогие, и в данном конкретном случае такие параметры стойкости избыточны. К тому же если покупать радстойкое, то надо покупать все, а то что толку от вашего навороченного микроконтроллера, если в полёте сгорит какой-нибудь копеечный watchdog или LDO? Все радстойкое - это неподъёмные деньги для частного проекта, да и, повторюсь, смысла нет. Нужно найти коммерческие запчасти, стойкие к тиристорному эффекту, а проблему одиночных сбоев решать софтово.


Значит надо поступить по другому. Ставить индустриальные микроконтроллеры с FRAM памятью. Дублировать их. А watchdog делать на радиационно-стойких компонентах. Тем более, что watchdog можно сделать на обыкновенных логических элементах. Например на счётчиках. А радиационно-стойкий счётчик уже можно приобрести за более-менее нормальную цену. Именно так и поступили ребята из нашей организации при разработке микро-спутника. Спутник летит в феврале. Посмотрим, как будет работать.

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 26 ноя 2015, 11:41

И это все никак не решает самую важную проблему - тиристорный эффект.
Дублирование и FRAM с целью защиты от сбрев избыточны для такой миссии, можно дешевле и проще сделать.
А самое главное - я не понимаю, чего все так привязались к микроконтроллерам. Есть радиотракт, есть система питания, есть хранилище данных и камеры - и все это существенно менее тривиальные задачи с точки зрения радстойкости и надёжности, чем бортовой компьютер.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Радиационная стойкость

Сообщение maxrez » 26 ноя 2015, 12:28

Valeriy писал(а):И это все никак не решает самую важную проблему - тиристорный эффект.
Дублирование и FRAM с целью защиты от сбрев избыточны для такой миссии, можно дешевле и проще сделать.
А самое главное - я не понимаю, чего все так привязались к микроконтроллерам. Есть радиотракт, есть система питания, есть хранилище данных и камеры - и все это существенно менее тривиальные задачи с точки зрения радстойкости и надёжности, чем бортовой компьютер.


Тиристорный эффект решается контролем тока через блок и своевременным отключением блока при превышении допустимых значений. Бортовой компьютер критичная вещь. В силу того, что он контролирует весь аппарат. Микроконтроллеры нужно дублировать. Повышение цены минимальное.
Про радио тракт могу сказать, что для надёжности делать его надо на дискретных компонентах а не на специализированных чипах повышенной интеграции. Да и на дискретных компонентах можно достичь лучших параметров чем на чипах. (стабильность генератора, собственные шумы а т.д.).
Про систему питания ничего не могу сказать - я не специалист в этой области.
Хранилище данных - тоже тема отдельная. Мне кажется, что доступные модули FRAM памяти не соответствуют нашим требованиям по объёму.

По важности блоков я бы распределил так:
1. Блок питания (накроется питание -каюк всей программы).
2. Блок радио команд и телеметрии. (накроется этот модуль, тоже каюк)
3. Бортовой компьютер (без него имеем в космосе просто передатчик)
4. Модуль отвечающий за ориентацию.
5. Модули полезной нагрузки.

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 26 ноя 2015, 13:01

maxrez писал(а):Тиристорный эффект решается контролем тока через блок и своевременным отключением блока при превышении допустимых значений.

Удачи вам успешно отловить тиристорный эффект в одной микросхеме из блока, особенно в маленькой, особенно в блоке, у которого есть несколько разных по потреблению режимов работы.

maxrez писал(а):Бортовой компьютер критичная вещь. В силу того, что он контролирует весь аппарат. Микроконтроллеры нужно дублировать. Повышение цены минимальное.

Понятно, что надо дублировать все, что можно задублировать. Но танцы с бубнами и FRAM-то зачем?

maxrez писал(а):Про радио тракт могу сказать, что для надёжности делать его надо на дискретных компонентах а не на специализированных чипах повышенной интеграции.

А чем, простите, пачка дискретных компонентов надежнее одного высокоинтегрированного девайса?

maxrez писал(а):Хранилище данных - тоже тема отдельная. Мне кажется, что доступные модули FRAM памяти не соответствуют нашим требованиям по объёму.

А зачем делать хранилище данных на FRAM? Чем вам флэш-память не угодила? Вроде не на Юпитер летим.

Sergey
Сообщений: 6
Зарегистрирован: 17 ноя 2015, 22:26

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Sergey » 26 ноя 2015, 13:29

Valeriy писал(а):Потому что они обычно ОЧЕНЬ дорогие...


Зачем гадать? Нужно узнавать стоимость, а потом разговаривать.

Valeriy писал(а):...и в данном конкретном случае такие параметры стойкости избыточны...

Если я не ошибаюсь, то речь шла о том, что данный аппарат в будущем может быть использован не только на околоземной и окололунной орбитах. И тем более, хотелось бы видеть расчёты. Надеется на авось нельзя.

Что по этому поводу думают разработчики? Отзовитесь.

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 26 ноя 2015, 15:46

Sergey писал(а):Зачем гадать? Нужно узнавать стоимость, а потом разговаривать.

А я не гадаю, я довольно хорошо знаком с ценами на радстойкие электронные компоненты.

Sergey писал(а):речь шла о том, что данный аппарат в будущем может быть использован не только на околоземной и окололунной орбитах

Это мне видится утопией, честно говоря. Делая аппарат, который сможет работать под большими радиационными нагрузками, разработчики очень сильно его удорожат, что может поставить под угрозу осуществление лунной миссии. Заложиться на то, что часть компонентов можно будет потом заменить - это да, а вот сразу брать все такое, чтобы можно было на любую орбиту лететь - так себе затея.

