Vario z telemetrie FrSky – 1. časť
Tématicky tento článok patrí do seriálu „Senzory k telemetrii FrSky“, ale predpokladaná rozsiahlosť tejto minisérie by spôsobila, že jednotlivé diely by mali svoje „poddiely“, čo by znamenalo neprehľadnosť až chaos. A tak sme sa rozhodli vytvoriť nezávislú „vetvu“ seriálu o senzoroch vhodných k telemetrii FrSky, podobne ako zrejme bude mať svoju vetvu aj pripravovaná miniséria o merači spotrebovanej energie.
autor: Janko O.
Navrhli sme „hlúpučké“ ale jednoduché vario s bežným dvojitým operačným zosilňovačom, ktoré si môže postaviť každý trochu elektronicky zručný záujemca. Tým sme trochu zúžili škálu použiteľných tlakových senzorov na typy, ktoré majú tzv. napäťový výstup. Citlivejšie tlakové senzory s digitálnym výstupom sú tým pádom vhodné len pre mikroprocesorové variá.
Aby bola téma s názvom "vario" kompletná, dnes si popíšeme aj vario, ktorého kľúčovou súčasťou je mikrokontrolér.
Ale najskôr krátky všeobecný úvod:
Modelárske vario má pilotovi podávať (väčšinou) akustickú informáciu o zmene výšky letu jeho modelu, čiže či model stúpa alebo klesá. Ak model výšku letu nemení, vario je potichu. Zariadenie máva dve časti: jednu (vysielaciu) v modeli, ktorá zisťuje výšku, vyhodnocuje jej zmeny a vysiela signály na zem druhej (prijímacej) časti, ktorá o prípadných zmenách výšky informuje pilota, spravidla akusticky. Rozmanitosť vydávaných zvukov závisí od sofistikovanosti celého zariadenia, ale ako vetroňári hovoria: „Radšej hoci aj jednoduché vario, ako žiadne“.
V každom prípade je ale nutné preniesť informáciu „zhora“ (z modelu) smerom „dole“, teda k modelárovi. No a tu nám telemetria FrSky poskytne svoje neoceniteľné služby. My sme sa (v duchu našich pôvodných zámerov) rozhodli využiť tzv. základnú telemetriu, čiže vstupy AD1 a AD2 a (zatiaľ) nevyužívať prenos užívateľských dát (prostredníctvom vstupu Rx).
Princíp činnosti varia spočíva vo využití merača atmosférického tlaku, pretože tlak vzduchu sa s nadmorskou výškou mení pomerne presne definovaným spôsobom. A zmena výšky, teda klesanie a stúpanie, sú deriváciou výšky (tlaku) v čase. Túto treba vyhodnotiť a poslať na zem. Och, aké jednoduché.
Prvotnou myšlienkou bolo vytvoriť „inteligentné“ vario s využitím mikrokontroléra, ale tým by sme prípadných záujemcov postavili pred neriešiteľný problém: „Čím si naprogramovať mikrokontrolér?“ Navyše sme celú problematiku varia chceli nechať otvorenú možným úpravám záujemcami o jeho stavbu, ale použitím mikrokontroléra by sme akékoľvek úpravy drvivej väčšine modelárov v podstate úplne znemožnili.
Program mikrokontroléra by pracoval tak, že v pravidelných intervaloch by bol meraný atmosférický tlak, ktorého zmeny by boli matematicky a štatisticky vyhodnocované (napr. náhodné zmeny by boli ignorované). Na základe týchto zmien (tzv. „digitálna“ derivácia) by výstupný obvod prostredníctvom PWM (Pulse Width Modulation) a integračného RC člena R1, C2 generoval jednosmerné napätie, ktoré by bolo privádzané na AD-vstup(y) prijímača FrSky D8R. Keďže tento vstup nedokáže spracovať napätia zápornej polarity, je nutné použiť metódu „superpozície“, čo síce znie zložito, ale v skutočnosti sa jedná o jednoduché pripočítanie hodnoty napätia 2,5 Voltu. Výsledné výstupné napätie varia je teda súčtom dvoch hodnôt: konštantnej hodnoty 2,5 Voltu a premenlivej hodnoty napätia získanej z derivácie tlaku. Inak povedané, pri nemennej výške bude výstupné napätie rovné 2,5 Voltu, pri stúpaní bude stúpať a pri klesaní klesať. Čím prudšie stúpanie alebo klesanie modelu, tým väčšia odchýlka od (strednej hodnoty) napätia 2,5 Voltu.
