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combo infrarouge avion/hélico (conçu pour le PicooZ)

description :

récepteur compatible PPM via le convertisseur infrarouge
alimentation par 1 élément Lipo uniquement
pas de convertisseur DC/DC
deux sorties PWM pour moteurs DC 3A maxi
deux sorties 0.4A maxi pour actuateurs avec inversion du sens du courant
soft pour radio 8 voies
contrôle d'erreurs, digital signal processing pour faire chouette, visualisation des erreurs.
géré par microcontrôleur 8bits PIC 16F684
résolution environ 40 positions sur la course du manche.
masse 1.23g nu

MISE A JOUR : le 03/03/2007 :

La présente page vous donne toutes les infos pour construire ce module entièrement perso.
A déconseiller franchement aux débutants en électronique, le projet ne peut se concevoir dans de bonnes conditions que si vous êtes équipés comme suit :

programmateur JDM.
machine à insoler.
MPLAB de microchip
de bonnes notions en assembleur risk
fer à souder les CMS 8 à 15W, fil Ø0.5 maxi, pâte à braser, flux colophanique liquide.
les nerfs solides pour placer les CMS. Pour les adeptes, un p'tit cinq feuilles peut sans doute aider à ne pas trembler, je n'ai pas essayé...
de préférence un oscilloscope, avec un bon multimètre c'est faisable mais il faut des nefs encore plus solides !

Ne le faites pas dans un esprit de plug and play, vous seriez très déçu. J'ai passé 200H sur ce projet avant le premier vol de mon PicooZ modifié, vous aurez certainement de la mise au point à faire vous aussi même si le terrain est bien défriché. En avion, ce sera moins critique qu'en hélico.

Pour ceux qui n'ont pas trop de temps, prenez donc des solutions catalogue avec du matériel Didel ou Microplanesolution qui font de jolies choses. Le premier site n'est pas un modèle d'ergonomie et il faut bien chercher avant de trouver son bonheur, c'est donc bien après avoir commencé mon projet que je me suis aperçu qu'il y avait à peu près la même chose chez Didel.
Sans regrets, l'aventure fut belle.

Le principe :

Le coeur du système est confié à un PIC16F684 qui s'occupe de :
- recevoir le signal PPM et calculer la largeur de chaque impulsion.
- calculer les rapports cycliques des 4 variateurs et gérer les sens des 2 voies destinées au cyclique.
- générer les signaux PWM pour les 4 sorties puissance.
Le soft implanté dans la bête est dispo ici en version assembleur, je n'ai pas fait la mise à jour des logigrammes depuis un moment, si un râleur se sent d'attaque, je transmettrai avec joie !

Première version, pour transistors bipolaires :

Elle n'a eu d'intérêt que pour tester le principe avec les composants de fond de tiroir. Pour combler votre curiosité, je vous donne quand même les éléments.

télécharger :
picooz1.0.asm
logigrammes sous excel

Nota: les bobines fonctionnent bien mais pour les moteurs, il y a trop de chutes de tension et le moteur manque de puissance.

Pour la réception infrarouge du proto 1.0, j'ai récupéré la photodiode amplifiée et démodulée d'origine du PicooZ qui fonctionne parfaitement et donne une réception impeccable. J'ai testé à l'oscillo, c'est respectable.

Les photos ci-dessous montrent le proto qui, faute de place sur la plaquette, ne sait piloter que le moteur principal et une bobine.

Seconde version en CMS, avec transistors fet, celle qui vole :

Après avoir bien fouillé dans les datasheets, j'ai sélectionné des transistors sur les critères suivants :

il faut pouvoir les approvisionner (ça parait bête...).
leur tension doit être compatible avec la tension de l'unique accu lipo utilisé. C'est vrai pour les 2 mosfet canal N qui pilotent les moteurs, mais encore plus vrai pour les 8 transistors des ponts en H : si le canal P commence à passer avant que le canal N opposé soit coupé, ça fait un joli court circuit et tout grille. La somme des tensions V Gate/Source qui rendent les transistors passants doit être bien inférieure à 3.6V, ici on parvient à un total de 2V environ pour des composants dans la moyenne, ce qui donne un peu de marge mais elle n'est pas énorme.
leur résistance doit être faible, de mémoire pour les 2 transistors des moteurs on doit avoir dans les 0.045 Ohm ou quelque chose comme ça. On verra dans la rubrique PicooZ que c'est loin d'être un luxe.

Le récepteur IR est un TSOP34838 pour 38 kHz. Je l'ai correctement limé y compris les pattes jusqu'à obtenir un format proche de celui utilisé par Silverlit sur le PicooZ d'origine. J'aurais pu réutiliser celui là mais j'ai préféré tester du matériel "qui s'achète sur catalogue".

Après bien des heures à transpirer, voici le résultat du miracle :

Cliquez sur les images pour avoir le détail des connexions. Les 2 moteurs sont raccordés au +3.6V, soudez le plus près possible de la sortie de l'inter pour limiter les pertes joule.

Sur la photo de droite, au premier plan on voit le récepteur infrarouge limé : comme le plastique est translucide pour laisser passer les IR, on voit apparaître "l'os" avant que la lime ne l'attaque, il suffit de s'arrêter à temps. C'est moins difficile qu'il y parait et le gain de volume est énorme.

Les fils qui dépassent sont les sorties de programmation du pic.

