TELEMESURE
MODULES de TELEMESURE
PRESENTATION
En avant première nous vous présentons la solution pratique que nous
avons, pour le moment, adoptée pour la télémesure qui de toute façon est
opérationnelle,
tant côté STF05 que côté RXBEE, si vous avez monté le système 2.4 GHz
Ci-dessus le bloc d'affichage des
quatre valeurs transmises par la télémétrie. Nous avons utilisé
un afficheur 2 x 16 caractères de
grande taille, de manière à avoir une meilleure visibilité
Les paramètres affichés sont
l'altitude ( 720 m ), les tours moteur (10 Ktours ) Ces valeurs étant
ici fictives et déterminées par
des potentiomètres remplaçant les capteurs futurs. Sur la seconde
ligne, la tension batterie du Rx,
et le niveau RSS1. Ce sont ici des valeurs réelles.
Le bloc de mesure est enfilé sur
l'antenne télescopique
Et voilà ce que cela donne !! Le bloc d'affichage est
placé à cet endroit pour faciliter la lecture lors du vol. On pourra assez facilement
l'amener dans la ligne de vision du pilote. Il est simplement
connecté sur la prise DIN du STF05 qui lui fournit les 5V
d'alimentation et les signaux reçus véhiculés par la ligne Rx du STF05. Noter que, avec
l'éloignement, le niveau RSSI a diminué.
Le bloc d'affichage est également pouvu d'un module sonore
d'alarmes ( tension batterie insuffisante, RSSI trop faible, calage moteur et vario dans
le futur ) Un clavier à 3 touches est accessible
à l'arrière du bloc pour programmer les points d'alarme.
REALISATION
Schéma du bloc d'affichage
Le bloc d'affichage comporte en fait deux
parties :
- Réception et traitement des données de télémesure
reçues en vue de l'affichage
Cette
partie contient également la gestion des alarmes et la programmation de
leurs
points de déclenchement
C'est
la partie inférieure du schéma : Toiut le travail est effectué par un µC de
type
908JK3DW que nous avons retenu pour sa facilité de soudure et son prix
peu
élevé. Mais revers de la médaille, le nombre de ses entrées/sorties est faible
ce
qui nous a imposé des contraintes assez pénibles : L'afficheur utilisé est géré en
mode
4 bits et le commutateur de modes SW utilise la patte IRQ, ce qui est peu
habituel.
L'horloge du µC est donnée par un quartz 10 MHz
Les
signaux de télémétrie ( 5 octets ) arrivent sur l'entrée PTD6. Comme ce µC
ne
possède pas de SCI, le décodage de ces signaux série doit se faire "à la
main" !
Ils
sont ainsi reconnus, leur validité vérifiée ( Le 6éme octet est un octet de checksum )
puis
ils sont convertis en ASCII pour être affichés par le LCD 2x16 caractères.
Cet
affichage effectué, il y a test des alarmes éventuelles. Le résultat du test est
envoyé
au
module de son par les lignes "a"', "b" et "c"
Dans la version nouvelle du 15/03/09, il a fallu envoyer à ce module, non
seulement
le
n° de l'alarme mais aussi, dans le cas du vario la valeur de sa tension de sortie, ce qui
permet de moduler la tonalité sonore. Sur 3 lignes simples on ne pas transmettre grand
chose
( simplement une valeur allant de 0 à 7 ) Il nous a donc fallu implanter une liaison
de
type SPI ( enable, clock et data )
La programmation des points d'alarme se fait par l'intermédiaire des touches P, + et -
- Génération des signaux
sonores
C'est
un petit µC 908QT2 configuré en horloge interne qui a la charge de générer les
salves de notes des alarmes.
Les lignes "a", "b" et "c" sont associées
à une routine de réception SPI
Le commutateur SW2 est devenu inutile et peut
être supprimé
Les
signaux sonores sortent par la ligne PTA1 et sont envoyées au choix sur un tout
petit
haut-parleur interne ou vers un écouteur, solution préférable sans doute
Un cordon 3 fils connecté à la prise DIN du STF05 véhicule l'alimentation en 5V
du
module ainsi que les signaux présents sur la ligne Rx du STF
MONTAGE
Pratiquement le module se présente sous la forme de deux
plaquettes imprimées se fixant sur les vis d'angles de l'afficheur.
