Module de gestion double alimentation pour récepteur de radiocommande
J'ai
commencé à
réfléchir à un système
d'alimentation
redondante après que mon fils ai
failli perdre son Cirius à la
Banne d'Ordanche, parce-qu'un élément NiCd avait
lâché. Après analyse et test, la
résistance interne
de l'élément incriminé augmentait en
quelques secondes lors d'une consommation de courant, ce qui faisait
graduellement chuter la tension. Le planeur devient très mou
puis plus rien. Si le planeur est dans une attitude stable, il peut
aller très loin ! C'est ce qui a failli arriver au Cirius,
mais après quelques longues minutes, et à
la faveur
de quelques instabilités de vent, il s'est
finalement planté dans la bruyère, assez loin...
Je ne compte plus les crashs auxquels j'ai assisté ou que l'on m'a rapporté, imputés à l'alimentation du récepteur. C'est parfois une bonne excuse pour masquer une erreur de pilotage ;o), mais quand même...
Cette solution, si elle est plus complexe que les classiques 2 diodes + 2 x 5 éléments, est aussi plus élégante : ici, on n'augmente pas la tension pour ensuite dissiper de la puissance dans les diodes...
A l'ère du réchauffement climatique, il n'y a plus de petites mesures pour la protection de l'environnement. En plus, deux LEDs indiquent précisément se qui se passe.
Pour ce module, que je voulais le plus petit possible, j'ai opté pour du "full CMS", ce qui m'a permis d'obtenir un circuit imprimé de 25 x 16 mm. Ceci pour pouvoir l'utiliser même dans des planeurs de performance (F3F par exemple) ou la place est comptée, mais aussi pour une question de poids. La relative simplicité du schéma ainsi que le surdimensionnement des composants de puissance assure sa fiabilité. Voila pour le côté high-tech, l'inconvénient de la technologie CMS apparaît lors du câblage, qui s'avère très délicat. J'utilise un fer à souder régulé en température, une panne très fine, de la soudure spéciale CMS et une loupe sur pied.
Je ne compte plus les crashs auxquels j'ai assisté ou que l'on m'a rapporté, imputés à l'alimentation du récepteur. C'est parfois une bonne excuse pour masquer une erreur de pilotage ;o), mais quand même...
Cette solution, si elle est plus complexe que les classiques 2 diodes + 2 x 5 éléments, est aussi plus élégante : ici, on n'augmente pas la tension pour ensuite dissiper de la puissance dans les diodes...
A l'ère du réchauffement climatique, il n'y a plus de petites mesures pour la protection de l'environnement. En plus, deux LEDs indiquent précisément se qui se passe.
Pour ce module, que je voulais le plus petit possible, j'ai opté pour du "full CMS", ce qui m'a permis d'obtenir un circuit imprimé de 25 x 16 mm. Ceci pour pouvoir l'utiliser même dans des planeurs de performance (F3F par exemple) ou la place est comptée, mais aussi pour une question de poids. La relative simplicité du schéma ainsi que le surdimensionnement des composants de puissance assure sa fiabilité. Voila pour le côté high-tech, l'inconvénient de la technologie CMS apparaît lors du câblage, qui s'avère très délicat. J'utilise un fer à souder régulé en température, une panne très fine, de la soudure spéciale CMS et une loupe sur pied.
Caractéristiques
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Utilisation
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Ce module
gère deux
batteries de réception, il est constitué de deux
blocs
identiques et totalement indépendants
l'un de l'autre. Il occupe de se fait deux connecteurs sur le
récepteur. Ainsi la redondance de l'alimentation est
totale. Deux LEDs vertes, une par bloc, indiquent si
chaque circuit d'alimentation est ok. Si, alors que les deux batteries
sont connectées, seulement l'une des deux LEDs est
allumée : danger, quelque chose ne va pas. Sauf si, comme moi, vous chargez volontairement les batteries de façon différente, pour justement tester et appréhender le bon fonctionnement du système. Sur la photo ci-contre, une seule LED est allumée car j'ai chargé un peu plus l'une des deux batteries. Mais lorsque les servos sont en mouvement, on voit bien l'autre LED se mettre à clignoter au rythme des appels de courant. |
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Après une bonne séance de vol, les
deux batteries se sont équilibrées,
car la
plus
chargées à été
la plus sollicitée, et les deux LEDs
s'allument simultanément lors de la mise sous tension. A partir de là, si une seule LED est allumé, à la mise sous tension ou lors d'un contrôle visuel de routine après un vol, c'est qu'il y a un pb sur la batterie correspondante. La séance de vol peut éventuellement se poursuivre, mais sans la protection due à la redondance d'alimentation et avec une autonomie de moitié dans le meilleur des cas. |
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Pour ma part, j'ai installé
deux
batteries de 4 éléments de 600 mA NiMh (format
AAA), ce qui me donne une capacité totale de 1200 mA.