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Радиационная стойкость

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 26 ноя 2015, 16:11

В какие дебри забрели. Берётся проц с 60 нм техпроцессом, пару микросхем загрузчика начального кода. Флеш память дублированную для основной программы и хранения данных. Остальные микросхемы тоже не столь выдающиеся. Защитить проц от перегрузки. Сделать программный блокиратор контакторов через отдельный блок (то есть процессор перестаёт корректно считать/отвечать, размыкаются контакты и ожидает команды с земли что делать дальше). Сложности в определении попадания высокоэнергетической хрени в микросхему, нет. Главное фантазия.

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 26 ноя 2015, 16:29

dmitriy.kabanchuk писал(а):Сложности в определении попадания высокоэнергетической хрени в микросхему нет.

А вы оптимист. Наверное просто никогда не сталкивались с этой задачей на практике.

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Радиационная стойкость

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 26 ноя 2015, 20:07

Valeriy писал(а):
dmitriy.kabanchuk писал(а):Сложности в определении попадания высокоэнергетической хрени в микросхему нет.

А вы оптимист. Наверное просто никогда не сталкивались с этой задачей на практике.


Возможно, но вы бы видели в каких условиях работают некоторые контроллеры у меня на работе. Конечно всё разное, но если подумать, принципы защиты сходны, разве что программно аппаратные добавляются, для детектирования неисправности внутри процессора и обвязки. Я примерно представляю какие проблемы нужно решить, а вот вы, раз не приводите веского довода где что я неверно интерпретирую. Главная проблема направить мозги в нужное русло. Ко всему прочему, аппарат не будет болтаться в радиационном поясе земли, потому и не нужно столь сильно напирать на радиационную защиту. Лучше продумать как защитить аппарат от серьёзных поломок после попадания высокоэнергетических протонов.

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 26 ноя 2015, 20:48

Я о том и говорю - как защититься от одиночных эффектов, основным источником которых будут как раз протоны.

Сложность в определении того, случился ли тиристорный эффект, есть. Вы не знаете наверняка, какой рост тока - это тиристор, а какой - например, включившийся цикл в расчётной задаче. Более того, рост тока от тиристорного эффекта до необратимого отказа может быть относительно небольшим, а время между попаданием и прогоранием схемы - совсем маленьким, единицы микросекунд. Какие-то схемы могут нормально работать после сброса (видел данные, что и после тысячи тиристорный эффектов микросхема памяти нормально себя чувствовала), какие-то прогорают очень быстро и с первого раза.
Поэтому надо искать схемы, изначально устойчивые к тиристору, или те, которые нормально чувствуют себя после сброса - и у которых эффект нормально измерим. Это не каждая микросхема, прямо скажем.

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Радиационная стойкость

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 26 ноя 2015, 21:49

Вот поэтому и нужен техпроцесс микросхем, не ниже определённого порога. Что бы закрывшийся транзистор не успел накрыться медным тазом и не согнать лавину.
По факту, чем ниже тех процесс, тем сложнее организовать защиту. По этой причине, большинство современных микросхем не подойдёт.

Veit
Сообщений: 30
Зарегистрирован: 07 ноя 2015, 23:50
Откуда: Москва

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Veit » 27 ноя 2015, 00:09

Nick писал(а):
voyager-1 писал(а):

А где товарищ Nick, судя по рисункам, собрался обедненный уран брать? :shock: :shock: :shock:

Valeriy
Сообщений: 27
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 11:28

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Valeriy » 27 ноя 2015, 00:10

Вообще-то устойчивость к тиристорному эффекту не имеет прямой корреляции с проектными нормами и зависит исключительно от конкретных уровней легирования и толщин слоёв в каждом техпроцессе. Более того, низкое напряжение питания современных субмикронных микросхем затрудняет включение паразитного тиристора.

Аватар пользователя
Sergey.M
Сообщений: 2
Зарегистрирован: 26 ноя 2015, 05:56

Re: Радиационная стойкость

Сообщение Sergey.M » 27 ноя 2015, 06:07

Тут вопрос все таки не простой.
Отказ центрального компьютера фатален для всей программы. Здесь думаю нельзя экономить. Почитайте описание миландровского чипа.
Он один заменит многие отдельные элементы, например, внутри есть качественный ватчдог и многое другое, думаю достаточно 2 одинаковых блока ЦП на 1986ВЕ8, хотя в принципе, при правильном проектировании может быть достаточно и 1.
И в конечном итоге это специальная микросхема для нашего применения,, что сильно экономит на разработке и тестах "ноухау" защит и дублирование на обычных чипах, и что самое главное значительно повышает шанс выполнения миссии.
Если смотреть опыт радиолюбительских SAT, то там все сделано на обычных чипах и без применения спец мер защит от радиации.
Интересна статистика их работы, впрочем они работают на около земных орбит.
А вот этот для "глубокого космоса" http://despatch.artsat.jp/en/Main_Page там кстати доступна вся конструкторская документация со схемами и исходниками. Такое впечатление, что японцы не в курсе про радиацию в космосе, я так и не понял жив он или нет, в твиттере запись телеметрии - конец января. т.е. как минимум 2 месяца жил.
Сейчас многие CUBESAT делают на STM32.
Вот ссылка для размышления
http://kit-e.ru/articles/elcomp/2010_9_100.php
Так же можно не заморачиватся и ставить microPC http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv_i ... tat_70.htm
И крайне интересное исследованные по теме http://www.cta.ru/cms/f/366733.pdf


Вернуться в «Состав космического аппарата»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостей