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Nous faisons actuellement évoluer notre Kit CANSAT vers une version 2 . Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
Des précédents tirs et expériences utilisateurs, voici ce qu'il serait utile d'améliorer sur le kit actuel:
Améliorer la robustesse globale (meilleure résistance aux chutes).
Réduire le diamètre des cartes (l'actuel 1mm pour réaliser une paroi semble trop contraignant pour de nombreux débutants).
Connecteur FPC (pour le ruban) reste "fragile". Les manipulations avec brusqueries peuvent facilement déboîter la fermeture.
Pour les débutants, il serait préférable d'insérer un Pico dans un connecteur plutôt que le souder directement sur la Cansat-Base. Il sera ainsi plus facile à remplacer.
Souder le module radio et le chargeur Lipo sont des opérations fastidieuses (surtout si c'est la première fois).
Cansat : améliorations mécaniques
1) Les 3 points d'ancrage externes
Ces trois points restent exactement aux mêmes endroits. Cela permet d'assurer une retro-compatibilité mécanique avec les kits déjà distribués.
Autour de ces trois points, le diamètre extérieur reste à 64mm. Les trous font toujours 2.75mm (pour du Métrique 2.5).
2) Diamètre extérieur
Excepté pour les 3 points d'ancrage, le diamètre extérieur est passé à 60mm.
Cela laisse donc assez de place pour réaliser des parois de 3mm (contre 1mm précédemment) autour de la CanSat.
3) Axe central
Toutes les cartes, y compris la carte contrôleur, présentent en trou central de 6.4mm de diamètre. Cela permet de placer un axe central (ou tige filetée M6) sur toute la hauteur de la CanSat. Cette axe permet de décupler la résilience mécanique de la CanSat (meilleure résistance mécanique à l’atterrissage). Cette axe permet aussi la réalisation d'une attache parachute ancrée jusqu'à la base de la CanSat (limite le risque de bris à l'ouverture du parachute).
Cansat : améliorations électroniques
Un travail de fond très important a été réalisé sur la carte de contrôle de la CanSat.
Sans aucun changement de raccordement (par rapport à la version 1), la carte contrôleur a été entièrement redessinée.
Carte contrôleur (PICO-CANSAT-BASE v2)
1) module LIPO
Le module de charge Lipo est maintenant intégré à la carte. Le connecteur J108 (en bas) permet de brancher l'accu. Le Pico est directement alimenté par l'accu tandis qu'un circuit de régulation permet d'obtenir 3.3V @ 600mA.
Les points VBat/GND (sous le libellé "Pico Facing this side") permettent de brancher un second circuit de régulation si cela était nécessaire (ex: produire une tension de 5V pour une expérience).
Bien que l'électronique du module Lipo se trouve principalement sous la carte, les composants pratiques sont restés accessible sur le dessus de la carte. Par exemple, la LED CHG (orange) est allumée pendant la charge de l'accu Lipo (qui se fait par l'intermédiaire du connecteur USB du Pico). La résistance R_PROG permet d'ajuster le courant de recharge de l'accu (fixé à 250mA par défaut).
2) module radio
Le module radio est également intégré à la carte. Ce dernier est soudé sous la carte (à gauche du trou central. Emplacement repérable par les deux rangées verticales de 8 contacts).
Le connecteur d'antenne est accessible près du trou central (aussi bien par au-dessus que par en-dessous. Il est possible d'y souder un fil d'antenne ou un connecteur µFl .
Le module radio utilise l'interface SPI connectée par l'intermédiaire de cavalier sécables. Il est donc possible de sectionner les pistes pour désactiver le module radio et récupérer les GPIO.
3) carte MCU remplaçable
La carte microcontrôleur (MCU) s'insère perpendiculairement à la carte afin de respecter les contraintes CanSat tout en permettant la présence du trou central.
Le microcontroleur s'insère sur le connecteur 2x20 broches visible jusque au dessus du connecteur Lipo (J108). Il est encadré par les libellés "USB" et "Pico Facing this side".
L'utilisation d'une connectique simple permettra le remplacement du MCU en un tour de main. Grâce à ce dispositif, il sera possible - à l'avenir - d'envisager une mise-à-niveau matérielle du microcontrôleur.
Bien que le contact entre les deux cartes sera ferme, les connexions restent sensibles aux vibrations (ce qui ne manque pas dans une fusée). L'usage de colle ou souder directement le MCU sur la carte de base reste toujours possible pour les plus exigeant d'entre nous.
4) Connecteurs Grove
Afin de faciliter les raccordements, 5 connecteurs Grove à la verticale (J101 à J105) permet de réaliser des connexions/déconnexions rapidement et facilement. Ces connecteurs Grove proposent une alimentation 3.3V et les signaux sont tous en logique 3.3V.
Ces 5 connecteurs Grove offrent:
J102 : connecteur UART (port série) très pratique pour un GPS.
J101 : connecteur Analogique pour 2 entrées analogiques (ou numériques).
J104 et J105 : 2 connecteurs pour un total de 4 entrées/sorties numériques.
J103 : connectique I2C très pratique pour les capteurs en tout genre.
Bien que je ne sois pas fan de la connectique Grove, je dois reconnaître:
qu'ils sont plus facile a manipuler du fait qu'il sont plus encombrant.
qu'il est facile de sectionner le câble, de scinder les 4 fils de cette connectique et d'y souder directement votre propre matériel.
5) Connecteur Qwiic/StemmaQt
Déjà présent à la première version de la carte, ce connecteur transporte le même bus I2C que le connecteur J103 (alimentation 3V3 et logique 3V3). Ce connecteur est utilisé pour brancher le capteur BMP280 (température et pression atmosphérique).
6) breakout Pico
Tous les GPIOs ne sont pas exposés via les connecteurs Grove et Qwiic. Besoin de plus de GPIO? Pas de problème, toutes les broches du Pico sont disponibles en breakout sur les deux connecteurs situés de part et d'autres du connecteur Analogique (J101). Il suffit de sortir votre fer à souder et réaliser vos connexions nécessaires.
Note: avez-vous remarqué l'identification des GPIOs sur la sérigraphie.
7) Gestion de l'alimentation
Le haut de la carte reprend les points de connexion "PWR Enable". Soudez y un interrupteur pour contrôler le circuit d'alimentation. Sans interrupteur, le circuit reste activé jusqu'à la décharge complète de l'accumulateur.
Une fois fermé, le circuit de régulation du Lipo est désactivé. Par effet de cascade, le régulateur 3.3V du Pico est aussi désactivé et le Pico s'éteint.
La suite ...
Les premières cartes prototype sont commandées et le montage ne tardera plus. A tout bientôt pour la suite...
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Il a l'air de rien vu comme ça mail il y une intense réflexion autour de la conception de cette carte. Cette carte est d'ailleurs réalisée en 4 couches afin de pouvoir réaliser le routage.
Pour commencer, la disponibilité des GPIO n'utilise que la moitié du breadboard MAIS EN PLUS il n'utilise qu'un seul rang sur le breadboard. Cela laisse quatre rangs pour réaliser les connexions de prototypage.
Les rails d'alimentation son automatiquement alimentés:
+5V et GND sur le rail supérieur. En provenance du connecteur USB.
+3.3V et GND sur le rail inférieur. En provenance du régulateur du Pico.
A noter que la tension d'alimentation et polarité sont indiqués sur la sérigraphie.
Interface utilisateur
Une interface utilisateur minimale permet de se concentrer directement le coeur du prototypage (souvent un capteur à tester).
L'interface utilisateur est composée des éléments suivants:
Bouton Reset: pour redémarrer rapidement le Pico. Ce dernier est bien séparé des deux boutons utilisateurs pour éviter de se tromper.
Boutons utilisateurs: branchés respectivement sur les GPIO 16 et 17, il force le potentiel d'une broche à la masse via une résistance de 100 Ohms. Il faudra donc activer la résistance pull-up avec btn = Pin(Pin.board.GP16, Pin.PULL_UP) Remarque: la résistance est utilisée pour éviter un court-circuit franc si la broche était configurée en sortie (lorsque le bouton est pressé).
LEDs utilisateurs: une LED rouge est branchée sur GP14 (en haut, comme sur un feu tricolore) et une LED verte sur le GP15. Avec la LED du Pico, cela fait 3 LEDs pour réaliser une interface... même rudimentaire.
Connecteurs Qwiic/StemmaQT et Grove
Le dessous de la carte Pico-2-BB qui est déporté hors du breadboard. Cela a permit de placer des cavaliers de configuration et deux connectiques populaires.
Ces deux connecteurs sont branchés sur le même bus I2C(1) connecté sur les GP6 & GP7. C'est d'ailleurs pour cette raison que la mention des libellés est sda et scl sur le connecteur GPIO central.
Le connecteur Qwiic/StemmaQT permet de brancher facilement des capteurs I2C produit par Adafruit Industries ou SparkFun. C'est vraiment très pratique pour connecter un afficheur LCD ou OLED!
Le connecteur Grove (de SeedStudio) permet de brancher des capteurs I2C SeedStudio exploitant une alimentation et une logique 3.3V. Je peux recommander les capteurs I2C et extension I2C de M5Stack qui utilisent exclusivement une logique 3.3V.
Remarques:
Un cavalier permet de configurer la tension d'alimentation du connecteur Grove sur 5V. Il suffit de sectionner la piste entre la pastille centrale et la pastille 3V3. Enfin, souder ensemble les pastilles centrales et 5V.
Peut importe la tension sur le connecteur Grove, les signaux logiques restent en 3.3V
Rien n'empêche d'utiliser les GP6 et GP7 en entrée/sortie mais c'est aussi se priver d'une interface I2C sur-laquelle il est possible de connecter de multiples périphériques.