Chacune est
équipée d'une prise servo femelle. Ces deux
prises sont
collées ensembles avec une goutte de cyano pour former un
seul
connecteur, lequel se
connecte directement sur le double connecteur mâle du module
pour
la
mise sous tension, sans passer par un interrupteur mécanique
(Source de problèmes à terme). Ci-contre, le module est installé dans un fuselage de Big Mach (Planeur de vitesse), qui est assez étroit. On aperçoit les deux accus 4 éléments, placés sous le récepteur. Il existe maintenant des éléments AAA NiMh en 1000 mA, ce qui porte la capacité à 2000 mA. |
Principe de fonctionnement
Un MOSFET de puissance "à l'envers" (A cause de sa diode de protection intégrée) fait office de commutateur. Il est toujours ON tant que le sens de courant est ok (accu vers RX). Quand le LTC4412 détecte un sens de courant inverse (RX vers Accu), il bloque le MOS. Le MOS choisi est un IRF7220, il a un faible RdsON de façon à avoir une perte de charge minimale (typiquement 24 mV sous 2 A). De plus, par sécurité, il est surdimensionné au niveau courant (une dizaine d'Ampères).
Le transistor qui commande la LED est ultra surdimensionné, mais cela simplifie le schéma et réduit le nombre de références de composants à approvisionner.
Nomenclature
La plupart des composants sont disponibles chez Radiospares (RS)
| Repère | Désignation | Référence | Code RS | Prix 2007 |
| D1, D2 | LED CMS 10 mA Osram | LGT670 | 654-4938 | 3,66 € x 25 |
| J1, J2 | Barrette sécable 2 x 3 contacts mâle | 2 x 36 contacts dorés | 547-3172 | 1.51 € |
| J3, J4 | Pastilles départ cordon à prise femelle vers RX | |||
| R1, R2 | Résistance boîtier 1206 | 330R | 223-2186 | 1.22 € x 50 |
| U1, U2, U4, U5 | MOSFET canal P | IRF7220 | 542-9333 | 1.88 € |
L'appro du circuit principal sera sans doute plus difficile. Il est cependant possible de commander directement sur le site du fabriquant.
| Repère | Désignation | Fabriquant | Référence | Fournisseur | Prix 2007 |
| U3, U6 | Low loss PowerPathTM controller | Linear Technologie | LTC4412 | Arrow | ? |
Schéma électronique
Circuit
imprimé
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Comme je l'ai dis plus haut, c'est un circuit minuscule (25 x 16 mm), double face, trous métal, vernis épargne et sérigraphie sur une face. Après étude du circuit imprimé, je l'ai fais réaliser par un sous-traitant, utilisé par l'entreprise dans laquelle je travaille (Avec mes deniers personnels bien sur !). Si suffisamment de personnes sont intéressées, je peux lancer une fabrication de façon à réduire les coûts. |
Implantation des composants
| Batterie 1 |
Dessus | Départ des cordons RX | Dessous | Batterie 2 |
Réalisation
Je vous conseille fortement d'utiliser de la soudure spéciale CMS. Les résistances et LEDs sont assez faciles à poser, les transistors un peu moins, le plus délicat à souder restant les LTC4412. Attention au sens des LEDs, ce n'est pas très visible sur l'implantation ci-dessus : le repère de D1 est à gauche et celui de D2 est à droite.
On soude ensuite le connecteur mâle 2 x 3, obtenu par coupure de la barrette sécable et l'on fini par le soudage des deux cordons à prise femelle, dont la longueur sera à votre convenance (pour ma part j'ai mis 8 cm environ).
Pour les connecteurs mâles, comme pour les connecteurs femelles, gardez toujours les trois contacts, même si seulement deux sont effectivement utilisés (+ et -) car cela améliore la tenue mécanique des connexions. Au niveau des deux batteries, si vous optez pour le collage des deux prises femelles, attention à les coller dans le même sens, c'est-à-dire avec les broches de même polarité en regard (les + sont au centre, les - doivent être du même côté).
Le circuit est ensuite nettoyé. L'idéal est bien sur une bombe spéciale pour flux de soudure, mais l'alcool peut convenir. L'acétone aussi (attention aux vapeurs) mais ne pas en mettre sur les cordons RX car cela altère l'isolant de certains fils qui devient cassant.
Contrôle
Un contrôle sérieux nécessite deux alimentations 5 Volts dont au moins une est réglable en tension, un milliampèremètre correct et une résistance de charge de 25 Ohms (1 Watt au moins). Il faut également un peu de connectique de servos pour raccorder facilement les alim. et la résistance de charge au module :
- Raccordez les cordons RX en // sur la résistance.
- Ajustez l'alim. réglable à 5 V.
- Alimentez le module en connectant chaque alimentation sur un connecteur mâle du module.
- Insérez le milliampèremètre dans le circuit d'une des alim.
- Faites varier finement la tension de l'alim. réglable autour de 5 Volts.
- Exécutez cette manip une seconde fois, en insérant le milliampèremètre dans l'autre circuit d'alim.
- Si les tensions sont égales (à quelques pouièmes prés), les deux LEDs sont allumées et les deux alim. délivrent le même courant, environ 110 mA chacune sous 5 Volts.
- Si les tensions ne sont pas égales, seule la LED correspondant à la tension la plus haute est allumée et l'alim. concernée délivre autour de 210 mA. L'autre alim. ne débite aucun courant.
Si vous obtenez ce comportement,
alors votre
module fonctionne. Vous pouvez maintenant le protéger par un
morceau
de gaine thermo-rétractable transparente.
Dernières minutes
Conscient de la difficulté de réalisation, il pourrait être envisageable d'obtenir le module fini et testé, toujours si demandes suffisantes. N'hésitez pas à me contacter...
