Banco de Diseño CanSat y Satélites Modelo: Descenso, Altímetro y Telemetría

Dimensiona paracaídas de una o dos etapas, cargas de apertura Knacke-Pflanz, filtros barométricos MEMS de apogeo, enlaces RF CSV, baterías en rampa e hilos de corte NiCr.

SYS.SIMULATOR // CANSAT & MODEL SATELLITE ENGINEERING WORKBENCH

Deterministic Descent, Altimeter, Telemetry & Separation Sizer

Coupled troposphere aerodynamics (ICAO Doc 7488 ISA + Knacke 1992 Pflanz opening-shock method), MEMS barometer apogee filtering, RF link & launch-rail standby battery sizing, and NiCr thermal release calculations for PDR/CDR documentation.

AERODYNAMIC & DEPLOYMENT PARAMETERS

Decelerator / Canopy Geometry

Simple 6–8 gore flat polygon; requires a 10–15% apex spill hole to damp pendulum oscillation.

System Mass: 330 g

Main Canopy D₀: 34 cm

Spill Hole Ratio: 12%

Release Apogee AGL: 850 m

Stage-2 Sep Alt (0=Single): 0 m

Stage-1 Drogue D₀: 20 cm

Ejection Airspeed: 24 m/s

Mean Wind Speed: 4.5 m/s

Touchdown Rate v_t

8.76 m/s

Effective S = 895 cm²

Flight Duration & Drift

95.0 s

Wind drift: 428 m

Opening Shock (Pflanz)

31.5 N (9.7 G)

Shroud SF: 21.2×

Target Canopy Sizing

10 m/s → Ø29.8 cm

5 m/s → Ø59.6 cm

Single-Stage Descent (Flat Circular (Standard Ripstop Nylon))
Horizontal Wind Drift (m, at 4.5 m/s wind)

Mostrar los datos como tabla

Elapsed Descent Time (s)	Single-Stage Descent (Flat Circular (Standard Ripstop Nylon))	Horizontal Wind Drift (m, at 4.5 m/s wind)
0	850	0
24	632	108
48	416	216
71	212	319
96	—	—

MEMS BAROMETER & KALMAN / IIR FILTER CONFIGURATION

Barometric Sensor IC

Drone/CanSat flight-control standard; hardware IIR filter and FIFO prevent packet loss during pyrotechnic ejection.

Sampling Rate: 25 Hz

Smoothing Gain α: 0.18

Debounce Window: 18 samples

Launch Pad Elev ASL: 150 m

Interactive Hypsometric Pressure → AGL Converter

hPa →702.0 m AGL

Raw vs. Filtered Alt Noise

±2.1 cm RMS

Unfiltered raw: ±6.8 cm

Vertical Velocity σ_vz

±0.75 m/s

Trigger delay: 0.72 s (18 samples)

Ejection Spike Immunity

MODERATE RISK

Min recommended: ≥15 samples

ISA MISSION PRESSURE TABLE (PAD ELEVATION = 150 m ASL)

Flight Event	Altitude AGL	Expected Pressure	Firmware Trigger Rule
Launch Pad Baseline (P₀)	0.0 m	995.36 hPa	Store in FRAM/EEPROM on `CMD,CAL`
Stage-2 Separation Threshold	400 m	948.90 hPa	STATE==DESCENT && h_filt ≤ 400 m for ≥15 samples
Nominal Apogee	850 m	898.75 hPa	v_z < −2.0 m/s for ≥15 samples (+600 ms ejection blanking)

RF TRANSCEIVER & LAUNCH-RAIL POWER PROFILE

Telemetry / Video Radio Module

Standard for AAS US CanSat Competition (ITU Region 2 ISM band; configure NETID/PAN ID per team).

