Polish Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Filipino Finnish French Georgian German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Macedonian Norwegian Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swahili Swedish Turkish Ukrainian Vietnamese Welsh

OSDonate

Podoba Ci się nasza strona? Postaw nam piwo! :)

Kwota:

W artykule poświęconym telemetrii FrSky Piotrek wspomniał już o zbudowanym przez nas układzie do monitorowania stanu pojedynczych cel w pakietach napędowych. Poniżej przedstawiamy szczegółowy opis budowy tego bardzo przydatnego urządzenia, które jako wspólny projekt nazwaliśmy „SGM-TeleGuard”.

Zasada działania jest następująca – układ monitoruje napięcie na pojedynczych celach w pakietach LiPo. Kiedy wszystkie cele mają napięcie powyżej 3,3V, telemetria pokazuje napięcie całego pakietu (przykładowo 12,6V dla pakietu 3S), ale kiedy którakolwiek cela rozładuje się do poziomu ok. 3,3V, do telemetrii podawane jest napięcie o wartości ok. 2,3V (w zależności od zastosowanej diody i prądu przewodzenia). Ustawienie progu alarmu na 3V (a właściwie w zakresie 3-6V) w danym kanale telemetrii, umożliwia sygnalizację akustyczną w nadajniku momentu, kiedy należy rozpocząć lądowanie. Dzięki temu unikamy sytuacji, gdy regler w modelu nie odcina jeszcze silnika (sumaryczne napięcie jest powyżej progowego), a jedna cela w pakiecie już wchodzi w niebezpieczny zakres. Pozwala to bezpieczniej i dłużej eksploatować pakiety LiPo.

Tego typu układ w dzisiejszych czasach buduje się w oparciu o technikę mikroprocesorową. Nasz pomysł, który powstał w wyniku „burzy mózgów” w gronie kilku osób, bazuje na modyfikacji taniego fabrycznego monitora „Hextronic LiPo Monitor” i jest układem analogowym, co w praktyce amatorskiej pozwoli skorzystać z niego większej ilości osób. Stosujemy elementy przewlekane i chociaż dołączamy się do układu wykonanego w technologii montażu powierzchniowego, to za wyjątkiem operacji wylutowania LED-ów SMD, większość osób posiadających trochę wprawy w lutowaniu powinna sobie poradzić. Należy jednak zaznaczyć, że projekt - choć prosty - to daje oczywiście możliwość popełnienia różnych błędów montażowych, a ponieważ dołączamy się do pakietu napędowego, pomyłki grożą poważnymi konsekwencjami włącznie z pożarem. Jeśli więc ktoś nie jest pewny, że sobie poradzi, lepiej poprosić kolegę z odpowiednim doświadczeniem.

Fabryczne monitory, wykorzystane do budowy, wyglądają następująco:

Idea naszego monitora polega na wylutowaniu ze wskaźnika fabrycznego czerwonych LED-ów, podłączeniu w ich miejsce diod z poczwórnego transoptora PC847 i sumowaniu stanu pojedynczych cel LiPo na połączonych równolegle kolektorach tranzystorów wyjściowych.

Kiedy żaden z tranzystorów nie przewodzi, do telemetrii jest podawane poprzez rezystor R3 napięcie pakietu napędowego, kiedy zaczyna przewodzić którykolwiek tranzystor, dioda D1 zaczyna świecić i napięcie na wyjściu do telemetrii spada do wartości ok. 2,3V (napięcie przewodzenia D1 + napięcie Uce tranzystora). Schemat ideowy układu przedstawia się następująco:

Połączenia oznaczone „trójkątem ostrzegawczym” wykonujemy w zależności od wersji, albowiem układ można zmontować w kilku wariantach, będzie to omówione dalej.

 

UWAGA! W żadnej z wersji masa odbiornika nie może być połączona poprzez SGM-TG z masą pakietu napędowego, taki błąd grozi uszkodzeniem odbiornika!

 

Do budowy potrzebna będzie dwustronna płytka drukowana. Ja wykonałem je metodą „żelazkową” (transfer toneru z wydruku laserowego na miedź) - po jednej stronie, a po drugiej przy pomocy taśmy klejącej z maską ścieżek wyciętą nożykiem.

We wszystkich wersjach układu rezystory i dioda lutowane są od spodu (będzie to dalej widać na zdjęciach), „goldpiny” do zworki ZW1 lutowane są od góry, w przypadku kondensatora - jedną nogę lutujemy od góry, drugą od dołu płytki.

