Aggiornamento: Nuovo Firmware 1.1C (06/09/2004)
Modifiche rispetto alla 1.1
1) in qualche caso, in particolare con regolatore Brushless, il pic si pianta all'acensione e/o sprogramma l'eeprom... Questo mi è stato riferito, ma non mi è personalmente (nonostante in numeri costruiti) mai capitato. Mi è però stato mandato un esemplare che si era effettivamente sprogrammato.
Pertanto ho attivato il watchdog, aggiunto qualche controllo ulteriore e indurita la possibilità di entrare in fase di programmazione dell'EEprom involontariamente.
2) ho aggiunto dati di default (se usato il diodo consigliato) sull'EEprom, in modo da non essere obbligati alla programmazione delle soglie a fine montaggio.
Con un po' di fortuna, l'errore per 2-3 celle è di 60-100mV, quindi ben più che accettabili e comunque precisione migliore di alcuni regolatori commerciali che mi sono capitati per le mani...
Rimane possibile comunque riprogrammarlo con la solita procedura.

Inoltre ci sono altri parametri che influiscono sulla soglia di intervento:

1. Le celle LiPoly, normalmente, hanno resistenza interna normalmente più alta delle NiCd e pertanto la tensione sotto carico crolla. In applicazioni limite con forti correnti richieste dalle batterie, è possibile che le celle pur essendo perfettamente cariche, arrivino rapidamente alla soglia "critica" pur non essendo scariche. Nel momento in cui la potenza si riduce, la tensione risale. Questo genera problemi se il cutoff del regolatore (anche se espressamente per LiPoly), riduce potenza: anche con batteria carica, non si può richiedere tutta la potenza, causa intervento del regolatore. Nei regolatori programmabili di ultima generazione, è possibile scegliere soglie diverse e quindi abbassare tale soglia per evitare il problema della riduzione anticipata di potenza. Questo però comporta il pericolo di ritrovarsi con la batteria veramente sotto la tensione critica dopo un minimo di utilizzo.
   Es: su un modello 3d, è necessario utilizzare tutto la modulazione possibile della potenza. Quindi occorre richiedere forti correnti per alcune manovre mentre per semplice volo di crociera, riassetto, allineamento alla pista o altre manovre, la richiesta di corrente è esigua. Questo comporta la necessità di abbassare la tensione di soglia del cutoff del regolatore, consentendo di usare il modello in hovering e accelerazioni esasperate. Man mano che la batteria si scarica, il pollice involontariamente tende a dare sempre più gas, senza che il pilota se ne renda conto, proprio per compensare il calo di tensione delle celle. Se poi, il pilota decide di fare qualche "passeggiata", si trova a dare molto gas per compensare la tensione oramai in posizione critica. Il cutoff non interviene quando dovrebbe e la batteria subisce uno stress. Nonostante questa combinazione sia rara per un pilota 3d, non è impossibile... Perché per 1 minuto di volo in più, rischiare una costosa batteria?
   In particolare questa situazione si verifica quando si collauda un nuovo modello, nuova motorizzazione e/o batteria, dove occorrono alcuni voli per capire il normale range di utilizzo.

2. La temperatura
   Tipicamente, la resistenza interna è inversamente proporzionale alla temperatura. In campi all'aperto, in giornate molto fredde, se la celle non sono tenute al caldo (20-25°C), la resistenza interna è molto elevata, tanto da far scendere sensibilmente la tensione sotto carico anche con una scarica di pochi C. Con temperature inferiori ai 10°C il problema è particolarmente sentito, tanto da rendere difficoltoso il volo di un modello che, in normali condizioni, ha rapporto peso/potenza inferiore a 1.
   Il cutoff del regolatore, spesso taglia o riduce ulteriormente potenza, rendendo di fatto inutilizzabile la batteria a basse temperature.

Come funziona
Il LiPoly Monitor, avvisa con il lampeggio del LED ad alta luminosità incorporato, quando la tensione scende la tensione "critica".
Senza effettuare alcun intervento sull'erogazione di potenza, non sorge il panico del calo di potenza inaspettato e consente un rientro in tutta tranquillità.
Inoltre, con temperature basse, il decollo del modello, non viene aggravato dal cutoff del regolatore, ma semplicemente dal lampeggio del Led... Dopo poche decine di secondi di "gas", la batteria tende a scaldare velocemente, portando il pacco a una temperatura più confortevole e riacquistando quindi la capacità di erogare corrente. Pertanto la potenza istantanea aumenta progressivamente fino a stabilizzarsi entro alcune decine di secondi.
Se il LiPoly Monitor al decollo lampeggia, mano a mano che la potenza disponibile sale, il LiPoly Monitor riduce il lampeggio, per cessare completamente dopo poco.

