Construction d'une radiocommande !

[Sylvainm Mahem 1]

Bonjour

 

J'ouvre ce sujet pour vous montrer la radiocommande que je fabrique, boîtier, électronique, et logiciel sont faits à partir de zéro (pas de bibliothèque arduino, ni de bibliothèque avr, ni de bibliothèque c++ en supplément du langage lui même, ..), par contre je ne créé pas les manches de la radio (je n'avais qu'une semaine pour faire les usinages).

 

 

 

Le programme de cette radio fait 4036 lignes (et sera téléchargeable bientôt), le principe de ce programme est entièrement basé sur mon système que j'ai développé (MODULE), et est entièrement téléchargeable ici (logiciel + plans des cartes): http://sylvainmahe.xyz/

 

L'automate programmable est le MODULABLE M32, il est équipé de l'ATmega1284P.

 

Le composant qui fait la communication 2.4GHz est le nRF24L01+, mon système de programmation comporte une classe dédiée à ce composant, voir ici: http://sylvainmahe.xyz/exampleNrf24l01p.html

 

Les caractéristiques de la radiocommande:

- Automate programmable MODULABLE M32 équipé du microcontrôleur ATmega1284P.

- Émetteur/récepteur radio 2.4Ghz (composant nRF24L01+).
- Communication bi-directionelle.
- Antenne Trèfle omnidirectionnelle 3 branches.
- Communication par trames de 32 bits.
- Affichage digital avec afficheur à digits MAX7219.
- Buzzer de signalement.
- Système à tolérance de pannes (fail-safe) envoyé au modèle sur 6 bits (0 à 63).
- 1 menu principal + 1 menu des paramètres/réglages.
- Réglage de la tension de batterie faible du modèle (de 0V à 100V).
- Réglage d'une temporisation (de 0s à 3600s).
- Aucune mémoire de modèles (la mémoire est située dans les modèles).
- Possibilité de copier les réglages d'un modèle vers un autre très facilement.
- Jusqu'à 16 paramètres/réglages personnalisés envoyés par le modèle.
- Verrouillage des menus (plus de réglages possibles, ni d'extinction de la radiocommande).
- Affichage de la tension de la batterie de la radiocommande.
- Alarme (visuelle et sonore) niveau de batterie faible de la radiocommande.
- Affichage de la tension de la batterie du modèle.
- Alarme (visuelle et sonore) niveau de batterie faible du modèle (si paramétrée).
- Affichage d'une temporisation (temps d'utilisation du modèle/autre).
- Affichage des trims (verrouillage et remise à 0 possible par le bouton de sélection).
- Affichage d'une télémétrie personnalisée.
- Affichage des paramètres/réglages personnalisés.
- Menu de mise à jour des paramètres/réglages du modèle.
- Allumage ou extinction de la radiocommande ou du modèle dans n'importe quel ordre.
- Accumulateur NIMH (+1.2V par élément) 8S 600mAh (+9.6V).
- Prise de charge de la batterie (XT30).
- Boîtier fermé en Aluminium, Acier inoxydable, bois (contreplaqué 5mm), et Ertalon.
- Dimensions: 214mm x 204mm x 117mm.

 

L'interface électromécanique entre l'homme et la machine:

- 2 manches analogiques (1 gaz/rouli + 1 tangage/lacet) sur 10 bits (0 à 1023).

- 4 interrupteurs de trims (3 positions) sur 2 bits chacun (0 à 2).
- 1 interrupteur de coupure moteur/autre (2 positions) sur 1 bit (0 à 1).
- 3 interrupteurs auxiliaires (3 positions) sur 2 bits chacun (0 à 2).
- 1 bouton rotatif auxiliaire sur 10 bits (0 à 1023).
- 1 bouton rotatif de sélection du menu sur 10 bits (0 à 1023).
- 1 bouton poussoir de sélection du menu (2 positions, dont 1 momentanée) sur 1 bit (0 à 1).
- 1 interrupteur d'alimentation maintenue on/off (2 positions).

 

 

Le concept de cette radiocommande:
Depuis les premiers temps ou je pilote des modèles radiocommandés dans des associations d'aéromodélisme jusqu'à aujourd'hui, je me suis souvent demandé et au vu de l'avancée précédente et actuelle en matière d'électronique embarquée:

Mais pourquoi donc les radiocommandes du commerce ont'elle des mémoires de modèles ? Les mémoires de modèles permettent en effet de retenir les réglages relatifs à un modèle, dans la mémoire de la radiocommande.

