Le Projet "POLYTOR"

I. PRESENTATION

Désirant animer au maximum par radio-commande mon dernier modèle réduit de bateau (l'AGRION), il m'est nécessaire de pouvoir commander en Tout-Ou-Rien (TOR) une quinzaine d'animations.

Possédant un ensemble RC 4 voies proportionnelles Skysport 4 de Robbe-Futaba et n'utilisant que 2 voies sur les 4 pour faire naviguer mon modèle (Avant/Arrière et Gauche/Droite), il me restait 2 voies proportionnelles pour commander toutes les animations.

L'idée consiste donc à remplacer un des potentiomètres disponibles (ou les 2) par des résistances qui sont commutées par une série d'interrupteurs. Chaque interrupteur active ou désactive une animation.

Côté récepteur, est connecté un petit boîtier électronique qui décode les commandes envoyées par l'émetteur et pilote les animations.

Ce système est disponible chez la plupart des fabriquants d'ensembles RC :

• Système Multi-Switch chez Robbe-Futaba,
• Système Multinaut chez Multiplex,
• Système Module Nautic chez Graupner...

Malheureusement, ces systèmes ne sont disponibles que sur les radios "haut de gamme" et coûtent la bagatelle de plusieurs centaines d'€uros.

Etant très satisfait du fonctionnement de mon ensemble RC Skysport 4, je me suis décidé à concevoir un système équivalent et d'un coût beaucoup plus abordable: le projet POLYTOR.

Depuis la version  2.0 du logiciel embarqué, POLYTOR est en mesure de s'adpater à d'autres ensembles RC.

I.1. UN NOM QUI EN DIT LONG

POLYTOR = POLY + TOR:

• POLY: de la racine gréco-latine qui signifie plusieurs, nombreux,
• TOR: pour Tout-Ou-Rien.

POLYTOR signifie donc: Plusieurs Tout-Ou-Rien.

I.2. COMPOSITION DU SYSTEME POLYTOR

Le système POLYTOR se compose de 2 éléments:

• Côté émetteur: on trouve un codeur POLYTOR qui code la position ouvert ou fermé des interrupteurs,
• Côté récepteur: on trouve un décodeur POLYTOR qui décode les impulsions de voie et active ou désactive les sorties Tout-Ou-Rien.

Vue générale du système POLYTOR: Coté émetteur RC: un codeur POLYTOR et ses n interrupteurs associés, Côté récepteur RC: le décodeur POLYTOR qui pilote ses 15 sorties TOR.

II. ELEMENTS DU CAHIER DES CHARGES

• Côté codeur POLYTOR:
  • Ne pas modifier la carte électronique de l'émetteur, doit uniquement se connecter à la place d'un potentiomètre et à la broche sortie PPM de la prise écolage,
  • Utilisation de composants (non CMS) faciles à trouver et peu coûteux,
  • Gestion d'une quinzaine d'interrupteurs simples à 2 positions (OFF/ON),
  • Possibilité d'utiliser des interrupteurs inverseurs à 3 positions (ON/OFF/ON),
  • Possibilité d'utiliser des rotacteurs à n positions,
    
  • Dimension raisonnable (hors interrupteurs): 45 x 50 mm (possibilité d'intégration dans l'émetteur),
  • Possibilité d'utilisation avec des émetteurs utilisant la modulation PPM positive ou négative,
  • L'interface avec les interrupteurs est un connecteur 16 points: ceci autorise l'utilisation de "platines interrupteurs" interchangeables selon les animations du modèle réduit commandé par l'émetteur,
  • Tension de fonctionnement: 3 à 18V (utilisation de la technologie CMOS).

    Exemple de "Platine interrupteur" interchangeable à connecter au codeur POLYTOR: Il s'agit des animations que l'on peut piloter sur un chalutier moderne. (au hasard)... Pour un modèle ayant des animations différentes à commander, il suffit juste de changer la platine interrupteur. Le codeur POLYTOR ne change pas.

• Côté décodeur POLYTOR:
  • Doit se connecter sur la voie correspondante, exactement comme un servo classique,
  • Utilisation de composants (non CMS) faciles à trouver et peu coûteux,
  • Isolation galvanique entre le récepteur et le décodeur par opto-coupleur (protection du récepteur),
  • Etages de sortie type collecteur ouvert afin de commander des animations sous diverses tensions d'alimentation,
  • Visualisation des sorties actives par LED,
  • Dimension raisonnable: 80 x 50 mm,
  • Gestions des impulsions parasites, de perte de signal radio,
  • Possibilité de paramétrer les largeurs d'impulsion des différentes ensembles RC, pour Synchro, interrupteur ouvert, interrupteur fermé,
    
  • Nécessité d'avoir de l'intelligence pour analyser les impulsions: utilisation d'un microprocesseur PIC (12F675 ou 12F629),
  • Utilisation d'outils logiciels disponibles gratuitement sur le net:
    • Compilateur C : langage de haut niveau, évite d'écrire le programme du décodeur POLYTOR en assembleur, 
    • Environnement de Développement Intégré (IDE) pour la mise au point.
      