Lors de la mise en place des composants, il est IMPERATIF de tester l'absence de court-circuit à chaque composant. Commencez par tous les périphériques, validez chaque fonction et tout à la fin soudez le pic, sinon c'est le clash garanti sur facture. Au moment d'injecter le programme dans le pic, coupez le pont à l'endroit indiqué, cela évitera d'avoir un état indéterminé sur les entrées des ponts en H qui pourraient bien leur être fatal. Vous le rétablirez une fois le fonctionnement du pic validé. A recommencer à chaque programmation.

Ci dessous la version avec deux led tête-bêche pour tester le sens du courant, c'est soit l'une soit l'autre qui s'allume suivant que le manche est à droite ou à gauche.
Cachée derrière le moteur d'anticouple, la prise de programmation faite avec des tulipes sécables.
Les fils sont tirés d'un câble de souris, très fins certes mais à l'échelle ils ont l'air énormes.
J'ai du désouder cette prise, au moment de tout loger sur le PicooZ ça aurait fait une masse supplémentaire inacceptable.

Tous les composants viennent de chez Farnell, je n'ai pas fait de nomenclature, tout est sur le schéma ci-dessous :
S'il n'y a pas de valeur, c'est que je ne la connais pas !

Le typon :

visuellement ça donne ça, mieux vaut télécharger la version word, ça pose moins de problème d'échelle que les formats images car avec paint on ne retombe jamais sur les bonnes cotes.
vous devez obtenir 15 x 19 mm à l'impression.

ATTENTION : il est vu par transparence à travers l'époxy, vous devez donc mettre la face imprimée du transparent CONTRE le cuivre, sinon on recommence !
Pour ma part, je ne m'en sers que pour imprimer ma plaque, j'insole et je révèle, puis je passe une couche de cire de bougie au décapeur thermique et je trace des traits entre les pistes à la pointe à tracer. Ca donne un circuit à l'anglaise avec le maximum de cuivre car je ne pense pas être capable de réaliser un circuit aussi précis par la méthode classique.
C'est vous qui voyez...

télécharger :
logigramme sous excel
typon 2.1 .doc convient aussi pour le soft 2.3
schéma électrique au format expressSCH
routage au format expressPCB
soft 2.1 format ASM
soft 2.3 format ASM maj 01/05/2007 : permet une alimentation à 100% du moteur quand les gaz sont à fond contrairement aux précédentes versions (perte de 0.6%)

Le chargement du programme :

Je le fais à l'aide d'un XP02 et du gratuiciel (j'ai fait un effort pour ne pas écrire freeware...) PICPGM qui est très rapide et très peu convival. On n'est jamais bien sûr que ce qui est affiché à l'écran est le contenu du pic ou le fichier. De plus, ne relisez jamais le contenu du pic après programmation, le fait d'écrire dans un fichier efface le contenu du pic sans le dire. Dès que vous avez eu le message en vert "programmation OK", débranchez le pic et c'est tout.
A priori c'est un bug. Une fois ces astuces découvertes, ça fonctionne très bien.

Le détail du brochage de ma prise de programmation :

Si quelqu'un veut que je lui charge le programme, il peut m'envoyer par la poste son combo avec la fiche mâle correspondant à la femelle de la photo ci-dessus, mais je vous aurai prévenu au départ c'est une mauvaise solution à moins d'avoir le même émetteur que moi auquel cas ça devrait fonctionner. Et je ne reprends pas toutes les soudures ...

Mise en route :

Comment savoir que le petit coeur du pic bat ?

mettrez le combo sous tension émetteur éteint. La led doit clignoter avec une période de 4s, rapport cyclique de 50%
mettez le manche des gaz à mi course et allumez l'émetteur. La led doit clignoter avec une période de 2s.
ramenez les gaz à zéro, la led s'éteint et les sorties sont activées.

Attention, le soft est prévu pour mon émetteur JR X3810 avec la répartition suivante :

voie 1 gaz
voie 2 ailerons ou cyclique latéral
voie 3 profondeur ou cyclique longitudinal
voie 4 dérive ou anticouple

Si vous utilisez une autre séquence, il faudra faire évoluer le soft, le mieux c'est de me demander, je mettrai le résultat à disposition.

Cette version est celle testée avec le convertisseur IR, la qualité de transmission est très correcte.

Sont à améliorer :

la routine d'interruption qui créé une coupure du moteur de 12 µs à chaque période PWM qui est de 2ms. Ce n'est pas souhaité mais inhérent au principe choisi et 0.6% de puissance en moins, c'est beaucoup dans notre cas -> réglé dans la version 2.3 maj 01/05/2007.
il faudrait rajouter une détection de moteur bloqué soit en utilisant un comparateur soit le CAN du pic.
les valeurs du soft obligent à régler la course de -150 à +150% pour avoir la pleine échelle. Il faudrait ajuster tout ceci. Dans une prochaine mise à jour promis, c'est surtout le fait que mon combo soit prisonnier de la coque provisoire de mon PicooZ qui me rebute ->réglé dans la version 2.3 maj 01/05/2007.

Conclusion :

Il y a assez ici pour se faire la main et avoir un ensemble qui fonctionne pas trop mal. Comme dit au début, c'est plus une boîte à outils avec laquelle il est possible de tout faire pour celui qui y passe du temps qu'une solution clé en mains.
Pour ceux qui souhaitent se lancer dans l'aventure, j'aimerais avoir vos retours d'information sur les améliorations apportées au soft afin que tout le monde en profite. Merci d'avance.