Mesureur de débattement de gouverne RC

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adesandr
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Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar adesandr » 04 oct. 2019, 20:13

Bonjour,

Je suis nouveau à l'électrolab et je vous présente mon projet.

Il s'agît d'un mesureur de débattement pour gouverne de modèle RC, basé sur un ESP32 et un accéléro+ gyro MPU6050.

J'ai réalisé un premier proto sur la base d'une carte ESP32, d'une carte MPU et d'une carte de chargement tp4056 d'un LiPo 1s, mais le facteur de forme final est un peu trop grand pour tenir sur des gouvernes de petites tailles.

Je cherche donc maintenant à mettre l'ensemble sur un PCB, de dimension 38 mm x 38 mm si possible et là j'atteins mes très courtes compétences en design électronique, sachant qu'il faudra probablement utiliser des composants de surface, ce que je n'ai jamais fait. J'ai fait un premier schéma sous eagle (cf. fichier en attaché) en m'inspirant d'un design ESP32 d'Adafruit, mais avant de passer au routage, je prends avec plaisir tous les conseils, commentaires, etc. qui pourraient m'éviter des erreurs par la suite.

D'avance un grand merci pour votre aide.
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar Flax » 05 oct. 2019, 12:30

Salut,
J'ai plusieurs remarques:
- 38mm x 38mm c'est vraiment petit. Tu as déjà calculé la surface des composants ? A mon avis il faudra partir sur du double-couche classe 4 minimum avec vias métallisés, voire composants sur les deux faces. Vu qu'on a pas encore de quoi faire les vias métallisés au Lab il faudra que tu les fasse fabriquer (mais vu la surface, ça ne va pas te coûter cher).
- Sur le bus USB, ne pas oublier de mettre les protections ESD, il est très hasardeux de faire l'impasse là-dessus. Dixit la datasheet :
Avalanche transient voltage suppression diodes compatible with Full-speed USB should be added at the connector for ESD protection. Use Littelfuse p/n SP0503BAHT or equivalent.

- Je ne comprends pas l'intérêt de mettre le switch S11 après le LDO. Comme il sera connecté en permanence sur la batterie, ça va tirer dessus même quand le circuit est éteint. Selon moi il vaudrait mieux le mettre en amont de Q1, pour couper carrément la batterie. mais peut-être dans ce cas il n'a pas vraiment d'intérêt ?
- Je ne comprends pas trop à quoi servent Q2 et Q3. C'est pour forcer le MCU en reset quand le bridge USB n'est pas prêt ?
- Pour économiser de la place, tu peux remplacer Q2/R5 et Q3/R6 par des transistors avec résistance de base intégrée. Chez NXP c'est PDTA114 et PDTC114 :
https://www.nexperia.com/products/bipolar-transistors/resistor-equipped-transistors-rets/rets-100-ma-single/series/PDTC114T-SERIES.html
https://www.nexperia.com/products/bipolar-transistors/resistor-equipped-transistors-rets/rets-100-ma-single/series/PDTA114T-SERIES.html
- Il serait judicieux d'ajouter un condensateur en parallèle de SW1, genre 10nF ou 100nF.
- Idem capa de filtrage en parallèle de R4, voir ce que préconise la datasheet su MCU, en général on met 100nF mais si l'ADC l'encaisse on peut mettre moins.
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NicoM
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar NicoM » 05 oct. 2019, 14:53

Salut
J'ajoute mon grain de sel à celui de flax

SiLabs recommande le CP2102N à la place du CP2104 (brochage compatible et moins cher), mais es-tu bien sûr d'avoir besoin d'un composant à 24 pattes (même si, en QFN, il ne mesure que 4mm de côté) ? Est-ce que tu n'aurais pas intérêt, au vu de tes contraintes d'encombrement, à utiliser un microcontrôleur qui intègre l'interface USB ?
1k pour R12 me paraît élevé. Je ne sais pas quelle LED bleue tu comptes utiliser mais elle ne va pas voir passer beaucoup de courant (forcément moins que 3,3 mA) et donc ne pas s'allumer très fort. Idem pour R7 et R9. Surtout R7, puisqu'elle est sur Vusb donc qu'il n'y a pas de contrainte de consommation contrairement aux deux autres qui tirent sur la batterie.