      

ATTENTION, pour lire les dossiers suivants, il vous faut Acrobat® Reader™.

Pour le télécharger gratuitement, cliquer sur

.

III. LES OUTILS GRATUITS DE DEVELOPPEMENT

Je vais décrire les outils gratuits que j'utilise pour réaliser le projet POLYTOR.

Tous ces outils sont téléchargeables sur le net et utilisables pour une application non commerciale.

Le but est évidemment que vous puissiez réaliser un ensemble codeur/décodeur POLYTOR, mais aussi de vous donner les outils nécessaires pour que vous puissiez créer vous-mêmes vos propres applications à base de PIC.

III.1. LES OUTILS COMMUNS AU CODEUR ET AU DECODEUR POLYTOR

OUTIL	LIEN	Commentaire
Une cervelle		Ben oui, il faut bien concevoir le schéma !
SDS: La Saisie De Schéma	http://b.urbani.free.fr	Permet de saisir facilement et manuellement les schémas électroniques sous Windows.
TCI: Le Traceur de Circuit Imprimé	http://b.urbani.free.fr	Permet de créer facilement et manuellement des dessins de circuits imprimés sous Windows. L'impression du typon est bien sûr possible. A utiliser pour imprimer les Circuits Imprimés que je fournis au format ".tci".

III.2. LES OUTILS SPECIFIQUES AU DECODEUR POLYTOR

Le décodeur a besoin d'intelligence pour analyser la largeur des impulsions issues du récepteur.

Cette intelligence est assurée par le microcontrôleur PIC12F675 ou PIC629 de chez Microchip.

Voici les outils nécessaires à l'élaboration et au chargement du programme dans le PIC.

IV. L'ENSEMBLE CODEUR/DECODEUR POLYTOR ET SES OUTILS ANNEXES

IV.1. LE SIMULATEUR DE CODEUR POLYTOR: "PolytorSim"

Le PC équipé de son logiciel PolytorSim est connecté au circuit testeur par le port parallèle (câble imprimante): simule l'émetteur RC équipé de son codeur + le récepteur RC.

IV.1.1. L'INTERFACE GRAPHIQUE DU LOGICIEL POLYTORSIM

J'ai conçu ce simulateur sous Windows pour simuler le train d'impulsion sortant de la voie du récepteur sur laquelle est connecté le décodeur POLYTOR.

Accompagné de son petit boitier circuit testeur, il simule les trois éléments suivants:

• Emetteur de radio-commande,
• Codeur POLYTOR,
• Récepteur de radio-commande.

Ce simulateur permet de:

• Tester le décodeur POLYTOR:

• Démarrer et arrêter la génération des impulsions (START/STOP) pour simuler la mise en service ou l'arrêt de l'émetteur de radio-commande,
• Commander les 15 sorties S1 à S15 (ON/OFF),
• Générer des impulsions de largeur trop courte, nominale ou trop longue ( - , = , + ) pour chaque impulsion individuelle,
• Afficher la largeur réelle de chaque impulsion ( Width (ms) ) ,
• Générer des impulsions parasites courtes (Parasites Generator) entre chaque impulsion de manière continue ou aléatoire (Random),

• Vérifier le fonctionnement du simulateur lui-même par l'aide à la mesure à l'oscilloscope (Oscilloscope Measure Facilities):

• Couper le train d'impulsion périodique après une impulsion donnée (Stop after Pulse) (Synchro, ou S1 à S15),
• Générer une seule impulsion périodique (Send a single Pulse) (Synchro, ou S1 à S15),
• De générer un seul train d'impulsion (One shot).

Cet outil de simulation est indispensable pour mettre au point et qualifier le décodeur POLYTOR.

En effet, il est assez aisé de faire un programme de décodeur POLYTOR dans le cas où les impulsions reçues sont parfaitement conformes à celles attendues.

Les difficultés commencent quand les impulsions sont hors gabarit ou entachées de parasites.

Les impulsions sont donc filtrées numériquement.

IV.1.2. LE PETIT BOITIER A CONNECTER SUR LE PORT PARALLELE

Il s'agit tout simplement d'un générateur d'impulsion programmable basé sur le célèbre 555. La sortie se fait sur le petit connecteur 3 points en bas à gauche. Le prototype a été réalisé sur une plaque à trous. Je vous propose le dessin du circuit imprimé au format TCI pour une réalisation plus propre (juste dessous).