Zastosowany poczwórny transoptor US1 to układ PC847, dioda D1 to dowolny czerwony LED o małych rozmiarach, wartości rezystorów zależą od tego, jakiego dzielnika napięcia będziemy używać, przy czym rezystor R3 musi być dobrany tak, abo przez diodę w stanie przewodzenia płynął prąd kilka-kilkanaście mA. Przykładowe wartości dla różnych dzielników i różnej ilości cel pakietu przedstawia tabelka:

W praktyce rezystory dobierałem w ten sposób, że po zakupie większej ilości (takie oporniki są zwykle sprzedawane po 10 sztuk), zmierzyłem je omomierzem i wybrałem najlepiej pasujące. Dla przykładu zmierzone wartości: R1 - 980 Ohm (nominalnie 980R), R2 - 8,97 kOhm (nominalnie 9k1), R3 -915 Ohm (nominalnie 910R) - dają dzielnik „11,09”. Jeśli zaś układ ma służyć tylko do sygnalizacji progu 3,3V, a nie do obserwacji napięcia na ekranie wyświetlacza telemetrii, to nie warto nawet zadawać sobie trudu selekcji rezystorów. Co do wartości dzielnika - zależy to od indywidualnych potrzeb. Piotrek preferuje 1:11, bo takiego standardu używał wcześniej (Flytron), ja dla siebie wybrałem wartości 1:6 i 1:4, gdyż 1:11 pogarsza i tak niezbyt dużą (8 bitów) rozdzielczość telemetrii FrSky. Należy pamiętać, że dzielniki muszą być dobierane do maksymalnej wartości mierzonego napięcia, tak aby nie przekroczyć na wejściu pomiarowym wartości 3,3V.

Uwaga! Kiedy dioda D1 zaczyna przewodzić (świecić), dzielnik z 3 elementów R1-R2-R3, zmienia się na dwuelementowy R1-R2, w związku z czym wartość podziału nieco spada, przykładowo dla  podanych  wyżej wartości rezystorów dzielnika z nominalnych 1:11 zmniejsza się na 1:10,28, co oczywiście dla detekcji progu napięcia nie ma większego znaczenia.

Przechodzimy do omówienia poszczególnych wersji układu. Schemat blokowy pokazuje sposób podłączenia do wejścia telemetrii w odbiorniku, schemat połączeń - jakie elementy montujemy w danej wersji, a rozmieszczenie elementów - w jakim znajdują się miejscu na płytce drukowanej. Płytka ta jest pokazana w widoku od góry, rezystory są montowane pod nią. Symbol (*) oznacza - że przewód jest lutowany w danym miejscu pod płytką, np. w przypadku kondensatora - jedną nogę lutujemy od góry, drugą od dołu płytki. Punkt lutowniczy z czerwoną obwódką oznacza, że tu należy zrobić przejście między stronami płytki (na nodze rezystora lub podłączanym przewodzie). Sposób montażu układu scalonego będzie wyjaśniony dalej na fotografiach. Biały przewód widoczny na zdjęciach to cienki drut montażowy (0,2mm) w izolacji, tzw. „kynar”, należy się obchodzić z nim delikatnie, gdyż jest bardzo podatny na przecięcia przy zdejmowaniu izolacji i łatwo się łamie w tych miejscach.

 

Wersja V3a

W tym wariancie elementy R1-R2-C1 znajdują się poza płytką SGM-TG. Dzielnik umieszczamy przy odbiorniku i łączymy go z monitorem jednym przewodem. Taka konfiguracja jest pożądana, kiedy odbiornik znajduje się w większej odległości od SGM-TG i pakietu (te dwa elementy z racji małej długości przewodu balancerowego są zawsze blisko siebie). W tym wypadku zamiast elementów zewnętrznych można również użyć dzielnika fabrycznego (np. 1:11 Flytron), chociaż wtedy odczyty napięcia z telemetrii będą pokazywać wartości mniejsze niż rzeczywiste napięcie pakietu - wartość łącznego podziału wyniesie ok. 12 zamiast fabrycznego 1:11.

 

Wersja V3b

W tej wersji wszystkie elementy dzielnika znajdują się na płytce SGM-TG. Monitor łączymy z odbiornikiem 2 przewodami (nie powinny być one zbyt długie). Tutaj ponownie chciałbym zwrócić uwagę na kwestię prowadzenia masy - przewód masy z odbiornika nie może być połączony z masą pakietu. W związku z tym, zdecydowanie zalecam po zmontowaniu układu, zbadanie omomierzem (przy odłączonym pakiecie) czy przypadkiem nie popełniliśmy pomyłki, bo grozi to spaleniem odbiornika.