Remarque annexe : il est toujours bon d'indiquer dans le nom d'un signal s'il est actif à 0 ou à 1, généralement en ajoutant un suffixe (*, # ou _n par exemple), ça aide beaucoup la compréhension. Dans ton schéma, RESET est actif à 0, il serait donc judicieux de le renommer en RESET*, RESET#, RESET_n...
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar rude_ulm » 05 oct. 2019, 15:18

Bonjour

Le doute m'habite

Il me semble qu'on est le nez dans le guidon et qu'un peu de recul est nécessaire

Revenons aux fondamentaux
Mesurer le débattement d'une gouverne d'un modèle RC revient presque tout le temps à mesurer un angle, qui pour un avion, par ex, n'est pas forcément symétrique par rapport à la position neutre (ex : ailerons différentiels)

Question :
La mesure doit elle se faire en statique au sol ou en dynamique en vol ?

En statique ton montage devrait fonctionner, mais pourquoi miniaturiser ? Seul le capteur a besoin d'être sur la gouverne
En dynamique là ça va coincer car le 6050 mesure des accélérations orthogonales et angulaires. En vol dès qu'on actionne la gouverne ça va bouger, et même sans, et reconstituer le débattement des gouvernes relève de l'utopie. Un CPU moulinant un filtre de Kalman (et encore je ne suis pas sûr que cela suffise) ? le tout avec une modélisation fidèle du vol de l'appareil pour extraire les informations de gouvernes

Un potentiomètre est un bon capteur d'angle

En clair je n'ai probablement pas tout compris dans ton projet ou ton modèle n'est pas un avion
IMHO
Dom
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar adesandr » 06 oct. 2019, 14:36

Bonjour,

Déjà merci à tous pour vos retours et le temps consacré à l'analyse.

@rude_ulm

Effectivement, je n'ai pas donné suffisamment de contexte. L'objectif est uniquement d'effectuer une mesure statique. Le système fonctionne à minima avec deux cartes, l'une étant master des autres et point d'accès wifi. J'ai déjà développé pour le proto le soft sur ESP32 qui permet d'afficher via un browser les angles et débattements, en enregistrant le mini. et maxi. mesurés par chaque carte. Beaucoup moins pénible et plus rapide qu'avec un réglet où autre, surtout quand tu as pas mal de mixages sur un même modèle et que tu cherches à mesurer par exemple la déviation d'un stab et d'un volet sur un ordre à la profondeur comme c'est le cas d'un mixage snapflap (profondeur vers volet/aileron). Le dispositif permet également de mesurer le V longitudinal d'un modèle (utile surtout pour un planeur). Pour le moment le soft fonctionne avec deux cartes mais en théorie, rien n'empêche de l'étendre à 6 cartes pour régler un modèle avec l'ensemble de ses mixages très rapidement. Le système n'est pas nouveau, il est en vente par une boite qui s'appelle CG GLIDER pou un tarif ... que je trouve prohibitif (https://www.glidercg.com/gliderthrow?lang=fr).

@flax

Dimension : oui c'est petit, mais j'essaye d'avoir un boitier maxi de 41 mm x 41 mm x 20 mm. Je n'ai pas encore fait le calcul de surface, mais c'est vrai que j'ai sauté cette étape de base ... je m'y colle pour vérifier la faisabilité.

Protection ESD : c'est noté, je n'y avais pas pensé, je vais rajouter un circuit de protection.

Switch S11 : oui un peu n'importe quoi de l'avoir mis sur le 3,3v. Meilleur sur la batterie.

Remplacement Q2/R5 - Q3/R6 : C'est noté, merci, je vais remplacer pour économiser de la place.

Condo en // de SW1 : ça risque quoi à laisser comme ça d'une manière générale (question de beotien désolé ...) ? Même question pour le condo. en // de R4 sur le pont diviseur et je ne vois rien dans la datasheet de l'ESP32 sur le sujet.

@NicoM

CP2102N : merci, je n'avais pas vu la recommandation de Silabs. Je me dis que vu la taille du composant, je gagne de la place par rapport à mettre un microcontroleur ... et la programmation qui va avec.

LED : oui, je vais revoir les valeurs, effectivement certaines ne vont pas beaucoup "reluire" ...

Remarque sur le sens d'un signal sur le schéma : ok, c'est noté, merci je vais le mettre en pratique et m'en souvenir pour mes prochains schémas.