Cavalier de configuration des LEDs
Il est possible d'utiliser les GPIO des LEDs en entrée/sortie pour autre chose que contrôler les LEDs utilisateurs. Pour libérer la broche de l'influence de sa LED utilisateur, il suffit de sectionner la piste présente entre les pastilles JP_Green (LED verte) et JP_Red (LED rouge).
Remarque:
Les GPIOs des boutons utilisateurs peuvent être librement utilisés à d'autres fins. Il n'y aura pas de perturbation pour autant que l'utilisateur ne presse pas le bouton correspondant au GPIO.
Où acheter
Le Pico-2-BB ("Pico to Breadboard" ou encore "Pico 2 Breadboard") est disponible chez MCHobby.
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Dans mes activités de Maker, il m'arrive de tourner des pièces sur un tour Proxxon PD210 (ancien modèle) en vue de réaliser des assemblages.
Proxxon PD210
Préambule
Plus récemment, j'ai décidé de monter un Binoculaire fixe sur les bras de support d'écran pour ordinateur. J'ai donc eu besoin de réaliser un axe (en laiton) avec un filet M7 d'un côté et un filet M10 de l'autre. Le problème c'est qu'une filière de mauvaise qualité à complètement détruit/saboter mon axe du côté M10.
Quelle frustration d'avoir la dernière étape (filetage M10) qui ruine tout un travail!
Solution
Apprendre à faire du filetage métrique au tour! Sur le fond, c'est possible puisque le Proxxon PD210 dispose d'un mécanisme d'avance automatique.
Il faut juste régler l'avance pour obtenir le pas souhaité qui est de 1.5mm pour du Métrique 10.
Cette vidéo permet de se familiariser avec la technique et les bonnes pratiques à employer.
Identifier le pas
Le tableau ci-dessous permet d'obtenir les différentes informations pour le filetage métrique d'un axe (une vis). Nous verrons une autre fois pour les écrous.
Pour une vis en métrique 10, le diamètre de départ de la vis est 10mm.
Vient ensuite le tableau de correspondance diamètre/pas. Durant la sélection:
Commencer par la sélection du Diamètre (du Métrique) par la première colonne de préférence.
Opter éventuellement pour un diamètre en colonne 2 ou en colonne 3 en dernier ressort.
Sélectionner le "PAS GROS" en priorité. Réserver un pas-fins en seconde option.
Dans l'image ci-dessous, le "PAS GROS" pour le diamètre 10mm est 1.5mm.
Filetages Métriques et pas de vis
Configurer l'avance
Maintenant que nous avons notre diamètre de départ (10mm) et notre pas (1.5mm), il faut configurer les engrenage pour que l'avance automatique correspond exactement à un pas de 1.5mm
Configuration avec avance 0.1mm (idéale pour les passes automatiques)
Les bandes noires (gauche + haut) définissent la vitesse du mandrin. Dans l'image ci-dessus, c'est la configuration H-2 (1710 tours/minutes). Note: pour tourner un filet il est préférable de diminuer la vitesse de rotation.
Proxxon PD210 - rotation speed
Ensuite, il faut configurer les engrenages du Proxxon pour obtenir l'avance souhaitée (soit un pas de 1.5mm).
Voici le tableau qui va nous aider à sélectionner les engrenages adéquats.
Proxxon PD210 - Avance automatique Métrique
Pour une avance de 1.5mm par tour (le pas), il faut configurer:
W sur 15 dents. L'engrenage W sur le mandrin n'est pas amovible.
Z1-Z2 permet d'identifier l'engrenage double 15-dents-vers-30-dents.
Z1 de 15 dents est branché sur le mandrin 15 dents.
Z2 de 30 dents (la 2ieme partie de l'engrenage double) sera connecté sur l'engrenage L.
L de 20 dents est monté sur la vis d'entraînement du chariot.
Avec cela, j'espère que mon métrique 10 sera réussi.
Les filets impériaux
Nombres de pays utilisent toujours les le pouce comme unité de base. C'est le cas des éléments mécanique usinés aux Etats-Unis où pour les domaines particuliers comme l'Archerie.
Pour compléter cette documentation, voici la configuration impériale (US) avec le nombre de filets par pouce. Vous avez peut-être déjà croisé la notation #40.
Proxxon PD210 - Avance automatique Impériale
Cela ne nous renseignent pas encore sur les diamètres des vis.
Investissement décidément bien utile
Fort de toutes ces informations, j'ai fait une tentative de filetage finalement fructueuse. J'ai donc tourné une nouvelle pièce avec filetage M10 & M8 au tour.
2ieme axe fileté au tour (en bas)
Ce qui permet, cette fois, de finaliser l'assemblage
Assemblage de l'axe tri-oculaire sur les bras d'écran
Raison de cet article
Cet article est aussi un projet de documentation. Je n'ai pas la documentation du tour et les grilles d'information dans le couvercle n'est pas des plus lisible. C'est donc l'occasion de reproduire les grilles dans un format parfaitement lisible.
A l'occasion, je m'attarderais sur le filetage intérieur (comme les écrous).
Connexion
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