Montages électroniques simples pour le constructeur amateur (1 ère partie) Par Raphaël TERRANA Avertissement: Les montages décrits dans ce qui suit sont des montages très simples à la portée de toute personne équipée d un fer à souder et de quelques outils d électronicien de base. Leur coût est modeste en général inférieur à 15 Euro par montage. Les cartes électroniques peuvent facilement être réalisées à partir des typons si vous disposez d un matériel de gravure ou d un ami qui en dispose, sinon on peut réaliser les montages avec des cartes perforées et des straps mais c est moins pratique et élégant.. Point besoin d être électronicien distingué, je n ai moi même que des connaissances très limitées. Je n ai rien inventé! Ce qui est décrit résulte de mes trouvailles sur internet, de conseils glanés auprès de vrais spécialistes (J-F Mussen dit le Marsu ou J. Delamare) ou des Datas Sheets des constructeurs. Je n ai fait qu adapter les systèmes proposés à notre activité de constructeurs amateurs. Ceci dit, tous les systèmes proposés ont été testés et fonctionnent de manière adaptée à la mission prévue ce qui n est pas si mal! Chacun pourra, s il le désire et bien entendu sous sa responsabilité, monter les systèmes qui l intéressent sur son propre tagazou. Bien sûr, toute personne qui proposera des améliorations ou d autres montages est invitée à se manifester pour le bien de tous. Que les spécialistes soient indulgents avec le modeste amateur que je suis et m aident à corriger quelques erreurs au besoin.. Vue d ensemble: Nous décrirons successivement: - un voltmètre à Bargraph - un indicateur de position de Trims à LEDs - un régulateur de tension 12V pour les montages électroniques de l avion - un contrôleur de sortie automatique de volets électriques - un indicateur de richesse lambda à LEDs Les photos qui suivent permettent de se faire une idée de la simplicité des montages:
Quelques cartes (trims, contrôle volets, régulateur et voltmètre) Le voltmètre à bargraph en fonctionnement
Le contrôleur de sortie de volets électriques dans sa première version L indicateur de position de Trim avec son régulateur 12V
L ensemble des systèmes réunis dans un boîtier: le joystick contrôle les differents trims électriques (direction, profondeur et ailerons), les bargraphs servent d indicateurs de position, la manette contrôle la sortie auto des volets. En cas de panne, une position manu est prévue et permet un contrôle classique par simple inverseur. Le système en situation dans l avion
Voltmètre à Bargraph: Ce montage permet de surveiller la tension et donc l état de charge de la batterie dont on sait que très souvent c est un point négligé sur nos avions amateurs qui ne servent pas aussi souvent qu on le voudrait. D ou des possibles problèmes de démarrage surtout en hiver, de longévité de la batterie, etc.. A l arrêt en circuit ouvert, mon fabriquant de batterie au plomb classique donne: - <11,8 volt : charge 0-12 volt pour une charge de 25% - 12,3 volt pour 50% -12,6 volt pour 75% - >12,8 volt si charge maxi En vol, le voltmètre permet de surveiller la bonne charge par le couple alternateur/régulateur, la tension lue oscillant entre 13,5 et 14 volt en moyenne en l absence de demande très importante (sortie de volets électriques MCR par exemple..) Il s agit d un montage très simple basé sur le très célèbre LM3914 qui, bien qu un peu cher (environ 6 Euros ), présente l avantage de réduire les composants périphériques au strict minimum. Les LED seront du type à haut rendement pour une luminosité suffisante dans l avion. Elles pourront avantageusement être remplacées par des bargraphs que l on peut trouver avec différentes couleurs de LEDs et même parfois plusieurs couleurs sur le même bargraph (prix global identique). L implantation des composants est facile. Il faut juste veiller à la bonne orientation du LM3914 (préférer une implantation sur un support pour ne pas surchauffer le CI lors de la soudure) et idem pour les LED ou le Bargraph. A la fin, ne pas oublier de vernir à la bombe le circuit imprimé lorsque tout marche bien pour éviter l oxydation des pistes à la longue. Vous trouverez ci-dessous le schéma de principe, le typon échelle 1 pour la gravure du circuit imprimé (attention à l orientation: les pistes sont vues par transparence coté implantation des composants ) ainsi qu une vue pour l implantation sur la platine.
CI: LM3914 P1: 25KΩ C1: 100 nf P2: 10KΩ R1: 1KΩ S1: Strap facultatif R2: 10KΩ
Réglage final: La résistance R1 permet de régler le courant d alimentation des LEDs et donc leur luminosité. Il est déconseillé de descendre en dessous de 1KOhms car cela risque de diminuer leur longévité et en mode bargraph, on risque d augmenter inconsidérément la température supportée par le LM3914. Le Strap est facultatif: avec, on obtient un affichage bargraph (toutes les LEDs s allument en échelle comme sur la photo); sans, affichage point par point soit une seule LED éclairée à la fois). Le réglage des potentiomètres P1 et P2 permet d adapter le montage à la mission: Dans l application qui nous intéresse, on veut surveiller des tensions de 11.5 à 14 volts, l allumage de chaque LED correspondant à une variation de 0,25 volt: -brancher provisoirement le montage sur une alimentation de laboratoire donnant une tension réglable connue de 14 volts (attention à la polarité!!) -P2 est mis en butée vers la droite (sens horaire) et on agit sur P1 jusqu à allumage de la LED 10 (haut de l échelle). -L alimentation est réglée ensuite sur 11,5 volts et on agit sur P2 jusqu à allumage de la seule diode du bas de l échelle. Et c est tout!! On pourra vérifier en faisant varier la tension de l alimentation de labo entre 11,5 et 14 volts que les LEDs s éclairent bien par pas de 0,25 volt. NB: si vous ne pouvez pas accéder à une alimentation de labo (demandez par exemple à votre revendeur de composants électroniques de vous prêter une alim. pendant 5 min), je dispose d un schéma très simple d alim. réglable de 2,5 à 40 volts..
