Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και κατασκευή του συστήματος τροφοδοσίας του UPSat, ενός δορυφόρου τύπου Cubesat. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η μελέτη και η κατασκευή των βασικών διατάξεων του συστήματος τροφοδοσίας ώστε να καλύπτονται οι ενεργειακές απαιτήσεις όλων των υποσυστημάτων του δορυφόρου. Αρχικά μελετώνται οι συνθήκες που θα πρέπει να αντιμετωπίσει ο δορυφόρος κατά την αποστολή του. Παρουσιάζονται τα βασικότερα υποσυστήματα του δορυφόρου και οι διαθέσιμες επιλογές τροχιάς, ενώ με βάση στοιχεία προηγούμενων αποστολών επιλέγεται η τοπολογία του συστήματος και γίνεται ο ισολογισμός ισχύος. Στη συνέχεια γίνεται η ανάλυση των τροφοδοτικών που θα κατασκευαστούν, η επιλογή των κατάλληλων τοπολογιών και ο υπολογισμός των απαραίτητων στοιχείων των μετατροπέων. Ακολουθεί η προσομοίωση των κυκλωμάτων με κατάλληλο λογισμικό, το πρόγραμμα PSpice, ώστε τα αποτελέσματά τους να συγκριθούν με τα θεωρητικά αλλά και με αυτά της τελικής κατασκευής. Το επόμενο βήμα είναι η κατασκευή των κυκλωμάτων. Παρουσιάζονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά των βασικών εξαρτημάτων και γίνεται η ανάλυση του προγράμματος του μικροελεγκτή για την παραγωγή παλμών. Επιπρόσθετα γίνεται αναφορά και στις διατάξεις μετρήσεων και ελέγχου του συστήματος. Τέλος δίνονται οι μετρήσεις και τα παλμογραφήματα που προέκυψαν από τις διατάξεις για την εξαγωγή συμπερασμάτων. / This diploma thesis deals with the design and construction of the Power Supply System of UPSat, a satellite based on the Cubesat standard. The work was conducted at the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion of the Department of Electrical and Computer Engineering of Engineering School of University of Patras. The aim is to design and construct the main circuits of the Power Supply Unit, in order to cover all the energy required by the subsystems of the satellite. Initially, the conditions to be faced by the satellite during the mission are taken into consideration. The basic subsystems of the satellite and the orbit options are presented and based on data from previous missions, the topology of the whole system is selected. Then follows the theoretical analysis of the power supply unit to be built, choosing the appropriate topologies followed by the calculation of all the necessary components. The next step is to simulate all the circuits with the appropriate software, in this case the PSpice program, in order to compare the results with the theoretical but also with those of the final construction. Following, begins the construction of the circuits. Technical characteristics of the basic components are presented and also the analysis of the program of the microcontroller that generates a pulse for a mosfet. In addition, there is the analysis of the measurements and control circuitry. Finally oscilloscope graphs and measurements, occurred from the experiments transacted after the finalization of the construction, are adduced.

Οι δορυφορικές εικόνες ASTER αποτελούν το πιο πρόσφατο προιόν της διαστημικής τεχνολογίας. Έχουν πολύ μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα σε σημείο που να χαρακτηρίζονται απο αρκετούς επιστήμονες σαν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο υπέρυθρο. Έτσι δίνονται νέες δυνατότητες για την ερμηνεία είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά καλύψεων γης και φυσικών καταστάσεων της γήινης επιφάνειας. Ο σκοπός είναι η περιβαλλόντική χαρτογράφηση του ακρωτηριου Μεθώνης-Κορώνης από δορυφορικές εικόνες ASTER προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι φυσικοί πόροι και οι καλύψεις γης. / The Aster satellite images are the most recent products of space technology. They have a very spectral resolution at a point that are characterized by many scientists as a hyperspectral in frared recording system. So are new possibilities for interpretation either qualitatively or quantitatively land cover and physical states of the earth's surface. The purpose is enviromental mapping of headland Methoni-Koroni from Aster satellite images to map the natural resources and land cover.

Οι δορυφορικές εικόνες ASTER αποτελούν το πιο πρόσφατο προιόν της διαστημικής τεχνολογίας. Έχουν πολύ μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα σε σημείο που να χαρακτηρίζεται από αρκετούς επιστήμονες σαν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο υπέρυθρο. Έτσι δίνονται νέες δυνατότητες για την ερμηνεία είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά καλύψεων γης και φυσικών καταστάσεων τησ γήινης επιφάνειας. Ο σκοπός είναι η περιβαλλοντική χαρτογράφηση του Ν. Λευκάδας από δορυφορικές εικόνες ASTER προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι φυσικοί πόροι και οι καλύψεις γης. / The ASTER satellite images are the most recent products of space technology. They have a very spectral resolution at a point that are characterized by many scientists as a hyperspectral in frared recording system. So are new possibilities for interpretation either qualitatively or quantitatively land cover and physical states of the earth's surface. The purpose is environmental mapping of Lefkada from ASTER satellite images to map the natural resources and land cover.

- / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή του συστήματος ελέγχου προσανατολισμού του UPSat, ενός δορυφόρου τύπου Cubesat. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη και κατασκευή των βασικών διατάξεων του συστήματος ελέγχου προσανατολισμού του δορυφόρου, καθώς και η αντίστοιχη πειραματική διάταξη για την επιβεβαίωση της αρχής λειτουργίας του συστήματος για έλεγχο προσανατολισμού δορυφόρου με μαγνητικά μέσα. / Current diploma thesis addresses the analysis and implementation of UPsat's attitude control system, a cubesat-like satellite. Thesis target is the design and development of control system main modules, as well as the experimental verification of the operating principal of satellite attitude control using magnetic means.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και τον σχεδιασμό της υπολογιστικής υποστήριξης και συγκεκριμένα της προσομοίωση της δυναμικής του συστήματος του UPSat, ενός δορυφόρου τύπου Cubesat. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Γενικής Ηλεκτροτεχνίας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Αρχικά γίνεται αναφορά στο σύστημα του δορυφόρου και στα επιμέρους υποσυστήματα από τα οποία αποτελείται. Περιγράφεται το περιβάλλον στο οποίο θα βρεθεί και παρατίθενται πληροφορίες για την τροχιά του. Στη συνέχεια, γίνεται μία ανάλυση στο σύστημα ελέγχου θέσης και περιγράφονται οι πιθανές μέθοδοι σταθεροποίησης του δορυφόρου. Παρουσιάζεται επίσης η επιλογή της μεθόδου και των ενεργοποιητών του συστήματος. Κατόπιν, γίνεται η ανάλυση του μαθηματικού μοντέλου του συστήματος τόσο ως προς τρείς διαστάσεις, όσο και ως προς δύο, αφού πρώτα αναφέρονται κάποια χρήσιμα εργαλεία για την εξαγωγή του. Τέλος, παρουσιάζεται η υλοποίηση της προσομοίωσης του επιλεγμένου μοντέλου, τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα που βγήκαν από την διαδικασία αυτή. / This thesis addresses the design and execution of computational support and especially the simulation of the dynamics of the UPSat(University of Patras Satellite), a Cubesat type satellite.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η θεωρητική μελέτη φωτοβολταϊκών πλαισίων χρησιμοποιούμενων σε διαστημικές εφαρμογές, περιγράφοντας την τεχνολογία και τη λειτουργία τους, καθώς και την ιστορική εξέλιξη τους τις τελευταίες δεκαετίες από το 1950 έως σήμερα. Στα πλαίσια αυτά περιγράφονται οι ηλιακές συστοιχίες για διαστημικές εφαρμογές, οι συνηθισμένοι τύποι ημιαγωγικών υλικών για τα πλαίσια, όπως το πυρίτιο Si και το αρσενιούχο γάλλιο GaAs και οι απαιτήσεις των. Αρχικά, μελετάται ποιες παράμετροι επηρεάζουν την απόδοση των φωτοβολταϊκών κυττάρων στο διάστημα και επιπλέον οι επιπτώσεις της διαστημικής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας στην λειτουργία των πλαισίων. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα προηγμένα ηλιακά κύτταρα πυριτίου Si και τα υψηλής απόδοσης άμορφου πυριτίου που παρουσιάζουν βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση του πλαισίου. Οι βέλτιστες παράμετροι των δομών για τις διαστημικές εφαρμογές, φαίνεται πλέον να επιτυγχάνονται με τα ευρέως χρησιμοποιούμενα ηλιακά κύτταρα πολυεπαφών multijunction MJ, που είναι κύτταρα ιδιαιτέρου τρόπου σχεδιασμού. Οι παράμετροι επηρεασμού της απόδοσης τους αναλύονται καθώς και οι επιπτώσεις των εξωτερικών συνθηκών. Μεγάλης σημασίας θεωρείται ο σχεδιασμός της ηλιακής συστοιχίας στο διάστημα και οι απαιτήσεις σχεδίασης για αξιόπιστη απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής. Στη μελέτη αυτή αναλύουμε και τις δομές εκείνες που μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση των διαστημικών ηλιακών κυττάρων. Οι πιο ελπιδοφόρες και πιο πολλά υποσχόμενες δομές είναι αυτές των μεταμορφικών «metamorphic» και ανεστραμμένων μεταμορφικών «inverted-metamorphic» ηλιακών κυττάρων σε σχέση με τα κλασικά "latticed matched" ηλιακά κύτταρα και αυτες οι δομές θα συνεχίσουν να βρίσκονται στο επίκεντρο για τις επόμενες δεκαετίες. Επιπλέον προϊόν της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η πειραματική μελέτη της συμπεριφοράς ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου μονοκρυσταλλικού πυριτίου m-Si ισχύος αιχμής 80 W σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας στη γη, υπό την επίδραση διαφόρων εξωτερικών παραγόντων, όπως προσπίπτουσα ακτινοβολία, θερμοκρασία και γωνία κλίσης. Με στόχο την εκτίμηση της ενεργειακής απόδοσης και της ανίχνευσης της βέλτιστης τιμής αυτής πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με την βοήθεια του PVPM στη διάρκεια του έτους 2009 – 2010. Συγκεκριμένα περιλαμβάνονται δυο περίοδοι