W jednym z wcześniejszych artykułów opisywaliśmy budowę monitora pakietu napędowego LiPo, współpracującego z telemetrią Fr-Sky, układ ten nazwaliśmy SGM-TeleGuard. Kilka egzemplarzy tego urządzenia, eksploatowanych przez nas już kilka sezonów, sprawdza się bez zarzutu. W związku z pojawieniem się w hangarze Piotrka nowego, dużego i drogiego modelu, wynikła potrzeba budowy kolejnego monitora, dostosowanego do bardziej złożonej instalacji elektrycznej. Wspomniany model to "Hangar9 FuntanaS 90", z napędem zasilanym pakietem LiPo 6S1P o dużej pojemności, reglerem Opto i odbiornikiem zasilanym wraz z serwomechanizmami z oddzielnego pakietu 2xLiFe. Wcześniej opracowany układ SGM-TG miał możliwość monitorowania maksymalnie do 4 cel LiPo, więc nie nadawał się do zastosowania w Funtanie. Dodatkowo po dyskusjach doszliśmy do wniosku, że dobrze byłoby, aby nowy monitor można było używać na tym samym wejściu telemetrii Fr-Sky, do którego Piotrek w mniejszych modelach podłącza SGM-TG, unikając konieczności przeprogramowywania progów alarmu w nadajniku ( w warunkach polowych byłoby to praktycznie niewykonalne).
Początkowo rozważaliśmy wariant budowy urządzenia w oparciu o moduł Arduino, jednak po głębszym zastanowieniu doszliśmy do wniosku, że podobnie jak w przypadku SGM-TG wygodniej będzie skorzystać z gotowego fabrycznego monitora z naszym dodatkowym układem, który nazwaliśmy SGM-FGuard (lub krócej SGM-FG). Nazwa ma oczywiście związek z modelem (Funtana Guard).
Po przeglądzie dostępnych na rynku monitorów, nadających się potencjalnie do wykorzystania, wybór padł na Hobby King LiPo Battery Tester. Jest to wskaźnik obsługujący do 8 cel różnego rodzaju (Li-Po, Li-Ion, Li-Mn, Li-Fe), ze względu na to, że można mu za pomocą przycisku zaprogramować próg alarmu - bardzo wygodna i pożądana funkcja. Wartość napięcia na poszczególnych celach jest pokazywana cyklicznie na 3-cyfrowym wyświetlaczu LED w kolorze czerwonym, jeśli napięcie spada poniżej zaprogramowanego progu, włączają się dwie głośne syreny i zapala dodatkowa dioda LED - obecność właśnie tego elementu jest czynnikiem idealnie sprzyjającym przeróbce.
Modyfikacja monitora polega na wylutowaniu tej diody i wlutowaniu w jej miejsce przewodów, zakończonym dwustykowym złączem „goldpin”. Celowo użyłem przewodów w jednym kolorze, bo polaryzacja (plus/minus) sygnału na wyjściu nie ma w tym wypadku znaczenia. Jest to sygnał zmienny o częstotliwości akustycznej, generowany dla syren (pasywne brzęczyki piezo) „przeciwsobnie” - czyli na dwóch wyjściach procesora na zmianę jest ustawiany stan wysoki/niski (A=0/B=1, A=1/B=0), co w efekcie podwaja amplitudę napięcia zmiennego. Sterowane w ten sposób brzęczyki są znacznie głośniejsze niż przy generowaniu sygnału z jednego wyjścia względem masy. Dioda jest podłączona równolegle do syren poprzez rezystor ograniczający prąd, wystarczy więc ją wylutować i mamy gotowe wyjście. Operacja nie stanowi problemu, ale najlepiej zrobić to szerokim grotem dla dwóch końcówek jednocześnie. Płytka drukowana jest dwustronna, wylutowując końcówki pojedynczo, łatwo jest uszkodzić ścieżki po drugiej stronie - a są one trudno dostępne, bo przykryte syrenami. Tak przerobiony wskaźnik nic nie traci ze swojej funkcjonalności, można go z powodzeniem używać samodzielnie, brak diody nie stanowi problemu, bo w locie i tak jej nie widać. A gdyby była potrzebna, to można ją dołączyć do wyprowadzonego złącza.
Jak działa SGM-FG? Dzielnik R1/R z punktu widzenia telemetrii Fr-Sky działa „klasycznie”, czyli jest zasilany z pakietu odbiornika, wartość podziału jest skorelowana z wartością progu alarmu, ustawioną w nadajniku. Jeśli na rezystorze R2 napięcie spadnie poniżej progu, zostanie uruchomiony alarm. Z kolei drugi tor układu działa w ten sposób, że sygnał alarmu z monitora HK poprzez transoptory U1/U2 steruje tranzystorem T1, podłączonym do rezystora R2, zwierając ten rezystor do masy, jeśli zostanie uruchomiany alarm pakietu napędowego, co z kolei również wyzwala alarm w telemetrii. Monitor HK działa w specyficzny sposób, badając po kolei cele przez czas ok 2 sek, jeśli więc jedna z nich ma napięcie poniżej progu, to alarm będzie się pojawiał na 2 sek co kilkanaście sekund (czas na „przeglądanie” kolejnych cel). Elementy C1, R4 dla celów telemetrii wydłużają ten alarm o kilkadziesiąt sekund, co powoduje, że w nadajniku ma on już charakter ciągły. Dla wartości podanych na schemacie jest to wydłużenie o ok. 25 sekund (dobrane do pakietu 6S). Przy kondensatorze 470uF czas dla R4=22k wynosił ok. 19sek., a dla R4=100k ok. 50sek. Transoptory U1/U2 separują galwanicznie obwody odbiornika od obwodów zasilania napędu, co zabezpiecza go przed potencjalnie groźnymi efektami, związanymi z występowaniem dużych prądów w instalacji regler/silnik/pakiet napędowy.
