Indirizzo articolo originale:
https://www.baronerosso.it/modellismo_articoli/show/589/protometer.html

ProtoMeter
Un interessante circuito per monitorizzare i parametri di funzionamento dei motori elettrici



Descrizione
Il ProtoMeter nasce dall'idea di realizzare un circuito per misurare il numero di giri di eliche per aerei ed elicotteri e si trasforma in poco tempo in un utile strumento per il modellista che al campo volo vuole misurare alcuni parametri del proprio modello. L'architettura hardware molto duttile permette con la sola modifica del software interno di poter trasformare il ProtoMeter in un valido strumento di telemetria, di analisi dei parametri di volo, ed anche in centrale di controllo per modelli.

Funzioni Disponibili
Tramite la tastiera multi-funzionale a 6 tasti è possibile selezionare le 9 funzioni per ora disponibili nel ProtoMeter. Premendo i tasti Su e Giù potrete visualizzare i seguenti menù:

 




 

 

 




 

 

 


Ogni funzione è raggiungibile tramite tasti su e giu, ed in alcune è possibile selezionare un sub-menù tramite tasti dx ed sx.



Costruzione
A breve provvederò a rendere disponibile un circuito stampato, nel frattempo è possibile sopperire alla realizzazione con la tecnica del filato e basetta millefori, si sono solo alcui punti dove bisogna prestare particolare cura, ad esempio nei pressi del quarzo del ucontrollore e del fototransistor accorciando il più possibile i collegamenti. Il collegamento del display al circuito può essere fatto saldando una piattina di fili (es. una porzione di quella che collega i floppy disk dei computer avendo cura nel collegare l'esatta sequenza del display ai piedini del microcontrollore.

Blocchi funzionali
Il cuore del ProtoMeter è un microcontrollore della famiglia Atmel serie ATMEGA32, dotato di 32Kbyte di memoria flash per contenere il programma e di 2Kbyte di memoria Ram per i dati volatili oltre ad una EEProm da 1Kbyte per memorizzare i dati permanenti.Un convertirore A/D a 10Bit ad 8 canali oltre a 1 timer a 16Bit e 2 a 8Bit.

Attorno a questo uC si trovano:


Il display per costruzione viene dato completo di una cornice di plastica che può deve essere fissata ad un supporto in modo da permettere ai contatti di effettuare una pressione sul display pena l'impossibilità di funzionamento.
Il tutto può essere alimentato da 4 batterie di tipo non ricaricabile oppure da almeno 6 elementi ricaricabili di tipo Nicd o NiMh, oppure da alimentatore/adattatore 9-12Vcc il ProtoMeter provvederà e monitorarne la tensione.
Per quanto riguarda i connettori d'uscita potrete utilizzare comuni boccole per alimentatore a cui potrete collegare dei connettori a banana, è consigliabile utilizzarne 3 uno per la tensione uno per la corrente ed uno per la massa comune, in questo modo potrete con soli 3 fili controllare sia corrente che tensione. Il ProtoMeter non è dotato di shunt interno perchè è possibile utilizzarne uno calibrato ed esteno al misuratore o addiritura sul modello stesso, o in alternativa utilizzare il metodo dello shunt su filo che permette di ottimizzare le misure di corrente.

La testina IR può essere montata frontalmente ed è necessario inclinare leggermente il led TX e RX in modo da formare una V (vedi foto Testina IR) in modo che il punto di incontro si trovi a circa 2/3 cm dala base dei led in questo modo potrete ottenere una ristanza di rilevamento utile intorno ai 4/5cm il tutto è fortemente legato al tipo di emettitore e ricevitore usato e dal bersaglio che si va a misurare, il mio consiglio è quello di effettuare delle prove sul campo per ottimizzare l'inclinazione e massimizzare la distanza di rilevazione.

Programmazione
Inserire all'interno il firmware sviluppato è molto semplice e basta dotarsi di un semplice programmatore per porta parallela e del software entrambi reperibili all'indirizzo www.lancos.com e completamente gratuiti.
Sto però vagliando la possibilità di caricare all'interno del controllore un BOOTLOADER che permetterebbe di aggiornare il firmware sviluppato tramite semplice connessione seriale e senza dover ricorrere a programmatori vari.
Per ora la versione di firmware sviluppato permette di misurare Tensione/Corrente/Potenza e velocità di rotazione con divisore programmabile da 1 a 8, la misura della temperatura è gia disponibile ma non ancora testata. La funzione telemetria non è ancora disponibile.

Utilizzo
All'accensione il ProtoMeter visualizzerà una schermata con i logo del progetto, e dopo qualche secondo scomparendo lascerà posto alla prima schermata disponibile.
Premendo i tasti Su e Giù è possibile scorrere tutte le schermate, ci si potrà soffermare su quella desiderata, a questo punto lo strumento sarà già pronto alla misurazione scelta; se all'interno della funzione sarà possibile selezionare parametri, questi saranno modificabili premendo i tasti destra (DX) e sinistra (SX), mentre con il tasto funzione laterale destro potrete in ogni momento resettare i valori max e min misurati riportati a destra e sinistra del valore corrente. (vedi foto display).
Con i prossimi aggiornamenti del firmware sarà possibile registrare nella memoria non volatile i valori misurati sul campo per poi poterli visualizzare e scaricare tramite presa Rs232 nel vostro pc o palmare, se invece siete in laboratorio e volete monitorare in tempo reale i dati provenienti dal ProtoMeter potrete collegarlo direttamente con un cavo null modem al vostro pc e tramite l'utilizzo di un semplice terminale seriale potrete registrare in tempo reale i dati letti.
Nel caso vogliate avere un vero e proprio laboratorio potrete utilizzare il software per PC Modelmeter e utilizzabile per monitorare con efficienti cruscotti i dati in tempo reale effettuati sulla misurazione in atto.
A breve sarà disponibile un software per il controllo e la gestione del ProtoMeter che permetterà di visualizzare i grafici di andamento in tempo reale dei valori misurati e anche di scaricare i valori misurati e registrati in EEPROM, oltre che a cambiare alcuni parametri di funzionamento.