Voir ces plaquettes ci-contre :
- à gauche la partie "SON"
- à doite la partie "Affichage et traîtement"
Les deux platines sont reliées par un câble plat 6 fils, soudé à
droite mais avec connecteur 2mm débrochable à gauche.
Cliquer pour télécharger la liste des
composants
La réalisation des deux plaquettes est très simple.
Voir ci-contre
Sur la plaque TELEM, les touches et le commutateur
sont soudés de manière à affleurer légèrement à travers
la plaque de fond obturant le boîtier
Les fils séparés du câble plat arrivent par le dessous de la
plaquette, passent par les trous prévus pour soudure au recto
Sur la plaquette SON, même remarque pour SW2. Faire des
fentes dans le cimpr pour le passage des 3 pattes de l'embase
du jack. Soudure au recto pour les pattes arrières et liaison de
masse en dessous pour la patte avant de masse, à l'aide d'un
fil nu passé par les 2 trous de la piste de masse
Les réalisateurs éventuels devront surtout compter sur
eux-mêmes : L'auteur ne fournira ni le boîtier,
ni les circuits imprimés, très faciles à réaliser puisque
simple face.
Les fichiers nécessaires au format POSTSCRIPT sont
disponibles dans la page "Téléchargements"
La seule contribution de l'auteur sera la fourniture des deux µC
programmés.
La photo ci-contre vous montre le module
terminé
Le boîtier a été réalisé en époxy 8/10, simple face, non
présensibilisé. Il est exactement à la dimension de
l'afficheur LCD qui y entre sans jeu. Nous avons soudé aux angles de
la face avant des entretoises taraudées
à 2.5 mm sur lesquelles s'appuie l'afficheur et qui permettent de le
fixer. Les vis de fixation maintiennent en
même temps les deux plaquettes imprimées, avec entretoises isolantes
d'écartement, ce qui permet de passer
sans difficulté, par dessous, les fils séparés du câble plat
à souder sur TELEM
Même disposition à gauche pour la plaquette SON qui porte les picots
2mm coudés pour branchement du
connecteur femelle du câble plat assurant la liaison entre les
platines
L'embase du jack 2.5 mm traverse la paroi du boîtier percé en
conséquence .... et avec précision
Le cordon d'alimentation traverse aussi cette paroi, par un trou ouvert
avec un passe-fil, ce qui permettra
une dépose facile , si nécessaire. Noter sur la photo
ci-dessous, à gauche, l'arrimage du cordon, par un petit
collier traversant l'époxy par 2 trous et serré par dessous. On
risque moins d'arracher les liaisons
Remarquer les trous de passage de l'antenne télescopique du STF05, en
bas de 10.5 mm et en haut, plus grand
mais garni d'un passe-fil à trou intérieur de 10 mm. Ce passe-fil
tronçonné pour sa mise en place.
Gros plan sur la plaquette "SON"
et sur la plaquette "TELEM"
UTILISATION du module de télémesure
( texte revu le 15/03/09 )
Suite aux remarques des planeuristes, nous avons été
amené à modifier le soft des deux µC équipant le bloc de télémesure.
Certaines fonctionnalités ont été changées. Vous en trouverez
le descriptif ci-dessous
Tous les µC programmés avant la date ci-dessus seront donc hélas à
reprogrammer --> Voir détails
de l'opération à faire soi-même !
1. Mise en service
Ecran d'accueil
Ecran de données
Programmation du 1er paramètre .....
..... au dernier
Après une minutieuse vérification du montage, procéder à la mise
sous tension par le STF05, sans se préoccuper pour le moment du 2.4 GHz.
Si vous n'avez pas oublié de mettre à 0 le potentiomètre de
contraste de l'afficheur, vous verrez apparaître l'écran d'accueil, puis l'écran
d'affichage des données, lequel sera vierge de celles-ci.
Retoucher au besoin le contraste pour le meilleur rendu d'affichage.
Couper l'alimentation puis remettre sous tension en appuyant sur la
touche "P". On passe alors directement en programmation des points d'alarme,
passant de l'un au suivant par la touche "P" :
- Alarme ALTITUDE : Permet de
régler le point d'altitude où le signal sonore correspondant sonnera, indiquant que
l'altitude programmée est atteinte. Signal permettant au remorqueur de
planeurs de savoir que l'instant du
largage est arrivé. Les touches "+" et "-" permettent le choix de la
valeur sachant que le pas de correction est de 4 m.
La valeur choisie par défaut est
de 200 m.