Sposób podłączenia wszystkich elementów instalacji pokładowej (za wyjątkiem serwomechanizmów) pokazuje powyższy schemat. Co do serw warto zaznaczyć, że w takim modelu ich zasilanie stawia większe wymagania niż w małych modelach. W związku z tym przewody zasilające odbiornik zostały zdublowane (nie jest to pokazane na schemacie, ale będzie widoczne dalej na zdjęciach). Wprawdzie średni prąd pobierany przez serwa bez obciążenia raczej nie przekracza 2A (co jest wartością graniczną dla standardowego trójżyłowego przewodu PPM), ale dynamicznie pod obciążeniem może być on sporo większy, stąd takie rozwiązanie. Dodatkowo pakiet zasilający o napięciu wyższym niż typowe 5V gwarantuje, że nawet w przypadku krótkotrwałego spadku napięcia na przewodach zasilających, na serwie powinno się ono utrzymać w nominalnym zakresie.
Oddzielnego wyjaśnienia wymaga dobór rezystorów R1/R2. Tak jak wspomniałem wcześniej, postawiliśmy sobie wymaganie, aby zachować ustawiony wcześniej dla innych modeli próg alarmu na kanale A2 nadajnika Fr-Sky. Fizyczna wartość napięcia dla tego progu to 0,28V. Założyliśmy, że alarm dla zasilania odbiornika powinien pojawiać się przy spadku napięcia do 5,5V. Z obliczeń pokazanych na rysunku wynika, że wartość R1=22k, a R2=1,2k. Testy przeprowadzone na stanowisku próbnym potwierdziły, że takie wartości rezystorów są prawidłowe. Korzystając z podanego przykładu, każdy może dobierać te rezystory do swoich ustawień, należy przy tym zawsze pamiętać, aby fizyczna wartość napięcia na wejściach telemetrii nie przekroczyła 3,3V.
Płytka jest wykonana z dwustronnego laminatu, przy czym jedna strona (spód) służy do rozprowadzenia zasilania i masy (tu się lutuje przewody doprowadzające zasilanie do odbiornika). Elementy są montowane po stronie ścieżek, niebieskim kwadratem zostały zaznaczone miejsca połączenia stron (przejścia), można je zrobić srebrzanką lub bezpośrednio przy pomocy końcówki rezystora. Jedno połączenie jest wykonane przewodem montażowym (niebieska linia). W celu zmniejszenia ilości przewodów, zdecydowaliśmy, że złącze do pakietu odbiornika jest lutowane wprost na płytkę, w tym przypadku jest to HXT-60, może trochę za duże jak do tych celów, ale na takie zdecydował się Piotrek.
Ścieżki wykonałem przez wyfrezowanie laminatu dremelem „z ręki”. Górna część płytki została obrobiona w taki sposób, aby laminat wchodził do środka „rurkowych” końcówek w HXT-60. Należy pamiętać, aby przed przylutowaniem transoptorów zrobić połączenie stron pod nimi, po ich wlutowaniu byłoby to bardzo utrudnione. Na zdjęciach nie są pokazane przewody do zasilania odbiornika, lutowane do spodniej części płytki. W artykule odnosimy się do wejścia A2 telemetrii, ale oczywiście, jeśli ktoś chciałby się posłużyć wejściem A1, nie ma przeszkód - o ile jest ono dostępne w odbiorniku.
Uwaga! Niektóre połączenia na zdjęciach nie odpowiadają dokładnie projektowi płytki ze schematów powyżej, końcowy projekt powstał później - na potrzeby tego artykułu.
Tak wygląda całkowicie zmontowany układ zabezpieczony koszulką termokurczliwą. Na tym zdjęciu widać, że zasilanie jest poprowadzone do odbiornika z SGM-FG podwójną skręconą wiązką przewodów (czarny-czerwony) i zajmuje w odbiorniku 2 rzędy styków (tu kanały 7,8).
A tak wygląda rozmieszczenie instalacji w modelu, jest on bardzo duży i jak widać takie elementy jak odbiornik, monitor i SGM-FG w zestawieniu z pakietami zasilającymi wyglądają na miniaturowe.
Układ został wypróbowany w praktyce i wydaje się, że przy drogim modelu taki gadżet jest wręcz nieodzowny. Można oczywiście zastosować sam „brzęczyk” nie podłączany do telemetrii, ale szczególnie jeśli lata się w towarzystwie innych modelarzy, to alarm, który odzywa się w nadajniku, jest całkowicie jednoznaczny, pewniejszy, niż wsłuchiwanie się w sygnały akustyczne z powietrza. Dużą zaletą opisanego tu rozwiązania jest jego kompaktowość, monitorowanie dwóch pakietów, zgodność ustawień z innymi modelami, a także możliwość zaprogramowania progu alarmu dla pakietu napędowego. Wydaje mi się, że jest on również łatwiejszy w wykonaniu niż SGM-TG (mniej skomplikowany montaż, brak lutowania SMD).
Uwaga! Nie ponosimy odpowiedzialności za ewentualne błędy i uszkodzenia związane z budową i podłączaniem urządzenia, każdy robi to na własne ryzyko.