Projeto e implementação do sistema de potência elétrica do satélite ST-OBSAT-01

A missão denominada Super Time Olimpíada Brasileira de Satélites 01 (ST-OBSAT-01) tem como propósito lançar um nanossatélite da categoria CubeSat 1U, ou seja, com dimensões de 10 x 10 x 10 cm, no ano de 2024. O objetivo é projetar um satélite de baixo custo explorando o uso de componentes comercialmente disponíveis. Este trabalho está concentrado no desenvolvimento do Sistema de Potência Elétrica (EPS, do inglês Electrical Power Subsystem) do satélite ST-OBSAT- 01, que é composto por um sistema de aquisição, armazenamento, distribuição e monitoramento de energia. Além disso, o EPS deve atender os requisitos da missão em diversas frentes, tais como a padronização, as conexões com os demais subsistemas, os requisitos de operação, o consumo, entre outros. Esta monografia descreve o design, análise, implementação e os testes de um módulo EPS, que é uma parte essencial do satélite. O EPS desenvolvido possui entrada para até seis painéis solares, os quais são interligados ao restante do sistema por meio de três conversores DC-DC boost em paralelo que incorporam um algoritmo de Rastreamento do Ponto de Máxima Potência (MPPT). Uma arquitetura centralizada de EPS foi adotada. Conversores DC-DC buck-boost disponibilizam saídas reguladas em 3,3 V e 5 V aos demais sistemas do satélite. As saídas reguladas são distribuídas a partir de um barramento central não regulado, conectado a uma bateria recarregável de Li-ion de 4,2 V. O EPS também incorpora circuitos de proteção das cargas, interruptores de segurança e um microcontrolador capaz de gerenciar, monitorar e fornecer dados de telemetria do EPS ao Computador de Bordo (OBC, do inglês On-Board Computer) do satélite. O produto final deste trabalho é um módulo composto por duas Placas de Circuito Impresso (PCBs, do inglês Printed Circuit Board), que juntas formam o EPS. A funcionalidade do módulo foi testada e os resultados foram devidamente documentados. Os testes abrangeram desde inspeções visuais até a integração, as medições elétricas e a aquisição de dados do sistema de telemetria. Durante o processo de teste, foram identificados pontos que necessitavam de correção, aprimoramento e melhorias. No geral, o módulo demonstrou um bom desempenho, alinhando-se a maior parte das expectativas iniciais do projeto. Toda a documentação pertinente à fabricação do módulo, projeto, códigos de programação e futuras atualizações foi disponibilizada no GitHub.