 

À ce propos je ne citerais que l'exemple d'un ami au terrain de modélisme sans le nommer, qui par mégarde se trompe assez régulièrement de mémoire de modèles (il vol avec beaucoup de choses). En conséquence cela lui arrive souvent d'écraser ses réglages, ou d'écraser son modèle tout simplement au sens physique du terme !

 

En fait, cette "lacune" des mémoires de modèles dans les radiocommandes modernes trouve historiquement ses racines dans la conception même des premiers radio-émetteurs/récepteurs. En effet, les premières radiocommandes se contentaient uniquement d'être émetteur d'information, et le modèle étant lui simplement un récepteur. Dans cette situation (unidirectionnelle), il est facile de comprendre que le modèle reste toujours muet.

 

Plus tard, les concepteurs et divers industriels se sont décidés (au vue de la demande qui augmentait) à ajouter une communication du modèle vers la radiocommande, sur un circuit électronique bien distinct et avec une antenne radio supplémentaire sur le modèle et la radiocommande. C'est un retour air/sol qui a été appelé télémétrie (en rapport avec la télémétrie à l'époque des débuts de la conquête spatiale jusqu'à nos jours).

 

L'avancée en matière de miniaturisation des composants permet aujourd'hui d'avoir dans une même puce un émetteur et un récepteur, qui se sert de la même antenne radio pour communiquer, ces systèmes sont appelés tranceivers (émetteurs/récepteurs).

Le concept que je développe ici permet de vous expliquer l'idée même de ma radiocommande, celle-ci n'a en effet aucune mémoire de modèles, aillant souhaité aller au bout de ma logique, c'est le modèle qui contient la mémoire !

 

Cette idée simple permet beaucoup de choses, notamment le fait que c'est le modèle qui envoi des paramètres et réglages personnalisés à la radiocommande, qui à l'origine dispose d'un menu des paramètres et réglages presque vide. La radiocommande se voit alors garnie de paramètres personnalisés relatifs au modèle qui est actuellement en communication avec elle. Elle dispose également de l'affichage de la tension de la batterie du modèle en temps réel, et d'une télémétrie personnalisée en fonction du modèle.

 

Une fois cette notion comprise, tout est alors possible. Ma radiocommande dispose d'un maximum de 16 paramètres personnalisés par le modèle, ceci est largement suffisant parce que par définition même, ils sont spécifiques au modèle considéré.

 

Terminé les réglages et menus à n'en plus finir (souvent la plupart du temps inutilisés) dans les radiocommandes du commerce ! Dans ce que je propose ici, vous disposez des réglages uniquement nécessaires au modèle mis en oeuvre, ce qui facilite grandement son utilisation sur le terrain de modélisme !

Si vous souhaitez en savoir plus et avoir d'autres explications pour mieux comprendre ce projet, je ne peux que vous conseiller de lire l'article que j'ai écrit sur mon blog qui est un peu plus documenté: http://sylvainmahe.xyz/projectRadioControl.html

 

J'y explique par exemple "La copie des paramètres d'un modèle", ou bien encore "La vitesse de communication", ce qui peut vous intéresser !

 

N'hésitez pas si vous avez des questions

 

module.zip

[Sylvainm Mahem 1]

Le quadri est maintenant en version pour le vol 3D, voir l'article que j'ai modifié avec les nouvelles caractéristiques de la bêbête: http://sylvainmahe.xyz/projectQuadcopter.html

Quote

- Automate programmable MODULABLE M32 équipé du microcontrôleur ATmega644P.
- Émetteur/récepteur radio 2.4GHz (composant nRF24L01+).
- Communication bi-directionelle.
- Antenne Trèfle omnidirectionnelle 4 branches (gain 7dB).
- Communication par trames de 32 bits.
- Gyroscope MPU6050.
- Buzzer de signalement.
- Système à tolérance de pannes (fail-safe) envoyé par la radiocommande sur 6 bits (0 à 63).
- Contrôleurs de moteurs sans charbons KISS ESC 2-5S 24A Race Edition.
- Moteurs sans charbons TIGER MOTORS MN2206 2000kV.
- Hélices 3D Graupner 6" x 3".
- Accumulateur Lithium/Polymère TURNIGY 4S 2200mAh (+14.8V).
- Tension de la batterie envoyée à la radiocommande sur 10 bits (0 à 1023).
- Allumage ou extinction du modèle ou de la radiocommande dans n'importe quel ordre.
- Châssis en tubes d'aluminium 10mm x 12mm.
- Entres-axes moteurs: 372mm x 372mm.