Pre AD-prevodník prijímača D8R zodpovedá napätiu 2,5 Voltu digitálna hodnota 193, ktorú budeme nazývať strednou hodnotou. Alarm telemetrie FrSky by sme nastavili tak, že ak výstupné napätie varia klesne pod 2,5 Voltu, čiže pod digitálnu hodnotu 193, tak to znamená, že model klesá (pomalé "pípanie" - asi 1-krát za sekundu), ak napätie privádzané na AD-vstup(y) prijímača D8R stúpne nad 2,5 Voltu, čiže nad digitálnu hodnotu 193, tak to znamená, že model stúpa (rýchle "pípanie" - asi 3-krát za sekundu). Prahové hodnoty alarmu je vhodné nastaviť tak, aby sa akustická signalizácia neaktivovala pri každom „závane vetra“, ale len vtedy, keď stúpanie alebo klesanie prekročí určitú stanovenú hranicu. Prahové úrovne alarmu FrSky je vhodné nastaviť s určitou toleranciou, podobne ako to je znázornené na obrázkoch. Pri menšej tolerancii je citlivosť varia väčšia, ale vario niekedy zbytočne "otravuje". Pri väčšej tolerancii je zase vario "mlčanlivejšie", ale miernejšie stúpania a klesania sú ignorované. Tú "správnu" hodnotu si musí každý nastaviť sám. Navyše: iný model, iná "správna" tolerancia.
Ten, kto má vo svojom FrSky nainštalovaný firmvér verzie 2, môže využiť dvojstupňovú - dvojtónovú signalizáciu. Vtedy je nutné výstupný signál varia priviesť súčasne na obidva AD-vstupy prijímača D8R.
"Dvojtónový" znamená, že pri miernom stúpaní (klesaní) je vydávaný vyšší (nižší) tón asi raz za sekundu. "Dvojstupňový" znamená, že pri prudkom stúpaní alebo klesaní znie naliehavejší tón asi 3-krát za sekundu. Nižšií tón je aktivovaný pri proklese pod prahové úrovne vstupu AD1, vyšší tón je aktivovaný pri prekročení prahových úrovní vstupu AD2.
Súvisiace články (related topics):
Vario z telemetrie FrSky – 3. časť
Vario z telemetrie FrSky – 2. časť
Senzory k telemetrii FrSky – 2: Kontrola napätia článkov batéri
Senzory k telemetrii FrSky – 1. časť - Napäťový senzor
Zoznámenie s FrSky – 3. časť – Prenos dát
Zoznámenie s FrSky - 2. časť - Spôsob prenosu dát
Zoznámenie s FrSky - 1.časť - Základné funkcie
simple low cost vario for modelers cooperating with FrSky telemetry, jednoduché nízkonákladové vario pre modelárov spoluprácu s FrSky telemetrie, FrSky ile telemetri işbirliği modelciler için basit düşük maliyetli vario, semplice vario basso costo per modellisti collaborato con FrSky telemetria, enkel låg kostnad vario till modellbyggare samarbeta med FrSky telemetri, vario simples de bajo costo para los modeladores de la cooperación con FrSky telemetría, простой, дешевый Vario стоимость модельеров сотрудничает с FrSky телеметрии, vario custo simples, de baixo para modeladores cooperando com FrSky telemetria, niski koszt prosty vario dla modelarzy współpracujących z FrSky telemetrii, enkle lavpris vario for modelers samarbeid med FrSky telemetri, einfache kostengünstige vario für Modellbauer Zusammenarbeit mit FrSky Telemetrie, egyszerű, olcsó Vario modellezők együttműködő FrSky telemetria, eenvoudige en goedkope vario voor modelleurs samen met FrSky telemetrie, vario simple à faible coût pour les modélisateurs coopérant avec FrSky télémétrie, yksinkertainen edullisia vario varten modelers yhteistyötä FrSky kaukomittaus, simple billige vario for modelers samarbejde med FrSky telemetri, فاريو بسيطة منخفضة التكلفة لالمميزون التعاون مع , פשוט בעלות נמוכה עבור בוני מודלים לשיתוף פעולה עם