Electronique


Dans cette section, vous trouverez les réalisations électroniques que nous sommes amenés à développer dans  le cadre de nos activités d'astromodélisme.
Comme il en faut pour tous les goûts, deux grandes familles de microcontrôleurs sont utilisées:





ATMEGA
Ici on trouvera des modules à base d'Arduino, les logiciels embarqués sur le microcontrôleur sont développés en C.

Altimètre

L’électronique embarquée de base indispensable à tout astromodéliste est bien sûr un altimètre..
Apres avoir essayé plusieurs produits disponibles sur le marché, avec toujours la contrainte d'ajouter des modules complémentaires, le plus simple était de regrouper tout sur une même carte.
Le cahier des charges retenu à donc été le suivant:


  • Microcontroleur Atmega 328 sous Arduino NANO
  • 1 capteur altimètre I2C (BMP180)
  • 1 capteur accéléromètre I2C (MPU6050)
  • 1 buzzer pour les alarmes de check list
  • 2 sorties pyro
  • 1 sortie servo
  • 1 sortie Buzzer de localisation
  • 1 EEprom I2C pour le logging des données de vol (24AA1025)
  • 1 puce bluetooth pour la mise à jour des paramètres et lecture de données (HC-06)
  • 1 sortie pour commande externe
  • Alimentation par LIPO 7.4V

Le schéma de principe



Grace au Nano, la taille de la carte reste modeste (7x3cm) 


La carte a été lancée en fabrication chez Dipole Paris. Le prototype est livré par module de 5 sur une carte au format Europe:







Une toute première version de test avec tous les composants actifs montés sur support.




Prête pour les tests....


Update 10/2/15
Après plusieurs tests, une nouvelle version a vu le jour, une version "light" de l’altimètre précédent beaucoup plus compacte:
  • Microcontroleur Atmega 328 sous Arduino NANO
  • 1 capteur altimètre I2C (BMP180)+ capteur accéléromètre I2C (MPU6050) intégré sur le meme module
  • 1 buzzer pour les alarmes de check list
  • 2 sorties pyro MosFet
  • 1 sortie buzzer pour la localisation
  • 1 EEprom I2C pour le logging des données de vol (24AA1025)
  • 1 puce bluetooth (HC-06) pour la mise à jour des paramètres et lecture de données depuis son téléphone ou tablette (appli Android développée pour l'occasion))
  • 1 sortie pour commande externe (si besoin de déclenchement d'une caméra, d'un fumigène ou d'un Tracker GPS, par ex.)
  • Alimentation par LIPO 7.4V
la dernière version

Le PCB



Ci dessus, la carte en cours de test, la dépression d'altitude est simulée avec un aspirateur ;-) les données de vol sont récupérées en temps réel sur la tablette grâce à la liaison Bluetooth de l’altimètre et à l'appli Android.


L’altimètre est configurable directement depuis un laptop via la connexion USB du Nano. Le logiciel de l’altimètre comporte un mini interpréteur de commandes qui permet la mise à jour des principaux paramètres (déclenchement parachutes) et aussi de tester certaines fonctions (continuité, bus I2C ..., gestion mémoire, batterie, etc):



La liaison BlueTooth permet d’accéder à l’interpréteur de commandes sur son smartphone et ainsi de pouvoir vérifier ou modifier les paramètres directement sur le terrain. Bien sûr l’interpréteur permet aussi de consulter les résultats stockés en mémoire après un vol.




Mise à feu Android

Plus un gadget réalisé pour le fun qu'un véritable système de mise à feu, ce petit boitier a été réalisé en recyclant une carte de la première version de l'altimètre ci dessus. Le but était de pouvoir déclencher une mise à feu depuis son smartphone. C'est surtout utile pour les tests d'éjection de parachute ou les tirs statiques de petits moteurs, dans ces cas précis, on n'est pas obligé d'installer la mallette complète de mise à feu. 
Pour cela, il fallait au minimum:


  • Microcontrôleur Atmega 328 sous Arduino NANO
  • une sortie Mosfet pour la mise à feu
  • une carte WIFI pour la connexion au smartphone (Bluetooth est un peu juste en portée)
  • un buzzer d'alerte du moment de la mise à feu
  • un contrôle de continuité électrique de la charge de tir
  • un contrôle de batterie (pour éviter les allumages ratés)
  • un compte à rebours optionnel
  • Une appli Android pour gérer tout ça .


