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MODULES de TELEMESURE
I. Le TACHYMETRE
Le module de tachymétrie va nous permettre de mesurer la vitesse de rotation de l'hélice du moteur en vol
Son domaine de mesure va de 0 Kt à 25.5 Kt/mn , soit donc de 0 T/mn à 25500 T/mn. La résolution de mesure est de 100 T/mn
Deux types de capteur sont envisagés : L'un à effet HALL présenté en premier et l'autre à Photo-diode ou Photo-transistor, ultérieurement.
Rappelons que les mesures de télémétrie se font par l'intermédiaire du convertisseur A/D du µC 912C32 utilisé par le décodeur. Ce convertisseur peut
travailler soit en 8 bits , soit en 10 bits. Comme la tension de référence du convertisseur est la tension d'alim du µC, soit 3.3 V, une tension mesurée de 3.3 V
donnera un résultat de 255 en mode 8 bits et de 1020 en mode 10 bits. Pour faciliter le travail du µC du bloc de télémesure ( un 908JK3 ), il est souhaitable
que la tension mesurée pour une grandeur donnée soit en rapport direct avec le résultat du convertisseur.
Ainsi, le module tachymètre a été déterminé pour donner une tension de sortie de 3.3 V lorsque la vitesse de rotation est de 25500 T/mn. Le convertisseur A/D
donnant alors 255, l'affichage est un jeu d'enfant car il suffit de bien placer la virgule !
1. LE SCHEMA
C'est finalement très simple : Le capteur à effet HALL, noté 41A est placé au plus près d'un disque en PVC monté sur l'arbre moteur, derrière l'hélice. Ce disque porte
deux aimants diamètralement opposés qui passent devant le capteur en provoquant la chute à 0 de la tension S de sortie. La rotation du moteur crée donc 2 impulsions
négatives par tour. Ces impulsions sont différentiées par la liaison C2/R1 et appliquées sur l'entrée "trigger" d'un monostable construit avec un LMC555CM ( version CMOS
du fameux NE555 ) Le monostable fabrique une impulsion positive de l'ordre de 1 ms, sur sa sortie 3, à chaque déclenchement. L'impulsion est intégrée par R5/C5 et donne
une tension continue transmise à un ampli OP, monté en suiveur de tension et qui la transmet lui-même au RXBEE.
L'étalonnage se fait par le réglage de la constante de temps Raj+R3/C3, déterminant la durée de l'impulsion du monostable .
L'injection d'un signal rectangulaire à 400 Hz sur C2 doit donner une valeur affichée de 12000 T/mn ( on lit "12.0 Kt" ) A régler par le potentiomètre ajustable.
L'alimentation est prévue par un élément LiPo de 3.7 V. La tension est régulée à 3.3V par un 6201.
Le capteur est relié au module par un cordon 3 fils. La sortie rejoint le RXBEE sur 2 fils
La vérification du fonctionnement à l'aide d'un générateur BF précis a montré une parfaite linéarité de la courbe de réponse du système, ce qui n'a pas manqué de nous surprendre
agréablement.
2. REALISATION.
Le circuit imprimé est un simple face, sans problème.
Liste des composants :
1 XC6201P332MR F : 360-5700
1 MCP6001RT-I/OT F : 854-0829
1 LMC555CM F : 949-3972
R1/2/4 12 kW 805 R3 220 kW 805
R5 47 kW 805 Pot 50 kW F : 114-1476
C1 22 µF tant/CMS taille B
C2 4.7 nF 805
C3 4.7 nF ECHU/1206/2% F : 969-5320
C4 1 nF 805
C5 4.7 µF tant/CMS taille B
Le module TACHY mesure 15 x 27 mm et pèse moins de 2 g ( sans les liaisons ) 4 g avec fils, connecteurs et thermo rétractable. Consommation : 5 mA
 1 capteur à effet HALL SS441A F : 311-1477
2 aimants M1219-2 F : 723-0357
Rc : 4.7 kW 1206 ou 1/4 W
Le montage du module tachymètre ne présente aucune difficulté
Commencer par la pose des petits éléments R et C
Souder rapidement le condensateur ECHU car il n'apprécie
guère l'opération. détail du montage du capteur HALL
Terminer par les composants actifs
Le montage du capteur HALL n'est pas si simple,
car il doit être au plus près des aimants.
