Capteurs

FBVS capteur de tension

Article écrit par LapinFou en Novembre 2014.
Modifié par LapinFou en Avril 2020.


fbvs_-_capteur


Cette explication est aussi vraie pour la tension des récepteurs X4R, X6R et X8R ! Vous allez ainsi comprendre pourquoi il faut mettre 13.2V dans le champ A1 pour avoir la bonne tension mesurée par vos récepteurs de la série X.

La tension entrant dans le RX, n'est pas la tension en direct (elle doit être comprise entre 0-3.3V).
On utilise un "diviseur de tension". Il faut donc programmer le RANGE/RATIO dans la radio en fonction du ratio du pont diviseur utilisé.

RANGE et RATIO sont la même chose dans notre cas.
RANGE était le terme utilisé pour OpenTX 1.x et 2.0.x.
RATIO est le terme utilisé pour OpenTX 2.1.x et supérieur.

Pourquoi ne pas toujours utiliser le ratio max (3S) ??

Pour la bonne raison que l'on perd en précision. Il faut toujours utiliser la valeur la plus proche sans qu'elle ne dépasse la valeur max de 3.3V en sortie du pont diviseur de tension (sinon pschitt l'entrée A1-A2 du RX).

La tension en sortie du capteur doit donc idéalement aller de 0V à 3.3V. Cette tension rentre dans un convertisseur ADC (Analog to Digital Converter) ou, en bon Français, un CAN (Convertisseur Analogique-Numérique).
Les micro-processeurs ne comprennent que le langage numérique. On retrouve ces convertisseurs absolument partout. :)

Imaginons que L'ADC ait une résolution de 10bits. Ce qui donne une valeur numérique comprise entre 0 et 1023.
Pour bien vulgariser, imaginez une rampe (plate et lisse) qui va du RdC au 1er étage. C'est votre tension analogique de 0V à 3.3V (comme les bons vieux vinyles, mais là je m'écarte un peu du sujet :D ).
Juste à coté de cette rampe, imaginez un escalier de 1024 marches qui va du RdC au 1er étage (comme un escalier à côté d'une rampe pour handicapés). C'est le signal numérique en sortie de l'ADC (après conversion). C'est ce que l'on appelle la numérisation ou l'échantillonnage.

Pour votre information personnelle, même si les marches sont petites, vous voyez qu'à certain moment, les marches sont un peu au-dessus ou un peu en-dessous de cette rampe. La différence entre le signal entrant (la rampe) et le signal numérisé sortant (l'escalier) est le bruit de numérisation (bruit = information non voulue. Le vinyle vaincra !!! :whistle )

Le but du FBVS (ou diviseur de tension), c'est de créer une "rampe moins raide" mais qui est une image de la "rampe originale" à un facteur de division près. Par exemple, on convertit une tension qui va de 0V à 19.8V en une tension qui va de 0V à 3.3V. Une fois que l'on a une tension/rampe acceptable (qui ne dépasse pas 3.3V), on peut l'envoyer vers le convertisseur ADC. Il ne restera plus qu'à indiquer à OpenTX que l'on a divisé la tension originale avec un certain RATIO. Ainsi OpenTX sera capable d'afficher quelle est la tension réelle correspondante à l'information provenant de l'ADC.
Expliqué autrement, cet escalier (numérisation) a toujours le même nombre de marches pour attendre ce 1er étage (le 1er étage étant la tension max de votre LiPo). La hauteur des marches correspond à la précision de la lecture de la tension (plus les marches sont petites et moins on fait d'erreurs de numérisation). Le ratio que l'on calcule sert à régler au mieux la hauteur des marches de l'escalier (valeur numérisée) par rapport à la rampe originale (tension réelle que l'on souhaite mesurer).
Évidemment on souhaite toujours une précision maximum, surtout si on compte sur cela pour déclencher une alarme "batterie faible".

Choisir où souder le fil rouge (1S, 2S ou 3S) est un compromis entre les 2 points suivants:
  • Si la hauteur des marches est trop petite, alors on a pas assez de marches pour atteindre le 1er étage (la rampe originale monte plus haut que l'escalier ne le permet) → pschitt l'entrée analogique du RX
  • Si la hauteur des marches est trop haute, alors on arrive au 1er étage en quelques enjambées (l'escalier monte beaucoup plus haut que la rampe), donc beaucoup de marches ne servent à rien → mauvaise précision.

J'espère que, pour ceux qui ne connaissaient pas, vous avez maintenant une meilleure compréhension du rôle d'un diviseur de tension et d'un ADC.


Le circuit électrique du FBVS correspond à cela:
fbvs_-_pont_diviseur
NB: Sur le schéma ci-dessus, il manque une capa en sortie (U2) afin de filtrer la tension qui va sur le RX. Ce condensateur est bien présent sur le FBVS.

Pour les explications ci-dessous, j'utilise les valeurs des résistances présentes sur le FBVS.
- 1S → R1 = 1.5kOhms
- 2S → R1 = 4.5kOhms
- 3S → R1 = 7.5kOhms
R2 = 1.5kOhms

U est la tension que l'on veut mesurer.
U2 est la tension envoyée vers le RX (max 3.3V).

R2 / {R1 + R2} = {1.5k Omega} /{7.5k Omega + 1.5k Omega} = 1/6

La tension max supportée par le RX est 3.3V.
3.3*6 = 19.8V
Donc, la tension max en entrée du FBVS est de 19.8V.
Il faut également choisir 19.8 dans le champ RATIO sur la radio
:D


On peut vérifier la tension de la LiPo avec un multimètre et la comparer avec la valeur affichée sur la radio. Si besoin on peut ajuster le paramètre RATIO afin de corriger les imperfections de précision des résistances. Une fois que cela est fait, plus besoin de toucher à rien. Cette "calibration" sera valable quelle que soit la LiPo utilisée.

Vous pouvez évidemment faire votre propre diviseur de tension à condition d'utiliser des résistances de précision (1% d’erreur au lieu du classique 10%). Électronique de base. ;)

Cette calibration peut aussi être faite pour les récepteurs de la série X. On mesure la tension sur les sorties Servos et on ajuste autour 13.2V, afin que la valeur affichée sur la radio correspondante exactement à la valeur mesurée.

Si vous utilisez le fer à souder et que vous déplacez le fil rouge sur l'entrée 2S, alors le pont diviseur devient:

{1.5k Omega} / {4.5k Omega +1.5k Omega} = 1/4 → division par 4

Donc le RATIO à programmer est 3.3V*4=13.2V !
Ce qui est OK pour une LiPo 3S, car la tension max est 3*4.2=12.6V.
Vous allez gagner en précision.

Vous l'aurez compris, les récepteurs X4R, X6R, X8R, ... intègrent un pont diviseur avec un ratio de ¼ pour renvoyer la tension du RX.
C'est pour cela que RATIO est réglé sur 13.2V par défaut.

Si vous utilisez le fer à souder et que vous déplacez le fil rouge sur l'entrée 1S, alors le pont diviseur devient:

{1.5k Omega} / {1.5k Omega +1.5k Omega} = 1/2 → division par 2

Donc le RATIO à programmer est 3.3V*2=6.6V !


Ce qu'il faut retenir pour les réglages, c'est que la valeur RATIO signifie "quelle est la tension entrante max qui va me donner 3.3V en sortie de mon FBVS ?".

RANGE/RATIO = "valeur de la tension réelle à l'entrée du pont diviseur, quand j'ai 3.3V max sur mon entrée A1/A2 (c'est à dire sur la sortie du pont diviseur)"
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