 

Wersja V3c

Tutaj również dzielnik znajduje się na płytce SGM-TG, różnica w stosunku do wersji V3b polega na tym, że obwód wyjściowy nie jest zasilany z pakietu napędowego, tylko z układu BEC. To oznacza, że mierzymy cały czas napięcie BEC, a monitor w tym wariancie działa wyłącznie jako sygnalizator progu pojedynczej celi. Ma to jednak swoje zalety. Po pierwsze nie musimy zworką ustawiać ilości cel (w ogóle jej nie montujemy) przy podłączaniu się do różnych pakietów - 2S, 3S, 4S. Po drugie - „układowo” jest to najbardziej eleganckie i bezpieczne rozwiązanie, gdyż cały obwód telemetrii jest dzięki zastosowaniu transoptora izolowany od masy i zasilania pakietu napędowego. Połączenie z odbiornikiem realizujemy za pomocą 3 przewodów. Pin zasilania musi być wpięty w zasilanie w wolnym złączu serwa w odbiorniku, piny masy i pomiaru w gniazdo telemetrii.

 

Odpowiednikiem wersji V3c jest nasz nowy projektoparty o mikrokontroler: SGM-ArduGuard

 

Relacja z budowy wersji V3a

Zaczynamy od wygięcia nóżek w układzie US1, tak ja pokazano na zdjęciach - w rzędzie 9-16 wyginamy nieparzyste (9,11,13,15) pozostawiając parzyste niewygięte (10,12,14,16). Montujemy układ na płytce, lutując parzyste nóżki. Odwracamy płytkę, wcześniej wygięte nieparzyste nóżki przyginamy tak, aby dotykały miedzi i lutujemy - są to emitery tranzystorów, obszar ten będzie dołączony do masy (pakietu lub odbiornika - w zależności od wersji).

Następnie lutujemy od spodu płytki rezystor R3. W tej wersji nie montujemy na płytce całego dzielnika, w związku z tym można w jego miejscu zamontować diodę (takie jej umieszczenie zapewnia lepszą obserwację - kiedy się świeci a kiedy nie). Wymaga to wygięcia końcówek jak pokazano na zdjęciu, nóżka na której znajduje się niebieska koszulka wychodzi przez otwór przewidziany w innych wersjach dla rezystora R1, musi ona być od górnej strony obcięta wyżej i przylutowana do ścieżki, do której lutowaliśmy parzyste nogi układu scalonego w pierwszym kroku. Od góry lutujemy również potrójny „goldpin” do zworki ZW1. Do pola emiterów (nieparzyste nóżki US1) lutujemy przewód, który będzie dołączony do masy pakietu na płytce HXT. Do płytki przyklejamy kawałek balsy, który stanowi podkładkę dystansową, umożliwiającą montaż obu płytek (HXT i SGM-TG) równolegle względem siebie.

Na balsę naklejamy taśmę klejącą dwustronną, przewód masy wyprowadzamy na drugą stronę płytki, a także wyginamy nóżki układu scalonego w sposób pokazany na zdjęciu. Przyklejamy do balsy płytkę HXT, dosuwając ją do układu scalonego, lutujemy przewód masy do pierwszego pinu złącza balancerowego HXT.

Nóżki układu scalonego znajdujące się nad płytką HXT pozycjonujemy tak, aby przylegały do punktów lutowniczych zdemontowanych wcześniej diod LED SMD i lutujemy. Z drutu montażowego pozbawionego izolacji formujemy 4 krótkie kawałki, których końce zaginamy pod kątem prostym i od tej strony lutujemy je po kolei do drugiego punktu po diodzie SMD (wspólny punkt dla diody czerwonej i zielonej). Po przylutowaniu wszystkich kawałków przyginamy do poziomu odgięte do góry nóżki układu scalonego, przycinamy je trochę i lutujemy do nich po kolei przewody montażowe. Do górnego pinu płytki HXT (cela 4S) lutujemy przewód w izolacji.

Przeprowadzamy przewód „4S” pod pinami zworki ZW1 i lutujemy do płytki (górny pin). Do drugiego od góry pinu płytki HXT (cela 3S) lutujemy kolejny przewód, a jego drugi koniec do dolnego pinu zworki ZW1.

Do ścieżki, gdzie rezystor R3 łączy się z diodą D1 lutujemy przewód, który będzie podłączany do zewnętrznego dzielnika. Na obie strony układu przy pomocy kawałków taśmy dwustronnej mocujemy naklejki z opisami, a następnie zakładamy koszulkę termokurczliwą - najlepiej bezbarwną, ale przez półprzezroczyste - żółtą lub zieloną - świecące diody są również widoczne wyraźnie. Przed obkurczaniem na piny ZW1 należy założyć zworkę.

Jako zworki ZW1 ustalającej ilość cel można użyć typowej 2-pinowej zwory komputerowej, ja zalecałbym zrobienie takiej jak na zdjęciu. Jest ona dużo łatwiejsza przy wyjmowaniu i zakładaniu, a jednocześnie bezpieczniejsza - zasłania w każdym położeniu wszystkie piny, przy zworce 2 pinowej jeden jest zawsze odsłonięty, a został przecież dołączony wprost do celi pakietu. Zewnętrzny dzielnik można zrobić w dowolny sposób, ja wykorzystałem do tego mały kawałek cienkiego laminatu dwustronnego, rezystory R1 i R2 lutowane po jego przeciwnych stronach, kondensator C1 i przewody do rezystorów, na koniec koszulka termokurczliwa.