Il faudra adapter son support en fonction du modèle
de l'avion utilisé
Vue ci-contre de l'installation realisée sur le fidèle
Baron de service. On voit clairement le disque ajouté
et ses deux aimants Ø=3, e= 2 ( voir ci-dessus )
Le capteur est soudé sur une plaquette époxy fixée
sous le bati moteur. La face avant à 2 ou 3 mm du
passage des aimants. Protection par araldite, puis
thermo-rétractable. Les 3 fils de liaison sont terminés
par un connecteur 3 broches SLM à détrompeur
Attention lors de la pose des aimants, de mettre la bonne face côté 441A, Faire un essai préalable. Bien entendu les deux aimants doivent présenter le même pôle du côté du capteur
II. L'ALTIMETRE-VARIOMETRE
Contrairement au module tachymètre, nous avons prévu une convertion sur 10 bits pour la tension issue de l'altimètre. Cela nous permet ainsi d'avoir une amplitude de mesure
allant de 0 à 1020 à 1 point près , donc d'afficher directement des altitudes de 0 à 1020 m, ce qui nous semble raisonnable, avec une résolution obtenue de 1 m.
Nous avons eu la grande chance de découvrir, au moment de l'étude de ce module, un capteur de pression présentant des caractéristiques remarquables, avec des dimensions
réduites ( 10 x 8 x 4 mm ) et un prix raisonnable . C'est le KP125 de INFINEON. :
- Compensé en température
- entièrement calibré par le fabricant.
- Sortie linéaire proportionnelle à la pression barométrique
Nous avons mis sur la page "Fichiers" du groupe Yahoo/SUPERTEF, la data-sheet en anglais de ce composant . A lire si cela vous intéresse ! Vous pourrez alors constater qu'il
s'agit d'un composant très élaboré.
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
1. Le SCHEMA
L'ALTIMETRE
Le capteur de pression KP125 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 KP125 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 KP125 ) et
l'amplifie dans un rapport de 5.14. Cette valeur
ayant été calculée très précisément pour avoir une
absence de calibrage à faire. Une tension d'offset
de 3.3 V donnée par une zener est appliquée à e+
et produit le décalage nécessaire au bon résultat.
Le condensateur C4 donne à l'ampli une réponse
de filtre passe-bas, pour réduire le bruit.
Le VARIOMETRE
Nous n'avons pas réinventé la roue et donc utilisé 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 )
2. REALISATION
  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
A gauche, la face recto avec
à gauche le capteur KP125
et au centre le MCP604
A droite , la face verso avec
en haut vers la gauche le
1682 doubleur de tension
et en bas le régulateur 5V
Au centre, la zener 3.3 V
Branchement de la batterie à
gauche et liaison 3 fils vers le
RXBEE à droite
Les fichiers de circuits imprimés, tant du TACHY que de l'ALTI-VARIO sont à la page TELECHARGEMENTS dans un unique fichier zippé.
 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 "*"
Les composants du verso :
1 MAX1682EUK-T ( RS : 316-1372 )
1 LP2980IM5-5.0 ( Reg5V) F : 977-9329
1 ZRC330F01TA ( Z3.3 ) F : 113-2712
R10 27 kW 805
R11/13 10 kW 603 0.1% F : 116-0359
R12 5.6 kW 805
R14 11 kW 805
C8/9 0.1 µF 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
 Le verso étant équipé passer au recto. On commencera par souder les
petits composants R et C, puis le MCP604 et enfin le KP125
Les composants du recto :
1 MCP604-I/SL F : 975-8720
1 KP125 INFINEON ( voir plus loin ! )
R1 56 kW 805 R2 100 kW 805
R3 10 kW 603 0.1% F: 116-0359
R4 1.5 kW 603 0.1% F: 116-0326
R5 49.9 kW 603 0.1% F: 116-0385
R6 82 kW 805 R7 680 kW 805
R8 4.7 kW 805 R9 470 kW 805
C1/2/3 0.1 µF 805
C4 0.1 µF 603
C5 10 µF 805 ( F: 940-2136 )
C6 220 nF 805 ( F: 128-8261 )
C7 470 nF 805 ( F: 128-8281 )
St 0 W 603 ( Pot envisagé mais non utilisé au final )
NB1. On remarquera que quelques résistances ( R 3/4/5/10/11/13) sont à 0.1%. Cette précision est nécessaire pour parvenir à se passer de tout étalonnage.