Ground Distance: 1800 m

Ground RX Antenna Gain: 9 dBi

Packet Rate: 4 Hz

Pad Rail Standby: 3 h

MCU + Sensors: 320 mW

Camera + Servos: 950 mW

Slant Range & FSPL

1.99 km

FSPL: 97.6 dB

Link Margin

+34.5 dB

Rx: -66.5 dBm

1st Fresnel Zone r₁

12.8 m

Keep Tripod ≥ 2 m AGL

Min 2S Battery (7.4 V)

420 mAh

Total: 3.10 Wh (incl. 35% margin)

INTERACTIVE CSV TELEMETRY PACKET & BANDWIDTH AUDITOR

Paste a sample ASCII CSV telemetry line from your flight firmware to verify field count, byte length, and RF channel utilization at 4 Hz:

Fields: 16Frame Size (incl. CRLF): 107 BThroughput @ 4 Hz: 3424 bpsAir Duty Cycle: 1.71%

NICHROME 80 (NiCr 80/20) THERMAL CUTTER SIZER

NiCr Wire Gauge

Tether Cord Polymer

Active Wire Length: 12 mm

Bus Voltage: 7.4 V

Series Current-Limit + Trace Resistance: 1.20 Ω

Wire Resistance & Dia

0.41 Ω

Ø0.202 mm

Pulse Current & Power

4.60 A

8.6 W on wire

Surface Heat Flux

113.5 W/cm²

Cut time: ~0.25 s

Release Status

OVERCURRENT RISK

Timeout at 2.5 s

OPEN-HARDWARE CANSAT CAD (.STEP / .DXF) & KICAD CIRCULAR PCB GENERATOR

Download standard-compliant mechanical envelopes (Ø66 × 115 mm ESA CanSat cylinder) and a ready-to-route Ø62.0 mm circular KiCad 7/8 PCB template with 4× M3 standoffs on a Ø53.0 mm bolt circle:

METODOLOGÍA FÍSICA Y DE DATOS DETERMINISTA

Cómo Funciona Esta Calculadora

Módulos fuente: lib/physics/cansat.ts

Resuelve cuatro dominios suborbitales CanSat en atmósfera troposférica OACI (0–11 km): descenso y choque de apertura Knacke/Pflanz, filtrado exponencial de altímetro MEMS, enlace RF / batería 2S y corte térmico por hilo NiCr 80/20.

Ecuaciones Gobernantes y Modelo Físico

Velocidad terminal y choque de apertura Knacke/Pflanz

v_t = √((2·m·g₀) / (ρ(h)·C_d0·S_eff)),   F_shock = C_d0 · S_eff · (½·ρ·v_dep²) · C_x · X₁(A)

Usa densidad OACI Doc 7488/3, área efectiva con venteo S_eff = (πD₀²/4)(1 − γ²) y factor balístico X₁ de Pflanz.

Filtrado barométrico MEMS y flujo térmico NiCr 80/20

σ_filt = (σ_P / (ρ·g₀))·√(α / (2 − α)),   q'' = I²·R_wire / (π·d_w·L_w)

Evalúa inmunidad de apogeo frente a transitorios de 0,6 s y compara el flujo superficial con los umbrales de UHMWPE (16 W/cm²) y Nylon (24 W/cm²).

Entradas, Parámetros y Unidades

Parámetro	Unidad	Definición física
m, D₀, cúpula	g, cm, 7 tipos	Masa total, diámetro nominal, venteo central y geometría (circular, cruciforme, toroidal, parafoil, autogiro).
h_apo, v_dep, v_wind	m, m/s, m/s	Apogeo AGL, velocidad relativa de eyección y viento medio horizontal.
Sensor, Radio, AWG	BMP/MS5611, LoRa/XBee, 28–36	Parámetros de barómetro, fases energéticas de radio y calibre Nichrome.

Supuestos y Límites de Validez

Gradiente troposférico ISA (6,5 K/km) hasta 11.000 m ASL y perfil de viento uniforme.
El factor de seguridad de cordinos incluye eficiencia de nudo de 0,50 según Knacke §6.3.

Caso de Referencia Resuelto por Defecto

CanSat clase ESA de 350 g (cúpula circular de 36 cm, 1.000 m AGL, 18 m/s)

Aterriza a 8,50 m/s (dentro del rango ESA de 8–11 m/s) con choque de 5,6 g y deriva de 459 m con viento de 4 m/s; un hilo NiCr 30 AWG de 12 mm a 7,4 V (1,5 Ω) aporta 47,8 W/cm² y corta UHMWPE en ~0,47 s.

Velocidad terminal en suelo: 8,50 m/s (459 m deriva)
Choque de apertura Pflanz: 5,6 g (eyección a 18 m/s)
Ruido RMS filtrado BMP388: 0,019 m (α = 0,15, 25 Hz)
Corte UHMWPE NiCr 30 AWG: 47,8 W/cm² (~0,47 s)

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