II.   L'ALTIMETRE-VARIOMETRE -2

              Nous avons utilisé dans la première version de l'alti-vario le capteur de pression  KP125 de INFINEON. Cela nous a donné un altimètre fonctionnant très bien, mais un vario
        qui donne satisfaction mais est affecté d'un bruit un peu gênant, obligeant à limiter la sensibilité en définissant des seuils de détection assez éloignés.
        Par ailleurs il semble que la disponibilité du KP125 pose parfois problème ( Ce n'est pas le cas à ce jour  24/08/09 ); aussi dernièrement ayant eu  l'opportunité d'essayer un autre capteur
        provenant de FREESCALE : Le MPXH6115A , je peux aujourd'hui vous présenter cette seconde version de l'alti-vario.. Ce capteur ressemble étrangement au précédent :
        Mêmes dimensions , brochage très voisin, mais différent sur sa  structure interne. Alors que le KP125 a un fonctionnement numérique ( voir doc ) le MPXH est essentiellement analogique.
        Et du coup, le signal continu de sortie a un bruit très inférieur : Le variomètre qu'il permet de faire est ainsi nettement plus calme et donc meilleur.
        Ci-dessous les résultats comparés : En bleu, vario à KP125 et en jaune vario à MPXH6115A
              - Oscillogramme de gauche : Bruits comparés dans un cas favorable . Amplitudes des bruits indiquées par VPP : 180 mV pour MPXH et 580 mV pour KP125
              - Oscillogramme de droite  : Sensibilités comparés ( ouverture de la porte de l'atelier )  Le MPXH sort encore gagnant !   2.20 V contre 1.48 V

          Les deux capteurs ont par ailleurs  les mêmes caractéristiques générales :
            - Compensé en température
            - entièrement calibré par le fabricant.
            - Sortie linéaire proportionnelle à la pression barométrique

        Résultat final :  Un altimètre qui ne nécessite pas de calibrage. Aucun réglage et .... altitude exacte à ± 2 m   près.
        A la mise sous tension du système, le "0" d'altitude est fait automatiquement. Dans ces conditions, on dispose, en principe ( selon le lieu et la pression  atmosphérique du moment )
       d'une marge de 750 m en altitudes positives et de 250 m en altitudes négatives.  Un signe "-" est affiché dans ce dernier cas
        La seconde version ici présentée possède deux gammes de fonctionnement :  gamme 1    de  - 250 à 750 m      et   gamme 2 de 500 à 1500 m

           1. Le SCHEMA

        L'ALTIMETRE
       
    Le capteur de pression MPXH6115A est monté
    selon les recommandations du fabricant.
    Il doit être alimenté en 5V stables, car la
    sortie est proportionnelle à cette tension.
    Une alimentation soignée a donc été retenue
    En principe, la tension d'entrée est celle d'un
    élément LIPO, donc de 3.7 V nominal.
    Un doubleur de tension est alors nécessaire
    C'est un MAX1682 qui assure cette fonction.
    La sortie à 7.4 V est  appliquée à un régulateur
    5V alimentant tout le montage.
    La tension de sortie du MPXH6115A est filtrée par
    R2/C3 puis transmise à A1 ( 1/4 de MCP604 )
    monté en suiveur de tension. Puis la tension est
    appliquée à un ampli inverseur A2 qui la met dans
    le bon sens ( quand l'altitude augmente, la pression
    diminue, donc la tension de sortie du capteur ) et
    l'amplifie. Le gain de A2 est de 6.25 en gamme 1
    et de 6.72 en gamme 2 ( Commutation par Cav1 )
.   Une tension d'offset est appliquée sur e+. Elle est de
    3.64 V en gamme 1 et de 3.32V en gamme 2
    ( Commutation par Cav2 ) On obtient ainsi une bonne
    précision pour les deux gammes.
    En fait, il y a un seul cavalier que l'on met en Cav1
    en gamme 1 pour le déplacer en Cav2 pour la gamme 2.
    Le condensateur C4 donne à l'ampli une réponse
    de filtre passe-bas, pour réduire le bruit.

      La diode de référence de 3.3 V connectée sur e+ de A2, utilisée dans la première version n'existe plus. D'une part parce que cette référence doit passer à 3.64 V en gamme 1 et d'autre part parce
      que, le calcul nous l'a montré,  le fait d'obtenir cette tension à partir du + 5V, par un pont de résistances, permet une meilleure tenue de la précision, face aux possibles variations de ce + 5V