μετρήσεων: α) Απρίλιος 2009 έως Ιούλιος 2009, όπου πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ανά μια ώρα για όλες τις γωνίες κλίσης 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80ο (μια ημέρα κάθε εβδομάδα) με την βοήθεια της ρυμθιζόνεμης βάσης και β) Αύγουστος 2009 έως Μάρτιος 2010, όπου πραγματοποιήθηκαν ολοήμερες μετρήσεις ανά 5 λεπτά, κάθε εβδομάδα με την βοήθεια φορητού υπολογιστή σε συγκεκριμένη κλίση 38ο, που αντιστοιχεί στο γεωγραφικό πλάτος της περιοχής της Πάτρας. Όλα αυτά οδηγούν σε μια ολοκληρωμένη εικόνα της ενεργειακής συμπεριφοράς και απόδοσης του φωτοβολταϊκού πλαισίου μας καθώς και των συνθηκών που οδηγούν σε βέλτιστες φωτοβολταϊκές ιδιότητες Η ετήσια αποδιδόμενη ενέργεια υπολογίστηκε ελαφρώς υψηλότερη από μετρήσεις γενικά αναφερόμενες από το ΚΑΠΕ. Αυτό θεωρούμε ότι οφείλεται στο γεγονός ότι η διάταξη μας δεν κατέγραφε μετρήσεις καθ όλη τη διάρκεια του έτους με αποτέλεσμα να μην είναι ακριβής η διάρκεια της ημέρας και η τιμή της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Μέσω του PVsyst προγράμματος προσπαθήσαμε να προσομοιώσουμε την ενεργειακή απόδοση του πλαισίου μονοκρυσταλλικού πυριτίου υπολογιστικά τόσο με τα πειραματικά μετεωρολογικά δεδομένα όσο και με τα μετεωρολογικά δεδομένα μέσω του προγράμματος Meteonorm και να την συγκρίνουμε με την πειραματική και επιπλέον να βρούμε την βέλτιστη απόδοση του ανάλογα με την κλίση και τον προσανατολισμό του. Η εξομοίωση με δεδομένα του προγράμματος Meteonorm 6.1 έδωσε τη διαφορά της αποδιδόμενης ενέργειας κάθε περίπτωσης, μεταξύ αυτής και της προηγούμενης μεθόδου. / The purpose of this thesis, is the theoretical study of solar modules used in space applications, together with the description of their technology and operation, and the historical development in recent decades from 1950 to today. In this context we analyzed the solar arrays for space applications, the requirements of materials for solar cells and the common types of semiconductor materials for modules, such as silicon Si and gallium arsenide GaAs. Initially, we studied what external factors affect the performance of solar cells in space and also the effects of space radiation and temperature. Further, we described the advanced silicon solar cells and the high-efficiency amorphous silicon solar cells, that improve the energy efficiency significant. For the optimal solution for space applications, we then analyzed thoroughly the most widely used in space multijunction MJ solar cells and their design, the performance parameters and the effects of external factors. To summarize the theoretical study, we studied the design of the solar array in space and the design requirements for reliable performance and longevity. Finally, there are many ways we can improve the performance of space solar cells. The most promising methods are those of metamorphic «metamorphic» and reverse metamorphic «inverted-metamorphic» solar cells compared to the classic "latticed matched" solar cells and will continue to be in the forefront for decades to come. Additional to the subject of this thesis, is the experimental study of the behavior of a photovoltaic monocrystalline silicon module m-Si 80 W peak power at real operation conditions under the influence of various external factors such as incident radiation, temperature and tilt. In order to estimate the energy efficiency we took measurements with the help of PVPM in the year 2009 - 2010. Specifically, it consists of two measurement periods: a) April 2009 to July 2009, when measurements were taken every hour for all angles 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 every week with the help of special structure and b) August 2009 to March 2010, when measurements were made all day, every five minutes, each week with a notebook in a particular inclination 38ο, corresponding to the latitude of the region of Patras. All these help us to gain a comprehensive idea of their behavior and performance of our photovoltaic modules. We also observed variation in the results in comparison with CRES databases due to the fact that we could not continuously conduct every day of the year. Using PVsyst we tried to verify our experimental results and find the best solutions for the tilt and orientation of the PV modules. With the program PVsyst we tried to simulate the performance of monocrystalline silicon solar cell using computational frameworks and to compare them with the experimental results. Finally it was also simulated with the data given from the database of the program Meteronorm 6.1 so as to compare both methods.