Remarquer que R4+R5 = 1.5 k + 49.9 k = 51.4 k et que R3 = 10 k. D'où le gain de A2 égal à 51.4 k / 10 k = 5.14. Cette valeur de gain a été déterminée après
étude à l'ordinateur de l'ensemble KP125/A1/A2. Elle permet de garantir une précision de ± 2 m sur la plage couverte par l'altimètre.
Nous décrirons plus loin la manip à faire pour vérifier le fonctionnement de l'altimètre.
Après avoir fait un premier proto de l'ALTI-VARIO, nous avons été surpris de constater le bon fonctionnement et l'exactitude obtenue sans réglage.
Voulant en avoir le cœur net, un 2ème proto a été réalisé qui a confirmé le résultat du premier.
La vue verso ci-dessus montre les liaisons à faire : Les sorties "A" ( alti ) , "V" ( vario ) et M "masse ) vont vers le RXBEE qui doit être câblé pour activer l'entrée AD3
qui recevra la sortie V ( supprimer R11 et St1 du décodeur et monter St2 ) tandis que la sortie A rejoint l'entrée AD1. La sortie TACHY est connectée à AD2
( revoir la description du RXBEE pour cela )
L'alimentation de l'ALTI-VARIO est à droite dans la figure verso. Elle est normalement de 3.7 V
NB2. ALIMENTATION des MODULES
Les modules de télémesure ont été conçus pour une alimentation indépendante par un élément Lipo de 3.7 V
donnant un peu plus de 4 V en fin de charge.
Mais cette solution efficace n'est pas forcément du goût des utilisateurs qui enragent de devoir ajouter une ou
deux batteries quand il y en a déjà une principale.
La première idée qui vient à l'esprit et que nous avons malheureusement un peu favorisée, est de se servir
du 3.3 V du Rx pour ces modules. Il faut absolument prohiber cette solution en particulier pour l'alti-vario car
elle induit une instabilité constatée de ce module.
Par ailleurs pour le tachymètre, doté lui-même d'un régulateur 3.3 V on comprend que la méthode pose problème.
Nous vous proposons donc la solution alternative suivante :
L'utilisation de la batterie principale de 4.8 V ou de la tension de 5 V donnée par le BEC.
La figure ci-contre montre le montage préconisé
- En premier lieu , nous choisirons le mode fail-safe "CV1" en mettant le picot concerné à la masse
Rappel : En mode "CV1" l'appui sur le poussoir Pss, système complet en fonctionnement, mémorise la
position de toutes les voies du Rx ( soit 8, 10 ou 12 selon le choix de l'utilisateur dans le STF05 )
Le mode CV1 est forcé en mettant le point CV1 directement à la masse par un strap 0W/603 ( ou un fil )
- Le picot de masse dévolu à CV1/2 est libéré en coupant sa piste le reliant à cette masse.
- Le + BATT est amené sur ce plot en le prélevant sur le point 14 du 4015.
Remarquer l'insertion d'une diode TS4148 en format 1206 ( Farnell 815-0214 )
Cette diode est nécessaire car la batterie de 4 éléments monte à 5.6 V en fin de charge alors que
la tension limite absolue acceptée par l'entrée du doubleur de tension MAX1682 de l'alti-vario est de 5.5 V
Cette tension est alors ramenée à 5.6 - 0.6 = 5 V ce qui est acceptable
Cette diode que l'auteur pourra vous fournir sur demande doit être isolée, par sécurité, du plan de masse.
Nous conseillons de faire cette isolation soit en utilisant un morceau de double face adhésif pour moquettes
ou mieux avec de l'époxy 8/10 simple face collé et sur lequel on peut souder diode et fils
Autres remarques :
Les modules se branchent sur le Rx avec un connecteur 6 points
Pour l'alti-vario : + bat, masse, alti, vario
Pour le tachy : + bat, masse, tachy
Le strap ST1 prévu ne sera jamais monté. Par contre R14 le sera toujours
La distinction entre les modes "Vario" et "RSSI" se fait par le montage de St2 dans le premier cas
ou de R11 dans le second
ATTENTION
Dans le cas où la batterie principale connectée sur le Rx est à 5 éléments ( 7 V en fin de charge )
il faut impérativement monter 3 diodes TS4148 en série, ramenant cette tension sur le MAX1682
à 7 - 1.8 = 5.2 V |