- Alarme TACHY : Permet de
savoir que le moteur ( thermique ! ) est calé, ce qui n'est pas toujours audible
directement si plusieurs modèles évoluent en même temps.
La valeur par défaut est de 0.5 Kt
( 500 t/mn ) ce qui est très inférieur au régime de ralenti des moteurs à piston. .
Correction par pas de 0.1 Kt ( 100 t/mn )
- Alarme BATTERIE : Permet de
savoir qu'il est grand temps de se poser !! Valeur par défaut : 4.76 V. ( pour 4
éléments Cadni ou NiMh ) Correction par pas de 0.4 V de 0 V à 10.20 V.
- Alarme RSSI : Elle
signale que l'on risque d'être hors portée. Valeur par défaut : 30.0 %. Correction par
pas de 0,4 %
- Indicateur VARIO - :
Définit le seuil inférieur du variomètre correspondant à une descendance. Par défaut
42%.
- Indicateur VARIO + :
Définit le seuil supérieur du variomètre correspodant à une ascendance . Par
défaut 56 %.
L'écart entre ces
deux seuils Vario- et Vario+ permet de choisir la sensibilité du variomètre : Les
reserrer pour l'augmenter et inversement.
En principe le vol horizontal
stabilisé donne une valeur voisine de 50 %.
Il sera utile d'observer la
valeur obtenue réellement et ses fluctuations ( causées par le bruit du capteur
fortement amplifié par les amplis du variomètre )
Cela permettra de programmer
des seuils pas trop proches qui donneraient des indications intempestives.
0%
42%
50%
56%
100%
I
I
I
I
I
500
Hz
Vario-
700 Hz<
silence
>850 Hz
Vario+
1500 Hz
- Délai pour alarme batterie
: L'alarme batterie ne se produit qu'après un laps de temps programmable ( en 1/2 s ) ce
qui évite des alarmes à répétition lors d'appels de courant des
servos provoquant une baisse
de tension très momentanée. Par défaut 10 ( soit env 5s )
- Délai pour alarme RSSI
: Comme pour l'alarme batterie
Le bloc de télémesure a maintenant deux modes de
fonctionnement possibles :
- Mode AVION avec affichage
de l'altitude, des tours moteur sur la 1ère ligne, de la tension batterie et du niveau
RSSI sur la seconde
- Mode PLANEUR avec
affichage de l'altitude et du niveau VARIO sur la 1ère ligne, de la tension batterie et
du niveau RSSI sur la seconde.
Le choix des deux modes se fait par SW1,
avant la mise sous tension : Planeur vers la gauche, Avion
vers la droite. ( vu de l'arrière )
Le décodeur RXBEE verra sa préparation un peu modifiée, mais
la disposition nouvelle permettra les deux modes ci-dessus, sans adaptation ultérieure.
( Se reporter à la
description du RXBEE pour voir cette disposition nouvelle )
2.
UTILISATION
On va tester maintenant le fonctionnement effectif de la
chaîne de télémesure
Mettre le RXBEE sous tension, avec modules extérieurs ( Alti-Vario,
Tachy, Intensité ) ou sans, soit en mode AVION, soit en mode PLANEUR ( RXBEE
supposé revu ! )
Mettre le STF05 équipé de son bloc de télémesure sous tension.
L'écran d'accueil apparaît, puis l'écran vide des données.
Dès que l'association Tx/Rx se fait les données apparaissent sur
l'écran
La première action à
faire est le calage de l'affichage de la tension batterie : Mesurer avec un
multimètre la tension à l'entrée du RXBEE puis avec un tournevis d'horloger bien
adapté
régler R6aj pour afficher cette valeur.
A proximité immédiatedu Tx, l'affichage de la
valeur RSSI donne 102.0 %, ce qui peut sembler un peu optimiste, mais nous n'avons pas
jugé utile de limiter à 100.0 %
Si l'Alti-Vario
opérationnel est connecté, dès l'association, il y a mise à 0 de l'altitude.
Vous pourrez alors vous livrer au test de vérification de l'exactitude. Voir description
du test.
Lors de ce test, si vous simulez une montée,
le vario l'indique ( voir § SONS ). Si c'est une descente de même.
Sachez aussi que, après le démarrage, un
appui sur la touche "P" permet de refaire le "0" de l'altitude.