Układ podłączony do pakietu wygląda następująco:

Jest to symulacja, kiedy napięcie pierwszej celi spada poniżej progu 3,3V. Zielona dioda, odpowiadająca tej celi nie gaśnie całkowicie (mocno przygasa i jest to prawidłowe zachowanie), dioda czerwona świeci mocno. Test układu można prześledzić na poniższym filmie, na którym odczyty z mierników pokazują w trakcie pracy napędu EDF zasilanego pakietem LiPo 3S, jak zmieniają się w czasie rozładowania napięcia na pakiecie i na wyjściu telemetrii.

 

Uwagi końcowe

Układ w wersji V3a i V3b można zmontować bez zworki ustalającej ilość cel - będzie on wtedy podobnie jak wersji V3c działał tylko jako monitor. Ponieważ obwód wyjściowy musi być zasilany, to jak pokazano na schemacie poniżej, należy go podłączyć „na sztywno” do celi nr 2, co umożliwi pracę monitora z pakietami 2S, 3S i 4S. Zalecane wartości rezystorów znajdują się w tabeli na początku artykułu.

W wersjach z dzielnikiem montowanym na płytce SGM-TG dioda D1 nie mieści się w środku (pomiędzy płytkami), dlatego musi być lutowana do pól pokazanych wyżej na schematach rozmieszczenia elementów. Można to zrobić dwojako, jak na zdjęciu po lewej, wtedy łatwo ją zamontować, ale w stosunku do diod zielonych świeci ona „do tyłu” i trudno ją obserwować jednocześnie z diodami zielonymi. Można też użyć mniejszej diody, przylutować ją na dłuższych nóżkach i wygiąć do przodu, dzięki czemu widać jednocześnie i ją i zielone (fotka po prawej).

To co opisano powyżej jest związane z użyciem 4-ro sekcyjnego wskaźnika HXT. Jeśli nie korzystamy z pakietów 4S, to SGM-TG można zmontować na bazie wskaźnika z trzema sekcjami. Można użyć układu scalonego PC-847 gdzie jedna sekcja nie będzie wykorzystana, a można zastosować 3 pojedyncze transoptory PC817, lutowane na tej samej zasadzie, jak był lutowany transoptor poczwórny. Dla wersji V3b i V3c nasza płytka pozostaje bez zmian, w przypadku wersji V3a nie jest na niej montowany kondensator, więc można obciąć od góry pasek 2mm, co zmniejszy wymiary całego układu.

Przykład użycia wskaźnika 3-kanałowego w połączeniu z dzielnikiem zamontowanym na płytce (wersja V3c) ilustrują zdjęcia poniżej, układ wprawdzie nie ma mniejszych rozmiarów, ale uzyskujemy trochę dodatkowego miejsca na zamontowanie diody D1 i wyprowadzenie przewodów do odbiornika.

Przed pierwszym podłączeniem monitora do odbiornika Fr-Sky należy zmierzyć jakie napięcia występują na końcówkach, które zamierzamy podłączyć do wejścia telemetrii. Pozwoli to określić czy wartości te są dla odbiornika bezpieczne (mniej niż 3,3V) oraz jaki jest próg sygnalizacji dla danego egzemplarza. Podana wyżej wartość ok. 2,3V jest teoretyczna i wynika z założenia, że napięcie przewodzenia (Uf) diody D1 wynosi 2V, a napięcie kolektor-emiter (Uce) 0,3V. W praktyce to napięcie może być większe w zależności od użytych elementów. Przypominam również o bezwarunkowym przestrzeganiu wspomnianej wcześniej zasady rozdzielenia mas obwodu  pomiarowego odbiornika i pakietu napędowego.

 

Układ został zbudowany w kilku egzemplarzach i przetestowany zarówno na stanowisku testowym jak i w rzeczywistych lotach. Działa pewnie i jest zdecydowanie godny polecenia. Stanowi bardzo dobre a jednocześnie proste i tanie uzupełnienie możliwości telemetrii FrSky. Tym niemniej nie ponosimy odpowiedzialności za ewentualne błędy i uszkodzenia związane z budową i podłączaniem urządzenia, każdy robi to na własne ryzyko.

 

Dziękujemy p.Tomkowi Kloge z lokalnej firmy komputerowej Yokomp za pomoc w wylutowaniu elementów SMD, a także WojtkowiO za udział w opracowaniu koncepcji układu.

 

Publikowane tutaj materiały i zdjęcia stanowią własność ich autorów, nie mogą być kopiowane oraz wykorzystywane bez ich zgody.
Strona niekomercyjna.