Il dispositivo viene collegato in parallelo alla batteria, per comodità sui cavi del regolatore.
Il LiPoly Monitor, è protetto contro l'inversione di polarità, quindi non si corre il rischio di seccanti guanti. Attenzione però: se il LiPoly Monitor è collegato in parallelo al regolatore, e si inverte la polarità della batteria, il LiPoly monitor, non subisce danni, ma non è così per il regolatore che normalmente salta con rapidità.

All'accensione del sistema o al collegamento della batteria, il LiPoly Monitor accende il Led per 1 secondo (indicando l'accensione).
Il Led rimane spento per 2 secondi, durante il quale il LiPoly Monitor effettua l'autodetect del numero di celle collegate. Tale rilevazione viene segnalata da un corrispondente numero di lampeggi (1 lampeggio = 1 cella, 4 lampeggi = 4 celle).
E' buona norma controllare il numero di lampeggi, per verificare che il numero di celle rilevate sia veritiero. Questo per accertarsi che la batteria sia in buono stato, senza celle difettose e per essere certi che le soglie di intervento vengano settate correttamente.

Durante il funzionamento normale, il LiPoly Monitor, non lampeggia.
Appena la tensione scende sotto i 3V per cella, inizia un lento lampeggio, segnalando la riserva.
Continuando ad abusare delle celle, la tensione continua a scendere e il lampeggio diventa progressivamente più intenso. Ci sono 10 livelli di lampeggio. Il lampeggio al 10° livello, è da considerarsi come situazione grave e occorre ridurre la corrente immediatamente (tensione sotto i 2,5V per cella circa sotto carico).

Il LiPoly Monitor è in grado di funzionare con un numero di celle LiPoly fra 1 e 4.
Il peso è di appena 1,4gr con i cavi.
Inoltre è dotato di un circuito a corrente costante per pilotare il Led, in modo da avere un'intensità luminosa costante ed indipendente dal numero di celle.
Non è garantito il funzionamento del circuito sotto i 2,5V complessivi.

Caso particolare riguarda il funzionamento con una sola cella (pacco 1SxP).
A 2,5V non corrisponde la frequenza massima di lampeggio (sono garantite solo 3-5 frequenze di lampeggio) e il circuito a corrente costante per il Led non riesce ad alimentare correttamente il Led, portando anche ad una riduzione della luminosità.
Pertanto, con una sola cella, al primo avvertimento cercare di recuperare il modello appena possibile.

1. valori di soglia per la determinazione delle celle (con relativi trigger).
2. valori di soglia per la determinazione di celle scariche (con relativi trigger).

Perché e come funziona la taratura
Anche se il circuito è molto semplice, le tolleranze dei componenti pesano molto sull'affidabilità dell'allarme e del riconoscimento del numero di celle. Come detto sopra, le tabelle sono state ricavate campionando alcuni zener dello stesso modello, ma di partite anche diverse, per determinare la curva caratteristica e quindi calcolare i valori delle tabelle. Seppure, la curva segua all'incirca lo stesso andamento, anche fra due diodi della stessa partita, capita che qualche curva presenti un offset elevato. Per esempio, mettiamo caso che con 10mA, su un diodo si rilevino 2,65V, mentre per la stessa corrente, e nonostante la stessa forma di curva caratteristica, il secondo diodo limita a 2,55.
Tali valori sono comunque compresi nelle tolleranze del componente. Ma una differenza di 100mV su 2,65V, equivale ad una differenza di alimentazione e quindi di misurazioni da parte del PIC di oltre il 3,7%. Se oltre a questo si aggiungono le tolleranza degli altri componenti, nei peggiori dei casi, si possono ottenere errori del 8-10%
Il 10%, è un po' troppo, anche perché con il 10% di tolleranza, diventa impossibile capire con affidabilità se si lavora con 2 celle belle cariche o con 3 scariche!!!
Per questo sono stato costretto ad adottare le seguenti precauzioni:

• le resistenze R5 ed R6, con tolleranze di massimo 1% (che vuol dire nel peggiore dei casi +1% una, -1% l'altra, = 2%)
• tabelle personalizzabili

Tarare il LiPoly Monitor v1.1
Per una buona taratura, occorre disporre di un Voltmetro (meglio se digitale) e di un alimentatore variabile che sia in grado di fornire tensione fra 2,5 e 17V. Sembra una taratura lunga e complessa, ma si può fare in meno di un minuto.

1. Collegare il Voltmetro all'alimentatore e portare la tensione a 5,95-6V.
2. Preparare un piccolo utensile di metallo o altro materiale conduttore che abbia una punta di 1,5-2,5 mm
3. Alimentare il circuito e quando inizia il triplo lampeggio ciclico, cortocircuitare e tenere cortocircuitato i pin 7 ed 8 del PIC (vedi Punto "T", vicino ad R3 ed R6)
4. Quando il Led rimane permanentemente acceso, la taratura è terminata. Spegnere il circuito e rimuovere il corto circuito.

