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| Descriptif | En Cours |
| Intro |
| Dans la gamme des hélicos radiocommandés électriques, le Trex fait parti des gros hélico. Avec un poids de 650 grammes et sa motorisation brushless, il peut emporter 100 à 200 grammes de charge sans problème et même plus si on affine un peu ses caractéristiques. Il y a plusieurs façons de se faire plaisir avec un engin volant. Certains sont des as de la 3D et font evoluer leur modèle aux limites du domaine de vol en réalisant des figures les plus folles qu'un hélico grandeur nature n'arrive pas à faire. Il y a ceux qui aiment voire leur engin evoluer autour de leur terrain de jeu en volant tranquilement à faire des ronds dans le ciel. N'étant pas un mordu de l'acrobatie très difficile à réaliser, ni faire des tours un peu lassant au bout de quelques temps, mon idée est de mettre un peu d'électronique à bord du Trex pour le rendre autonome et le faire voyager un peu plus loin que le bout de mon nez. Quelques capteurs sensoriels et un microcontrolleur permettraient de maintenir l'hélico en vol stationnaire avec un minimum de compensation manuelle par la radiocommande. Cela libèrerais l'attention soutenu que l'on doit avoir en contrant en permanence les effets de l'équilibre peu stable et les dérives dûes au vent. Aussi une liaison radio avec un PC à Terre permettrait de suivre les paramètres de vol afin d'optimiser les reglages et de les enregistrer. L'installation d'une mini camera nous donnerais la vue comme si l'on était à bord de l'hélico et même envisager de le faire évoluer sans avoir une vue directe sur lui tout en le pilotant à travers un ecran qui afficherait toutes les données de navigation. Le projet existe déja, ce sont les drones qui sont capable de faire ça, mais pourquoi ne pas essayer de donner un peu d'autonomie à notre machine entièrement électrique avec la technologie qui existe aujourd'hui... |
| Objectif |
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| Les paramètres de foncionnement |
La batterie C'est l'organe de vie de la machine. Il nous faut connaitre en permanence son état de santé. Avec deux paramètres Tension et Courant mesurés en temps réels on en déduit la Puissance consommé instantanée par l'ensemble des consommateur électriques à bord de l'hélico. En testant différente configuration de vol et mesurant la Puissance consommée instantannée permet de choisir le moteurs et les pales afin d'en optimiser les performances. I.1 - La Tension Un accu Lipo à 3 éléments à une tension nominale de 11.2v. Suivre la tension permet de connaitre l'état de décharge de l'accu et de prevenir de l'état de tension minimum pour le protéger. I.2 -Le Courant Le moteur brushless et toute l'électronique va consommer du courant. Connaissant la capacité de l'accu, on va pouvoir déterminer l'energie restante en fonction du courant consommé. Suivre l'évolution de la vie de la batterie permet mieux la menager et surtout de savoir où l'on en est de ses reserves d'énergie. Le Rotor principal Organe moteur de la machnie, il nous faut connaitre sa force de traction pour tenir en vol. que l'on peut connaitre avec deux paramètres Vitesse de Rotation et angle de Pas I.3 - La vitesse de rotation Sur un hélico, la vitesse de rotation du rotor doit être constante pour sa stabilité. Il exisent parfois un système intégré au variateur appelés "gouvernor's mode" qui maintien cette vitesse constante. Connaitre W permet de trouver la vitesse optimum fonction du vol de la masse et des types de pale utilisées. I.4 - L'angle de Pas Pour un vol en stationnaire il faut donner une inclinaison à la pale, c'est l'incidence. Cet angle a est le paramètre principal à regler pour faire voler une aile. Une incidence p de la pale face au déplacement d'air créé par sa vitesse de rotation W donne la Portance. Chaque pale à ses caractéristiques propres. En fonction du couple (W,p) on pourra déterminer le point de portance maximum et choisir un point de fonctionnement pour reduire au minimum la trainée. L'électronique de communication Du côté Hélico, un microcontrolleur se chargera de la mise en forme des info et de les transmettre à un module d'emission. Une portée de 300 mètres en direct serai confortable. Du côté PC la collecte des informations, le traitement et la mise en page peut se faire avec tout système d'exploitation. I.5 - Le cerveau La collecte des informations se fera autour d'un microcontrolleur. Un PIC est ce qu'il y a de plus rapide et leger à transporter. Il comporte des entrées logiques et analogiques pour la collecte d'informations et les envoyer vers la Terre. I.6 - La liaison Air - Sol Pour faire communiquer notre electronique volante et un PC au sol, une liaison de données est a mettre en place. Elle peut etre WiFi Serie ou autre. |