     Le VARIOMETRE

        Cette partie du montage est restée inchangée et donc utilise toujours un schéma que vous pourrez consulter ici :   
                                                               http://graccus.free.fr/vario.html      
        Il concerne les deux étages A3 et A4 du MCP604.
        L'étage A3 est monté en différenciateur, un usage classique de l'ampli OP.
        Pour ce faire la liaison A2/A3 est capacitive ( par C5 ) De cette manière, la composante continue de V/ALTI
        n'est pas transmise, mais uniquement ses variations. Le gain de l'étage est déterminé par C5R7,
        tandis que R6 et C6 assurent la stabilité du montage.
        Quand V/ALTI est stable, la sortie 7 de A3 se fixe à + 2.5 V, tension donnée par la polarisation
        de e+ (5) par le pont R11/R13 avec R11=R13
        Quand V/ALTI augmente, la variation entraîne la baisse de tension de la sortie 7 et inversement quand V/ALTI baisse.
         Si après une montée ou baisse de V/ALTI, cette tension redevient stable, la sortie 7 revient à + 2.5 V.
         En conclusion, la sortie 7 est une indication de la baisse ou de la montée de V/ALTI.
        Mais les variations en 7 sont faibles. IL faut les amplifier. C'est l'étage  A4 monté en inverseur de gain 100 ( = R9/R8 )
        qui donne cette amplification tout en remettant les variations dans le bon sens.
        Sur une montée du modèle, la sortie1 de A4   tend vers + 5V et sur une descente, vers 0V.
        Mais le convertisseur A/D du RXBEE n'accepte des tensions que de 3.3 V maxi.
        Le pont diviseur R12/R14 ramène les variations de   V/VARIO  de 0V à + 3.3 V.
        Les valeurs binaires obtenues et transmises par la télémétrie vont de 0 à 255 pour le vario. ( conversion 8 bits )
                                                                                                                                                                                                                          Ci-dessus, détail de la pose des picots 2mm permettant la
           2. REALISATION                                                                                                                                          mise en place du cavalier de commutation de gammes
                                                                                                                                                                                                                          Ici en gamme 1 : -250 m à + 750 m
  Le module ALTI-VARIO
  mesure  15 x 34 mm  et
  pèse 2 g !! (état des photos)
  env 4g avec fils et connecteurs
  Consommation 20 mA  / 3.7 V  
 <---- la face recto avec  à gauche
   le capteur MPXH6115A
   et au centre le MCP604
   la face verso avec             ----->
   en haut vers la gauche le 1682 
  doubleur de tension et en bas  le
   régulateur 5V
   Remarquer la diode 1N4148
   amenant le + BATT sur l'entrée
   " 3.7 V" du module

 

             Les fichiers de circuits imprimés, tant du TACHY que de l'ALTI-VARIO sont à la page TELECHARGEMENTS dans un unique fichier zippé.
             L'auteur peut vous fournir ce circuit imprimé avec le MAX1682, C10,C11,C12,C13 soudés

    Nous conseillons de commencer par les éléments du verso. Mais en tout premier installer les liaisons recto-verso : Elles sont au nombre de 8 et visibles sous la forme d'un "*" .
    Faire ces liaisons  avec un fil très fin ( de wrapping ou extrait d'un fil divisé de câblage ) .
                                                                                                                                                                                                                   Les composants du verso :

                                                                                                                                                                                           
           1     MAX1682EUK-T  *             ( RS : 316-1372 )
           1     LP2980IM5-5.0  ( Reg5V)      F : 977-9329
           R10         4.22 kW    805   0.1%      F : 116-0176
           R11/13       10 kW    805      1% 
           R12           5.6 kW    805
           R14            12 kW    805
           R15         8.25 kW     805   0.1%       F : 116-0196
           R16         3.01 kW     805   0.1%       F : 116-0166
           C8/9          0.1 µF     805   ou  603
           C10 *        4.7 µF     tant/CMS   taille A ou B
           C11 *        0.1 µF     805
           C12 *         10 µF     tant/CMS   taille B
           C13 *        6.8 µF     tant/CMS   taille B
           C14            10 nF     805     ( facultatif )
                   * composants fournis avec Cimpr


Remarquer l'alimentation par la tension +BATT de la batterie principale. Une 1N4148 si la batterie est à 4 éléments. Trois IN4148 en série si cette batterie a 5 éléments
Protéger la ou les diodes par thermo-rétractable pour éviter tout contact avec le circuit imprimé ou un composant

     Le verso étant équipé passer au recto. On commencera par souder les  petits composants R et C, puis le MCP604 et enfin le MPXH6115A
    
                                                                                                                                                                                                           Les composants du recto :

                                                                                                                                                                                            1    MCP604-I/SL        F : 975-8720
            1     MPXH6115A *     FREESCALE   (  voir plus loin ! )
            R1          56 kW       805                 R2     100 kW      805
            R3         10 kW        805        0.1%    F: 116-0359
            R4       30.1 kW       805        0.1%    F: 116-0234
            R5       32.4 kW        805       0.1%    F: 116-0236
            R17     4.75 kW       805        0.1%    F   116-079
            R6      82  kW          805           R7     680 kW       805
            R8     4.7  kW          805           R9     470 kW       805
            C1        47 pF          805          C2/3    0.1 µF        805
            C4             0.1 µF    603  ou  805
            C5             4.7 µF    805          F :  922-7849
            C6           220 nF     805          F : 128-8261
            C7           470 nF     805          F:  128-8281
                                                                                                                                                                              
            * A commander chez :    http://www.rfcandy.biz/shop/

NB1.
        La vue verso ci-dessus  montre les liaisons à faire : Les sorties "A" (alti) , "V" (vario) , "M "(masse) et "+BATT " vont vers le RXBEE câblé comme indiqué dans la description du RXBEE
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NB2.
        Si vous mettez votre Alti-Vario-2  sous gaîne thermo, bien veiller à ne pas couper l'entrée d'air du capteur, qui se fait par un trou au milieu du dessus .
        Sans précaution, ( trou dans la gaîne ) cette gaîne s'appuie sur le rebord périphérique  du capteur et lui coupe la "respiration" !