Ο σχεδιασμός και η εφαρμογή Περιφερειακών Δορυφόρων Λογαριασμών Τουρισμού (Π-ΔΛΤ) στον ελλαδικό χώρο αποτελεί ένα από τα κύρια ζητούμενα από πλευράς τουριστικής και γενικότερα οικονομικής πολιτικής σε επίπεδο περιφέρειας. Η παρούσα διατριβή προσεγγίζει το πλαίσιο των Δορυφόρων Λογαριασμών Τουρισμού (ΔΛΤ) και την μεθοδολογία προσαρμογής τους σε περιφερειακό επίπεδο. Παρεμβαίνει με τις απαραίτητες μεθοδολογικές αναδιατάξεις σε ένα συστηματοποιημένο πλαίσιο που προτείνει ο Παγκόσμιος Οργανισμός Τουρισμού (ΠΟΤ) για την αξιολογική προσέγγιση των στατιστικών πηγών και δεδομένων με αναλυτική αξία για την κατάρτιση ΔΛΤ. Οι αναδιατάξεις στο πλαίσιο συντελούνται σε δύο επίπεδα. Το πρώτο αφορά στην επέκταση των αναλυτικών του δυνατοτήτων σε περιφερειακό επίπεδο ανάλυσης. Σε δεύτερο επίπεδο οι τροποποιήσεις στο πλαίσιο ακολουθούν τις θεωρητικές και μεθοδολογικές αναθεωρήσεις που έχουν συντελεστεί στα προσφάτως αναθεωρημένα διεθνή πρότυπα για την τουριστική στατιστική, τους Δορυφόρους Λογαριασμούς Τουρισμού και τα μακροοικονομικά πλαίσια με τα οποία συνδέονται. Ως παράδειγμα εφαρμογής του αναβαθμισμένου πλέον πλαισίου έχει επιλεγεί η περίπτωση της Ελλάδος. Η μεθοδολογική και αξιολογική προσέγγιση της διατριβής επιφέρει βελτιώσεις στο πλαίσιο καταγραφής και αξιολόγησης του ΠΟΤ και χαρτογραφεί το στατιστικό σύστημα της χώρας κατά τρόπο συστηματοποιημένο ως προς τις αναλυτικές ανάγκες των Π-ΔΛΤ, συνιστώντας ένα από τα πρώτα θεμελιώδη βήματα προς την μακρά και απαιτητική πορεία για την κατάρτισή τους στην χώρα μας. / Designing and implementing Regional Tourism Satellite Accounts (R-TSA) in Greece is one of the key objectives in terms of tourism and general economic policy at regional level. This thesis approaches the Tourism Satellite Account (TSA) framework and its methodological adaptation to regional level. It proposes the necessary methodological adjustments in a systematic framework recommended by the World Tourism Organization (UNWTO) for documenting tourism statistics for TSA compilation. Framework adjustments take place at a twofold level: a) expanding the analytical capability at regional level and b) adapting the structure according to the theoretical and methodological revisions that have taken place in recently revised international standards for tourism statistics, Tourism Satellite Accounts and the macroeconomic frameworks with which they are linked. Greece has been chosen as a case study for applying the adjusted framework at regional level. The followed methodological and evaluative approach has improved the UNWTO framework for documenting tourism statistics and has led to a systemised mapping of the Greek statistical system in relation to the analytical needs projected for the compilation of R-TSAs, constituting one of the first fundamental steps towards a long and demanding process.