Si le module TACHY est
connecté, débrancher le capteur Hall et le remplacer par un générateur de
signaux carrés 400 Hz. Régler l'affichage pour lire "12.0 Kt" soit 12000
t/mn
Si vous remplacez
l'Alti-Vario par un module ampèremétrique de sortie reliée à AD1 et à
condition de nous avoir demandé la programmation spéciale du 908JK3, les altitudes
seront
remplacées par des Intensités,
avec lecture possible de 0 à 102.0 A. ( Pour un bateau électrique, c'est
plus utile que .... l'altitude !! ) Le module ampèremétrique pourra être un shunt
de très faible résistance ( par ex. 1
milli ohm ) intercalé dans le retour au - de la batterie. Un double ampli OP, les deux
étages en inverseur donnant un gain global de 32,35 ajustable
permettra d'obtenir une tension de 3.3 V pour I
= 102 A et donc affichera "102.0 A". Un tel module peut être alimenté par la
sortie 3.3 V du RXBEE.
3. Détail sur les alarmes.
Les diverses alarmes sont régies en fonction
de priorités établies :
- L'alarme BATTERIE est
prioritaire sur toutes les autres. En effet elle conditionne le fonctionnement du
système. Quand elle se déclenche elle inhibe toutes les autres.
- L'alarme ALTITUDE vient en second
car elle interfère avec celle du tachy. Cette alarme se produit quand le module atteint
l'altitude programmée. Elle peut servir à limiter l'altitude
du modèle si le
règlement du terrain de vol l'impose ou lors du remorquage des planeurs en compétition,
pour décrocher tous les modèles à le même altitude.
Elle peut se produire
plusieurs fois dans un même vol, si le modèle passe sous la limite pour la dépasser à
nouveau .
- L'alarme RSSI vient ensuite
donnant une indication de champ faible et donc de portée critique.
- L'alarme TACHY vient enfin ( mode
AVION ) . Elle n'est activée que si l'altitude est supérieure à 15 m. Au sol elle est
donc inhibée et ne risque pas d'agacer pendant la phase
de démarrage du
moteur.
- En mode PLANEUR, l'alarme
tachy est supprimée et remplacée par l'alarme VARIO qui vous suivra tout au long de
votre vol.
4. SONS des alarmes.
Les alarmes engendrent des signaux
sonores ( groupe de notes ) se répétant si la cause persiste ( sauf altitude )
- Alarme BATTERIE :
( 600 Hz .... 900 Hz ... 1200 Hz
... 900 Hz ... 600 Hz )
- Alarme ALTITUDE :
( 600 Hz ....1200 Hz ... 600 Hz )
3 fois
- Alarme TACHY :
( 1200 Hz ....
1200 Hz .... 1200 Hz )
- Alarme RSSI
:
( 600 Hz .... 1200
Hz .... 1200 Hz .... 600 Hz )
- Indication VARIO+
2 bips courts de tonalité allant de 850
Hz à 1500 Hz selon le taux de montée avec 15 tonalités différentes
- Indication VARIO-
1 bip long de
tonalité allant de 700 Hz à 500 Hz selon le taux de descente avec 15
tonalités différentes
Bien entendu, les alarmes BATTERIE,
TACHY, RSSI, VARIO se répètent aussi longtemps que la cause perdure.
Par contre l'alarme ALTITUDE ne se
produit qu'une fois au moment du passage par l'altitude limite.
Ajout 19/03/09. Une alarme tachy peut s'avérer
exaspérante si le modèle est à bonne altitude et ..... plane fort bien !
Les bips/bips du vario également ! ( pendant la montée pour prise d'altitude, vol
de pente......)
Après l'avoir supprimé un "instant", nous avons réintroduit
l'inverseur SW2
- sur OFF les alarmes tachy et vario sont autorisées
- sur ON, les alarmes tachy et vario sont coupées.
Les alarmes BATTERIE et RSSI ne sont pas concernées par SW2
Nous vous proposons d'utiliser pour SW2 un inverseur à levier subminiature ( ED :
COSP244 ) installé sur le dessus du bloc de télémesure ce qui le
rend facilement accessible en vol
5. Compléments VARIO
a ) A la mise sous tension du système l'altitude est mise à 0 et le VARIO
est actif . Si vous êtes gêné par le son de ce vario qui passe assez
lentement de vario- max au silence, il vous
suffit d' appuyer sur la touche "-"de la télémesure.