5. Portare l'alimentatore a 4,19-4,20 Volt precisi, accendere il Monitor e verificare che, dopo il primo lungo lampo, lampeggi una sola volta ulteriore.
6. Portare l'alimentatore a 8,39-8,40 Volt precisi, accendere il Monitor e verificare che, dopo il primo lungo lampo, lampeggi due sole volte ulteriori.
7. Portare l'alimentatore a 12,59-12,6 Volt precisi, accendere il Monitor e verificare che, dopo il primo lungo lampo, lampeggi tre sole volte ulteriori.
8. Portare l'alimentatore a 16,79-16,8 Volt precisi, accendere il Monitor e verificare che, dopo il primo lungo lampo, lampeggi quattro sole volte ulteriori.

9. Portare a circa 4V l'alimentatore, accendere il monitor e abbassare molto lentamente la tensione fino a che il Led inizia a lampeggiare. L'inizio lampeggio deve essere compreso fra 2,91 e 3,09V.
10. Portare a circa 8V l'alimentatore, accendere il monitor e abbassare molto lentamente la tensione fino a che il Led inizia a lampeggiare. L'inizio lampeggio deve essere compreso fra 5,82 e 6,18V.
11. Portare a circa 12V l'alimentatore, accendere il monitor e abbassare molto lentamente la tensione fino a che il Led inizia a lampeggiare. L'inizio lampeggio deve essere compreso fra 8,73 e 9,27V.
12. Portare a circa 16V l'alimentatore, accendere il monitor e abbassare molto lentamente la tensione fino a che il Led inizia a lampeggiare. L'inizio lampeggio deve essere compreso fra 11,64 e 12,36V.

Realizzazione
La realizzazione, non è particolarmente critica, anche se il circuito stampato richiede attenzione e il montaggio dei componenti SMD implica mano ferma.
Utilizzare un saldatore di potenza modesta (max 30W) ed evitare di soffermarsi per più di 2 secondi sui componenti. I transistor, in particolare, temono molto il saldatore.
Il Led è preferibile montarlo dal lato opposto al resto dei componenti, così da avere il led appoggiato su una superficie completamente liscia. Questo risulta utile, se si vuole fissar e il circuito all'interno di una fusoliera anche spessa (di balsa) con biadisivo e facendo un semplice foro da 5mm per la fuoriuscita del Led.

Programmazione PIC
Il PIC, va programmato prima di procedere al montaggio. Qualunque programmatore che supporti ufficialmente tale chip, dovrebbe andare bene.
Il file .hex contiene tutto il firmware e la mappatura per i fuse bits e la EEProm.
Se il vostro programmatore non legge i fuse bits e dovete selezionarli manualmente questo è quanto:

Code Protect = ON
Code Protect Data = OFF
Brown Out Detect = OFF
Master Clear Enable = OFF
WatchDog = OFF
Power Up Timer = ON
Oscillatore = Interno, no ClockOut (GP4 free)

Versione con Buzzer Se volate sempre con il sole pieno e il Led non si vede benissimo, potete montare un Buzzer al posto del Led. Il Buzzer ideale è l'Art. 10/00037-00 disponibile da ELCART. Tale Buzzer è uno dei pochi che copre tutto il range di funzionamento richiesto (2-17V), mantenendo però un peso basso (2 gr. di buzzer circa) nonostante le generose dimensioni. Il circuito è studiato per ospitarlo direttamente... o meglio il buzzer ospita il circuito (viste le proporzioni). Basta inserire il positivo (+) del buzzer nel Foro "+" dove va inserito anche l'alimentazione e il negativo (-) nel pin del Led vicino ad R2 e Q2. In questo modo, si ha un passo identico a quello del buzzer e il circuito non ha ingombri ulteriori. Il circuito a corrente costante, in questo caso, serve solamente a limitare i picchi di corrente con 4 celle, in quanto il buzzer consuma normalmente meno. Proprio per questa mancanza di limitazione costante, la pressione sonora della nota emessa è funzione della tensione di alimentazione, con una cella, il segnale acustico è relativamente modesto e su modelli rumorosi, o lontani o con rumore ambiente non trascurabile, potrebbe essere inudibile (meglio il Led o entrambi :P).

All'interno del file trovate le due etichette (per la versione a Led e per quella con buzzer) che potete realizzare con carta adesiva e proteggere con del semplice nastro scotch trasparente.

Per chi fosse interessato al circuito finito e pronto all'uso puo' contattarmi al seguente indirizzo anfarol@tiscali.it oppure rivolgersi a www.flynow.it.

Buon divertimento e buoni voli !!!

 
File:

File con la dcoumentazione, hex per la programmazione e master dello stampato

Nuovo Firmware 1.1C

Nota Importante:
L'autore non si assume nessuna responsabilità per eventuali danni, diretti o indiretti, che dovessero verificarsi come conseguenza dell'utilizzo del presente circuito.