| La Navigation inertielle |
Le plus difficile dans le vol en hélico c'est de le maintenir en vol stationnaire. Passé cette figure, maitriser le stationnaire face à soi et une deuxième etape aussi difficile. Les composant d'aujourd'hui nous permettent de mesurer les mouvements. Connaissant la valeur en temps réelle des mouvement du centre de gravité par rapport à une référence fixe qui est la Terre, on peut controler les mouvements de l'hélico II.1 - L'inclinaison en roulis et tangage On trouve dans le commerce des gyroscopes performants. Ils sont très petits et détectent la moindre variation de rotation. Un microcontrolleur lisant les informations de 2 gyros qui mesurent les inclinaisons sur les axes de roulis et de tangage permet de maintenir le disque que produit les pales en rotation du rotor principal totalement horizontal. Cette fonction limite les grandes inclinaisons en croisière et corrige les rafales de vent. II.2 - L'accélération sur le plan En complément des gyroscopes il nous faut des acceleromètres sur les axes X et Y du plan horizontal dans lequel evolue l'hélico. Les gyro n'ont qu'une fonction stabilisatrice de l'inclinaison du rotor, les acceleromètres corrigent les glissements dans le plan horizontal et permette de controler la vitesse de déplacement en translation. II.3 - Le PA Le Pilote automatique programmé dans un microcontrolleur gère la trajectoire en 2D du vol de l'hélico. Le maintien du vol stationnaire et du vol en translation en ligne droite ou en courbe peut se faire sans aucune correction de trajectoire. |
| Les Paramètres de navigation |
Pour que l'hélico soit autonome dans son environnement et qu'il maitrise la troisième dimension il lui faut des informations supplémentaire III.1 - La hauteur L'helico par sa petite taille vole proche du sol. Un radiosonde permettrait de connaître sa hauteur. La mesure peut se faire par la mesure du temps d'un echo ultrason refléchit par la surface du sol. Le microcontrolleur se chargeant de cette tache, par action sur le pas, il peut verrouiller la hauteur pour maintenir un vol stationnnaire ou en translation sur un plan horizontal . Un atterrissage automatique en douceur peut etre programmé. III.2 - L'altitude Sorti de l'effet de sol et de la précision en hauteur de la radiosonde, la mesure de la pression atmospherique par une sonde barometrique pourra prendre. Après calibration de celle-ci par la radiosonde, la reference de hauteur permettra à l'hélico de monter beaucoup plus haut. Cette information sera utiliser dans le PA et retransmise au sol pour le suivi des paramètres de navigation . III.3 - Le cap Un capteur de flux magnetique appellé "vanne de flux" donne des informations de direction par rapport au Nord magnétique. Cette information permet de maintenir l'hélico dans une direction constante en complément d'un gyro avec "heading lock" qui stabilise l'anticouple. III.4 - La position GPS Les capteurs GPS se font très petit et très legers. La position en Latitude/Longitude donne le complément indispensable à la navigatin de l'hélico. La précision à quelques mètres que donne le GPS est suffisante pour naviguer dans un espace sans obstacles comme un terrain de modelisme. La position GPS couplée aux informations précédentes affine la precision dans le positionnement dans l'espace. III.5 - Le Radar Des capteurs de proximité hyperfréquence ou ultrasonique crée une enveloppe de protection pendant le vol de l'hélico contre les obstacles pendant sa translation. On peut alors imaginer l'hélico traverser une forêt en slalomant entre les arbres sans action sur la télécommande. Ainsi equipé d'un PA (pilote automatique) et dun FMS (Flight Management System) l'hélico pourra faire des prises de vue aerienne avec maintien de position dans l'espace. Le FMS se chargera de guider l'hélico sur une trajectoire programmée ou commandée depuis le sol et son PA le controllera dans l'atmosphère. |