Sviluppi futuri
Vista la potenzialità dell'architettura e del linguaggio di programmazione sarà possibile incrementare le funzioni del ProtoMeter, sono infatti già allo studio nuove funzioni:
  • il Telemetry Screen, testing del progetto ProtoWData, che sfruttando l'architettura del ProtoMeter darà la possibilità di misurare alcuni parametri di volo su modello e trasferirli tramite collegamento wireless 433MHz al ProtoMeter.
  • Memory Dump, possibilità di registrare delle misurazioni e poi poterle scaricare sul pc tramite la porta Rs232.
  • Possibilità di cambiare i settaggi e i parametri di comunicazione del ProtoMeter direttamente dal Menu Settings.
  • Test Servo con possibilità di funzioni test continuo e movimento manuale, con il controllo della corrente assorbita durante le fasi di movimento.
Conclusioni
Il ProtoMeter può dirsi uno strumento per modellisti esigenti ma anche un semplice ed efficace progetto che può essere riadattato a diversi usi modellistici, semplicemente sviluppando un appropriato firmware interno.Bastano poche nozioni di programmazione per poter sfruttare al massimo questa struttura hardware, infatti grazie al linguaggio di programmazione C ed al corredo di compilatore C Freeware Winavr è possibile utilizzare il ProtoMeter per molteplici utilizzi, magari aggiungendo delle altre periferiche o arricchendolo con altra elettronica.

Firmware
- V1.3.12xii5
Introdotto nella schermata ClockMeter in calendario GG/MM/AAAA e giorno della settimana (non disp. controllo anno bisestile).
Modifica della modalità di introduzione data e ora tramite tasti di navigazione.
Aggiunta possibilità di mettere in pausa il Timer conto alla rovescia.
Registrazione su EEPROM interna di circa 30 valori istantanei comprensivi di data e ora. Introdotta schermata Download per lo scarico della memoria EEPROM tramite RS232.
Ottimizzazione del software e delle routine di composizione delle schermate.
- V1.2.15xi5
Introdotto schermata ClockMeter orologio 24H (calendario perpetuo di prossima attivazione).
Introdotto schermata TimerMeter conto alla rovescia programmabile da 1min a 23ore59min con allarme di fine conteggio.
Migliorata la gestione tastiera (introdotta autoripetizione tasti).
Introdotto un buzzer per la segnalazione acustica di eventi.
Risolto Bug retro-illuminazione (il tempo di accensione è calcolato dall'ultima pressione di un tasto).
Ottimizzazione del software per la gestione di 3 Timer integrati.
- V1.1.26x5
Introdotto schermata PowerMeter per la misura istantanea della potenza (prevede la misura contemporanea di corrente e tensione).
Modificata la schermata PowerMeter (premendo i tasti frecce DX SX è ora possibile selezionare il SubMenu 0 o 1 dove sono visualizzati o i valori Min-Max di potenza o i valori istantanei di tensione e corrente).
Migliorato la gestione tastiera (Risponde più velocemente alla pressione tasti).
Migliorato gestione conversione A/D (ogni valore visualizzato è mediato su 8 campionamenti).
Modificata Schemata Settings (ora è possibile vedere il livello in volt della sorgente di alimentazione).
Modificata Schermata Setting (premendo i tasti frecce DX Sx è ora possibile selezionare il SubMenu 0 o 1).
Introdotto il codice per poter comandare la retro illuminazione del display (vedi. modifica schema Base V1.2).
Introdotto nella finestra Setting/Submenu1 la versione del FW e HW necessari ad usufruire di tutte le funzionalità implementate.
- V1.0.00a5
Prima release pubblica.

Hardware
-V1.3.hw6
Versione aggiornata degli schemi elettrici completi per la realizzazione del ProtoMeter, questa versione richiede il firmware ver. 1.2.15xi5 o superiore.
Introdotto l'Hardware per la connessione bidirezionale wireless su 433MHz tramite modulo embedded 10CH.
Aggiornamento e schemi per permettere la disposizione PCB su due strati a "panino"
PCB 80x140mm a doppia faccia per la mainboad e singola faccia per display/keyboard.
- V1.2.hw5
Versione aggiornata degli schemi eletrici completi per la realizzazione del ProtoMeter, questa versione richiede il firmware ver. 1.2.15xi5 o superiore.
Introdotto l'Hardware per il controllo servo, timer e orologio datario.
Miglioramenti e protezioni nella sezione analogica.
- V1.0.1hw5
Schemi completi per la realizzazione del ProtoMeter e di tutti le sue periferiche.
- V1.0.ahw5
Versione alfa dell'hardware con solo alcune schematizzazioni di base



File:

Schema elettrico e Firmware


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.



Indirizzo articolo originale:
https://www.baronerosso.it/modellismo_articoli/show/589/protometer.html