Le son est alors coupé. Dans ce cas cette alarme VARIO ne sera réactivée que
lorsque l'altitude dépassera 15 m.
b)
Le fonctionnement du vario est malheureusement perturbé par un bruit très basse
fréquence provoqué par le capteur de pression. Cela provoque un flottement gênant de la
tension de
repos. Un filtrage logiciel
de l'information par moyenne a été mis en oeuvre. Il améliore les choses
sans supprimer totalement le défaut.
Dommage car on ne peut pas
augmenter à souhait la sensibilité du vario.
En tout dernier un autre filtrage a
été mis en oeuvre :
Par défaut l'alarme vario+/-
se déclenche dès que la mesure quitte la zone de silence ( voir ci-dessus
).Si vous entendez cette alarme un peu trop souvent à votre goût vous pouvez,
"avant le vol de
préférence" agrandir cette zone en écartant les deux points programmables.
Mais pendant le vol vous pouvez aussi appuyer sur la touche "+" de la télémesure. Il
faudra alors deux dépassements consécutifs pour déclencher l'alarme.
Cet état est indiqué à l'écran
par un "*" en face de la valeur variomètre, donc au milieu de la première
ligne de l'écran.
La touche "+" fonctionne en
bascule : un appui pour introduire ce second filtrage Un second appui pour le
supprimer .......... ( avec effacement de "*" )
6. SECURITE
Notre ami, M. GARONNAT
a eu dernièrement quelques soucis avec le bloc de télémesure. Il a donc fallu élucider
le problème de manière à garantir l'avenir.
Nos essais ont montré à l'évidence que le
fait de connecter le bloc de mesure, émetteur en marche, déclenchait à tous les coups
un reset du µC du STF05. Cette réaction est facile à expliquer :
Le bloc de mesure contient un 22 µF entre +5V
et masse. Au branchement du bloc ce condensateur se charge soutirant un bref mais
important courant du 5V. Le régulateur du STF05 ( un 7805 )
déjà assez sollicité par le codeur,
l'afficheur et .... le module XBEE est perturbé par cet appel de courant, ce qui se
traduit par un pic négatif descendant à +4.5 V environ. Or le codeur comporte
un circuit spécial de reset, le MC34064, dont
le seuil de basculement est de 4.6 V. Ce circuit remplit sa fonction ( 4.5 < 4.6 ) et
fait un reset du µC.
Nous supposons donc que pour une raison
inconnue, il y a eu coupure de l'alim du bloc de mesure puis redémarrage --> Reset du
STF05 !!!
Nous vous proposons une solution
infaillible pour sortir de cette situation scabreuse :
Installer
dans le STF05 un régulateur spécial pour le bloc de mesure Ce régulateur de
type 7805 reçoit sur son entrée le + BATT venant de l'interrupteur.
Sa sortie est reliée au point + 5V du connecteur DIN dont les deux fils n°7 et 8 (
venant de CONN7 ) sont déconnectés et mis sous thermo-rétractable pour éviter
tout contact intempestif avec la masse ou autre point sensible.
Le régulateur sera monté sur le flanc du boîtier de préférence sur une petite
plaquette d'époxy simple face collée sur le flanc et facilitant l'installation des
fils
entrée, masse et sortie. Nous conseillons de prévoir un fusible ( ou un
polyswitch ) sur cette plaquette dans le fil d'arrivée du + BATT.
Outre le fait que le bloc de mesure ne puisse plus perturber le codeur, le 7805 principal
du STF05 vous saura gré de le soulager d'une consommation supplémentaire
dont il se passera bien.
Autre modification possible mais pas
indispensable :
Remplacer le MC34064 par un 0.1 µF . Le circuit imprimé comporte d'aillleurs des plots
de soudure pour un tel condensateur ( noté "suppr" sur la figure ).
Le petit Haut-parleur du module de son
que nous avons trouvé chez FARNELL, faute d'en trouver un meilleur, a le défaut d'une
impédance de 8 ohms !
C'est trop peu et la faible résistance de la
bobine mobile entraîne une consommation non négligeable ( faites le calcul !! ) Nous
vous conseillons de rechercher dans une épave
de téléphone portable un modèle plus
performant. Il existe des modèles 30 ohms, ce qui est déjà bien mieux.
Par ailleurs l'utilisation d'un petit écouteur
est conseillée. Outre qu'elle évite d'agacer les voisins de terrain, le son est bien
plus audible, souvent même trop fort,
ce qui peut se corriger en augmentant la valeur
de la résistance R6 ( 100 W )
La
consommation est dans ce cas très fortement réduite.