Comme dit plus haut, la base de la carte électronique est un altimètre de la première version, il y a tous les composants nécessaires pour allumer une charge sauf le module WIFI, une HC-21 a donc été ajouté avec un régulateur 3.3V, cela donne ceci (ne regardez pas le boitier ..):






Coté smartphone, l'appli Android, développée en Java sous Android Studio:





A son lancement, l'appli cherche le réseau WIFI du boitier et se connecte dessus, l'utilisateur valide ensuite la connexion et peut commencer les tests de batterie et de continuité si nécessaire. Vous l'avez compris,un mini protocole d'échange entre l'appli et le boitier permet de tester l'état de la batterie et la continuité, il permet aussi de sélectionner le déclenchement du tir sur compte à rebours de 10 seconde par défaut. Le tir se déclenche en appuyant sur la touche "FIRE". Une fois le tir déclenché, le buzzer du boitier prévient de l'imminence de la mise à feu en "décomptant" chaque seconde.

Petite démo:











Banc de test moteur




Dans le but de tester et d’évaluer les performances des moteurs que nous développons, il était intéressant de réaliser un banc de test. En effet, il est toujours nécessaire de confronter le résultat des simulateurs (comme Burnsim ou SRM) à la réalité.
Le cahier des charges était le suivant:

  • Microcontroleur Atmega 328 sous Arduino NANO
  • 1 capteur de poussée 100kg
  • gestion du capteur par ampli op. INA125
  • 1 émetteur pour la transmission des données à distance (module RF24)
  • Enregistrement des données d'acquisition en EEprom (coté émetteur)
  • 1 récepteur pour affichage en temps réel (module RF24)
  • Affichage sous Excel Parallax PLX-DAQ


Une vue du capteur en gros plan

La carte émetteur

Réception temps réel sous Excel

Le récepteur (à gauche) avec l’émetteur


Le module émetteur prêt a fonctionner










PIC 
Cette rubrique est gérée  par notre spécialiste PIC: Yann.


ALTIMETRE  MAISON 

Taille : 6cm x 9cm
Le coeur de l'altimètre est un PIC 18F2680 qui gère l'accéléromètre, l'altimètre, la RS232, le buzzer, les allumeurs à poudre, et l'écriture/lecture  de la carte MMC.
Au démarrage, le PIC lit les consignes de la MMC, vérifie l'accéléromètre et l'altimètre ainsi que l'intégrité des allumeurs.
Il est prévenu du décollage par l'accéléromètre. Ensuite il enregistre les données (altitude,accélération) dans sa mémoire programme toutes les 50 ms.
Il n'y a pas de quartz car il utilise son horloge interne 8MHz en PLL soit 32 MHz.


Les mises à feu sont déclenchées à l'apogée ou par timing.

A l'atterrissage ou par timing, le pic récupère les données stockées et les écrit dans la MMC au format utilisable par EXCEL.
Le programme est écrit avec MikroC.



Le régulateur est un LD117 (CMS) pour le 3,3 Volt.
Les MOSFETS sont de IRLR2905 pour les mises à feu
Le connecteur MMC acheté chez Farnell  est piloté en SPI.
La platine accéléromètre/capteur de pression  est acheté chez Lextronic et est pilotée en I2C.

Le schéma et le routage sont réalisés avec ISIS/ARES 7.6  en simple face (seulement 3 straps)

Pour toutes questions : ferchaux.lapin@free.fr


MODULE GPS/GSM    (pour retrouver sa fusée...)


taille : 11,5cm x 6cm x 2cm

Schéma de Principe





Le GPS Xbee provient de Go ou Lex Tronic ! je ne rappelle plus !

Le GSM provient de    http://www.mikroe.com/click/gsm2/
J'ai choisi cette  GSM car il est compact ! Il possède néanmoins des  BUG !
1) Il faut l'alimenter en 3.3V et 5V sauf si vous arrivez avec vos petits doigts à dessouder et à ressouder un minuscule STRAP CMS !  cf the datasheet !
2)  il ne supporte pas les surtensions ! (d'où mon pont diviseur !!)

Par contre, il accepte toutes les commandes AT,    et ....envoyer, recevoir, analyser un SMS .c'est un jeu d'enfant !!
Il faut évidemment une carte SIM Valide ...g pris une prixtel qui me coute 0 Euros !! ou presque !!

                          

Le GPS envoie les trames NMEA décodées par le PIC 18F2580 (latitude,longitude)
La platine GSM reçoit et envoie les SMS.

A l'initialisation, le PIC envoie  un SMS pour indiquer que tout est OK. Il attend une trame valide du GPS et envoie le SMS de coordonnées.

A l'atterrissage, on envoie un SMS et le PIC nous renvoie les coordonnées d'arrivée ainsi que la distance et la direction à prendre pour retrouver la fusée.

On peut également déclencher un allumeur ou un fumigène par sms.
J'ai l'intention de l'utiliser pour éradiquer tous ces "pédago fous " de la rue de Grenelle qui ont massacré l'éducation nationale.
Pour toutes questions :ferchaux.lapin@free.fr