Indicateur de position de TRIM à LEDs Le montage qui suit diffère assez peu du précédent. Simplement, si la tension de référence reste celle de l alimentation (ici de la batterie de l avion), la tension mesurée est ajustable grâce à un potentiomètre externe qui recopie mécaniquement la position du Trim. Un étalonnage du système en situation permettra de repérer la position correspondant au décollage, à la croisière, etc. et de pré afficher facilement la position voulue (pour le trim de profondeur par exemple). Ici aussi, les LEDs seront du type à haut rendement pour une luminosité suffisante dans l avion. Elles pourront avantageusement être remplacées par des bargraphs que l on peut trouver avec différentes couleurs de LEDs et même parfois plusieurs couleurs sur le même bargraph (prix global identique). Le neutre peut être d une couleur différentiée. L implantation des composants est facile. Il faut juste veiller à la bonne orientation du LM3914 (préférer une implantation sur un support pour ne pas surchauffer le CI lors de la soudure) et idem pour les LED ou le Bargraph. A la fin, ne pas oublier de vernir à la bombe le circuit imprimé lorsque tout marche bien pour éviter l oxydation des pistes à la longue. Vous trouverez ci-dessous le schéma de principe, le typon échelle 1 pour la gravure du circuit imprimé (attention à l orientation: les pistes sont vues par transparence coté implantation des composants ) ainsi qu une vue pour l implantation sur la platine.
CI : LM3914 Cl : 1OOnF R1: 1KΩ R2: 1KΩ PI et P2 : 10 KΩ PE: pot de recopie linéaire à curseur de 10KΩ
Réglage: La résistance R1 permet de régler le courant d alimentation des LEDs et donc leur luminosité. Il est déconseillé de descendre en dessous de 1KOhms car cela risque de diminuer leur longévité. Étant donné la destination du montage, l affichage en mode «dot» est préférable et la borne 9 du LM3914 reste donc en l air. Le réglage des potentiomètres P1 et P2 permet d adapter le montage à la mission: -mettre le circuit sous tension (attention à la polarité) après avoir branché le potar de recopie (10K linéaire). -P2 est mis en butée vers la droite (sens horaire), mettre le curseur du potar de recopie à fond du côté de la moindre résistance et on agit sur P1 jusqu à allumage de la LED 10 (haut de l échelle). -mettre le curseur du potar de recopie à fond de l autre côté et on agit sur P2 jusqu à allumage de la diode du bas de l échelle. -Vérifier que l action sur le potar linéaire allume toute les diodes tout au long de sa course. N.B: 1-Pour ma part, j ai réalisé un montage qui allie à la fois la fonction Trim électrique et la recopie de position grâce au potentiomètre à curseur (voir photo: article à venir si demandes).
2-Dans ce montage, la tension de référence dépend de la tension fournie par la batterie de l avion susceptible de varier comme on l a vu. Les réglages de l indicateur de Trim peuvent donc dériver légèrement en fonction de la tension d alimentation. Pour s affranchir en grande partie du phénomène, on peut alimenter le montage avec une pile (pas très pratique) ou à travers un régulateur de tension qui fournira une tension de référence constante. Ce régulateur fait l objet du montage décrit qui suit. Régulateur de tension 12 volts Ce montage très simple (encore!) peut alimenter plusieurs indicateurs de position de trims (dans mon cas 3). Sa puissance est largement suffisante car la puissance absorbée par les indicateurs est très faible. Il pourra même alimenter l indicateur de richesse lambda qui a besoin lui aussi d une certaine stabilité pour donner des indications fiables. L implantation des composants est facile. Il faut juste veiller à la bonne orientation du régulateur 7812. Pas besoin de dissipateur thermique pour la puissance absorbée. A la fin, ne pas oublier de vernir à la bombe le circuit imprimé lorsque tout marche bien pour éviter l oxydation des pistes à la longue.
Vous trouverez ci-dessous le typon échelle 1 pour la gravure du circuit imprimé (attention à l orientation: les pistes sont vues par transparence coté implantation des composants ) ainsi qu une vue pour l implantation sur la platine. L entrée (In) et la sortie (Out) sont indiquées sur le montage. Réglage: Aucun! Amélioration possible: J ai constaté (à retardement) que la tension de la batterie est susceptible de tomber en dessous de 12 volts lors de demandes importantes (sortie des volets par exemple.) en tous cas au sol moteur à l arrêt. On peut penser que cela ne sera peut-être pas le cas en vol avec l alternateur qui continue de débiter(s il est assez puissant..). Ceci peut entraîner une variation (temporaire) de l affichage des indicateurs de trims malgré l alimentation régulée qui évidemment ne gère pas en dessous de 12 volts! Le remède peut être de réaliser une alimentation régulée en 8 volts avec un 7808 mais cela oblige à revoir les valeurs des résistances et potentiomètres des indicateurs de position de Trims. Ce problème a été pris en compte lors de la réalisation du contrôle de sortie de volets décrit ensuite. A suivre