Je vais reprendre le schéma, faire le calcul de surface et je reposte pour avis.

Encore merci à tous.

Alain.
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar rude_ulm » 06 oct. 2019, 16:07

Dans l'aviation la règle d'or est de construire léger
Dans ton cas je trouve qu'il y a des trucs redondants si tu veux utiliser 6 modules ou plus simultanément
En effet l'ESP32 peut communiquer en WIFI ou en bluetooth donc pourquoi s'encombrer d'une interface RS232 USB ?
Idem pour le circuit de charge LIPO

Je ne garderais que l'essentiel, dans un contexte minimaliste en reportant à l'extérieur tout ce qui est possible. Il resterait alors le 6050, l'ESP32 un LDO et une batterie 150mAh ou moins et quelques connecteurs et µswitches

Du coup ton montage devient plus facile à intégrer dans ton petit volume

Dom
qui trouve que c'est mieux de donner un avis quand ce sont les autres qui triment :)
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar Flax » 07 oct. 2019, 14:41

Condo sur S11 : c'est pour filtrer les rebonds du switch. Ce n'est pas très critique si il y a déjà une capa ailleurs sur le signal de reset, mais ça permet d'éviter d'avoir des micro-interruptions, qui pourraient potentiellement mettre le MCU dans un état à la con.

Pour la surface des composants, l'idée c'est d'avoir la surface effective des empreintes, et faire le rapport surface des empreintes / surface restante sur la carte, pour savoir si c'est routable. Ou dans l'autre sens : choisir un "rapport de routabilité", et diviser la surface des empreintes par ce rapport pour savoir quelle est la taille minimal de PCB pour pouvoir router le circuit. En général sur du double-face en vias métallisés et en classe 4 ou 5, dans ma boîte on vise une surface de routage qui fasse 60% de la surface des empreintes, donc un PCB qui fait la surface des empreintes x 1.6 au mieux. Mais on nous a dit qu'il y a des équipementiers qui visent 1.5, voire 1.4 ... Bref, calculer la surface des composants, et comparer avec la surface du PCB pour savoir si c'est réaliste.

Bonne remarque de RudeULM sur le pont USB : effectivement il serait plus optimal de mettre un MCU qui gère directement l'USB. Après, le plus probable c'est que ça sera un STM32, et il est de notoriété publique qu'il est pénible de faire fonctionner l'USB sur ces MCUs. Ce qui peut conduire à choisir un composant externe, genre un FTDI, qui sera reconnu directement sous Windows (et ne se fera pas bricker par des drivers-tueurs :P ) et qui marche en SPI / I2C. Maintenant, ça prend plus de place et ça coûte plus cher.
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar rude_ulm » 07 oct. 2019, 21:56

Heu presque
Le but est bien de faire des mesures sur 6 gouvernes (ou plus) simultanément
Donc chaque module de mesure fixé sur chaque gouverne doit être le plus léger possible pour ne pas perturber le fonctionnement de ladite gouverne, et communiquer avec le système qui fait le log
Dans ce contexte comme l'ESP32 peut communiquer en WIFI ou en Bluetooth, l'USB ne sert à rien
Un bon vieux PC communique en wifi avec tous les modules simultanément, fait le log et le traitement des données. Si l'on est un peu plus tricky certains émetteurs de TC ont une sortie auxiliaire d'où le PC peut récupérer la position des manettes (BINGO) sinon un petit(?) hack fera l'affaire
Yapuka faire une bonne moulinette derrière

Dom
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar adesandr » 09 oct. 2019, 07:10

Bonjour,

Merci pour vos retours.

@rude_ulm

L’ESP32 peut effectivement communiquer en Wifi et c’est la base du système. Par contre il faut pouvoir lui envoyer sa table de partition et son code la première fois et par la suite pour les évolutions (même si l’on pourrait envisager de lui envoyer en FOTA par la suite, mais pas très souple). C’est la raison de la présence de l’USB et du bridge, qui est aussi en un excellent terminal de debug.
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Re: Mesureur de débattement de gouverne RC

Messagepar NicoM » 09 oct. 2019, 09:14

Salut
Si l'USB ne sert que pour flasher et débuguer l'ESP32, il me paraît bien plus raisonnable de ne pas le mettre sur la carte mais de faire une sonde externe (conversion USB-UART) qui se connecte sur le port série

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