Le Simulateur de Codeur "PolytorSim"

Le dossier PDF d'étude du simulateur de codeur (41 Ko)

Le Circuit Imprimé du simulateur de codeur au format TCI

Le Logiciel (1500Ko) (Interface Graphique pour Windows 95/98/XP/NT/2000)

Le driver nécessaire pour faire fonctionner PolytorSim sous Windows XP/NT/2000 (décompresser le fichier zip et lire le fichier LisezMoi.txt)

IV.1.3. CAPTURE DU TRAIN D'IMPULSIONS A L'OSCILLOSCOPE

L'oscilloscope utilisé "Oszi" qui utilise la carte son compatible soundblaster du PC est développé par des allemands.

Le menu est dans la langue de Goeth, mais il dispose d'un fichier ressource (Oszi.rc) dans lequel sont définis tous les libellés, il sera donc facile de les traduire soit en français, soit en anglais dès qu'il sera finalisé. Il sera peut-être nécessaire de recompiler l'application.

Actuellement, c'est celui que j'utilise car je le trouve bien supérieur à tous ceux que l'on peut trouver sur le Net surtout au niveau de la profondeur mémoire d'analyse et du trigger.

Il est encore en phase de développement.

Il est bi-courbe car il utilise l'entrée "Ligne" (stéréo) de la carte son du PC.

COMMENTAIRE SUR LA CAPTURE REALISEE CI-DESSUS

Cette capture a été faite en cochant Stop after Pulse, en s'arrêtant à la sortie S1 dans la boîte-liste et en activant le générateur de parasites en mode Random. On voit ainsi l'impulsion de Synchro (2 ms) et l'impulsion S1 (1 ms) qui correspond à l'état ON. Une impulsion parasite due au générateur aléatoire s'est glissée entre les 2 impulsions.

LA SONDE D'OSCILLOSCOPE

Pour protéger l'entrée de la carte son, ma sonde est composée d'une résistance de 10 K en série avec de 2 diodes 1N4148 montées en anti-parallèle qui limitent donc l'amplitude à +/-0.6 V soit 1,2 V crête à crête.

Sonde d'oscilloscope avec protection pour carte son d'un PC.

Pour utilisation en bi-courbe (2 traces), il suffit de refaire un câble identique et de mettre une fiche Jack stéréo à la place de la mono.

Remarque:

Avec tous les oscilloscopes utilisant la carte son, il n'est pas possible de mesurer les tensions continues car il y a un condensateur en série sur chaque entrée qui élimine la composante continue. Seule la composante alternative est transmise (dans la bande 50Hz -20 KHz), ce qui encadre parfaitement les signaux modulés en PPM de nos radio-commandes.

IV.2. LE CODEUR POLYTOR (à installer sur l'émetteur)

Codeur POLYTOR

Le dossier PDF d'étude du codeur (166 Ko)

Le Circuit Imprimé du codeur au format TCI

IV.3. LE DECODEUR POLYTOR (à connecter sur le récepteur)

Décodeur POLYTOR

Le dossier PDF d'étude du décodeur (320 Ko)

Le Circuit Imprimé officiel du décodeur au format TCI

Le fichier HEX version V2.0 pour programmer le PIC12F629 ou 12F675

IV.4. LE PROGRAMMATEUR DE PIC: PICKIT2 ou PICKIT3 (à installer sur un PC)
Depuis quelque temps Microchip vend des programmateurs de PIC à un prix abordable: les PicKit2 et PicKit3.
Ceux-ci se connectent sur le port USB de votre PC et sont très fiables.
De plus, les PicKits permettent de retrouver la valeur de recalibration de l'oscillateur interne des PIC 12F629 et PIC 12F675.

Les programmateurs de type compatible JDM ne fonctionnent plus sur les PC récents car les tensions de la norme RS232 ne sont plus recpectées. C'est pourquoi, ils sont désormais à déconseiller.

NOTES IMPORTANTES:

Il est évidemment préférable d'attendre la fin de la garantie de votre ensemble RC avant d'y ajouter le système POLYTOR:

L'auteur n'est en aucun cas responsable des éventuels dommages que vous pourriez causer.

Si vous contentez juste de construire un ensemble codeur/décodeur POLYTOR, les seuls éléments nécessaires sont:

• Le circuit imprimé du codeur et ses composants électroniques associés,
• Le circuit imprimé du décodeur et ses composants électroniques associés,
• Le fichier HEX du programme du décodeur pour le PIC 12F629 ou 12F675 (c'est le même programme),
• Un programmateur de PIC tel que PicKit2 ou PicKit3 est fortement recommandé pour chager le fichier HEX dans la mémoire du PIC.

En effet, tous les autres outils précédemment présentés ne servent qu'au développement et à la mise au point.

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