 

[Sylvainm Mahem 1]

J'ai rajouté à la radio/et aux modèles en paramètres par défaut l'inversion des voies, et les courbes (équivalent à l'exponentiel) sur les gaz, tangage, roulis, et lacet. Ce sont des paramètres utiles tellement communs à bon nombres de modèles... Ils sont bien évidement enregistrés comme tous les autres paramètres dans le modèle. J'ai modifié à ce propos ma fonction de courbe dans MODULE.

 

J'ai également mieux expliqué certaines parties des fonctionnalités, et rajouté quelques paragraphes (voir notament: "Inversions des voies et courbes": http://www.sylvainmahe.site/projectRadioControl.html

 

J'attends encore quelques pièces pour tester le tout (radio + quadri) sur le terrain (certaines pièces viennent d’Australie, et c'est pas évident de trouver l'équivalent ailleurs).

 

Les KISS ESC 24A en mode 3D sont soudés

 

[Sylvainm Mahem 1]

Bonjour, j'ai écrit un nouveau paragraphe sur mon site pour expliquer une fonctionnalité qui peut vous intéresser: Système multidirectionnel (multiceiver) (voir: http://www.sylvainmahe.site/projectRadioControl.html).

 

 

Le système de radiocommande 2.4GHz que je propose ici permet la communication multidirectionnelle entre la radiocommande et un ou plusieurs modèles, autorise le dialogue entre les modèles eux-mêmes (réseau d'émetteurs/récepteurs, ou multiceivers), et rend possible l'ajout de plusieurs émetteurs/récepteurs (tranceivers) embarqués dans un même véhicule (pour les gros modèles notamment).

 

Tout projet est alors possible, sans même évoquer le modélisme piloté dont il est question ici:

Par exemple des applications robotiques mettant en œuvre des réseaux de robots qui communiquent entre-eux, et bien d'autres projets encore. Libre à vous d'imaginer vos propres applications en fonction de vos besoins !

 

Ce principe d'émetteur/récepteur intégré donne également la possibilité à l'utilisateur d'effectuer des communications longues distances en basse puissance d'émission (inférieure à 100mW), ceci par transmission de données de la radiocommande vers des périphériques relais qui se chargent non pas de traiter l'information et de l'utiliser, mais plutôt de la relayer vers d'autres périphériques afin d'atteindre la portée radio vers le modèle.

Cette propriété de pouvoir recevoir et émettre avec de multiples périphériques ainsi que de relayer l'information, est effectué de manière complètement transparente pour l'utilisateur ou le programmeur via l'utilisation de ma classe Nrf24l01p.h.

 

Il est envisageable d'imaginer un robot d'exploration de décombres hors de portée radio directe avec le poste de pilotage (à cause des bardages métalliques des bâtiments par exemple), mais étant à portée radio de plusieurs relais qui se chargent seulement de transmettre (relayer) les informations aux téléopérateurs.

 

Toutes ces propriétés multidirectionnelles (multiceivers) sont à définir non pas dans la radiocommande, mais uniquement à la conception des programmes à bord de vos modèles, robots, et autres systèmes embarqués (libre à chacun de créer une logique en rapport avec le type de système piloté).

 

À noter que les paragraphes qui relatent de l'utilisation de ma radiocommande sur mon site font état d'une utilisation avec un seul modèle, car c'est mon application principale (l'aéromodélisme). Néanmoins tout ce qui est expliqué (utilisation des menus, fonctionnalités, etc...) fonctionne avec plusieurs modèles (suivant la logique que vous avez programmé dans leurs microcontrôleurs respectifs bien entendu).

 

 

Dans les caractéristiques de la radiocommande j'ai donc rajouté:
- Communication multidirectionnelle vers (sol/air air/sol) et entre (air/air) plusieurs modèles.
- Communication vers périphériques relais pour applications longues distances basse puissance.