Besoin d'aide alimentation et branchements entre différents composants

Bonjour à tous, pour que vous puissiez répondre à mes questions, je vais devoir vous expliquer le but du projet. Je vais essayer de ne mettre que les informations nécessaires à votre compréhension pour que ça ne dure pas trop longtemps :slight_smile:

Avec des amis, nous participons à un projet nommé CanSat. Le but est de construire un mini-satellite de la taille d'une canette de 33cl. Elle ne peut excéder 115mm x 66mm. Cette canette sera envoyée à 1km d'altitude à l'aide d'une fusée, une fois l'altitude atteinte, la canette sera larguée et entamera une chute qui sera ralentit à l'aide d'un parapente. Durant sa chute, la canette devra accomplir 2 missions, une primaire qui consiste à relever des données atmosphériques telles que la pression, la température et l'altitude. Et une mission secondaire au choix de chaque équipe. La notre consiste à faire atterrir notre canette dans une zone préalablement déterminée. Pour tout cela, nous utilisons arduino. Voici une liste du matériel que nous utiliserons pour les deux missions :
-Une carte Feather M0 Express
-Un servomoteur FS90R à rotation continue -Un lecteur de carte micro SD
-Une carte micro SD
-Un capteur BMP280 (pression et température)
-Un capteur TMP36 (température)
-Un adaptateur de tension
-Une carte GPS
-Un accéléromètre (pas certains)
-Une petite antenne reliée à la carte GPS
-Une pile

Comme vous pouvez le constater, il y a beaucoup de composants pour un petit volume...
Maintenant que vous voyez en gros de quoi je parle, voici plus précisément notre problème ;

Notre canette doit pouvoir être "autonome", c'est-à-dire qu'elle doit être alimentée par une pile qui sera insérée dans la canette. Selon les directives du projet, tout le système arduino doit pouvoir être alimentée pendant au moins 4 heures. Mais nous avons rencontré quelques problèmes. Je m'explique : notre carte Feather M0 Express fournit une tension de 3,3V, or, notre servomoteur et notre carte GPS fonctionne avec une tension de 5V. Le reste des composants fonctionne avec une tension de 3,3V. Donc nous avons un problème seulement avec ces 2 composants (est-ce que malgré la différence de tension, le servomoteur et la carte GPS ne pourraient-ils tout de même pas être alimentés par la carte ?). C'est pour cela que nous avons acheté un adaptateur de tension VMA402. Nous devons donc connecter ces deux composants à notre carte Feather M0 Express par l'intermédiaire de cet adaptateur. Mais nous n'avons aucune idée de comment. De plus, les organisateurs nous fournissent une pile lithium de 3,7V, mais nous ne savons pas si cette dernière sera suffisante pour alimenter le tout pendant 4 heures. Comme vous avez aussi pu le voir, nous avons besoin d'un lecteur de carte micro SD car nous devons récoltée les données obtenues par les capteurs dans une carte micro SD que nous récupèrerons après le vol. Ceci nous permettra d'analyser les données. Nous avons donc acheté un lecteur. Maintenant, nous ne savons pas dutout comment nous devons relier le tout ensemble. Quel pin est relié auquel, etc. Le problème est que nous n'avons que 16 ans et que nous n'avons aucune expérience dans tout ce qui touche aux branchements, etc. Nous avions tout le temps de nous renseigner avant, mais un changement de dernière minute nous met dans une telle situation alors qu'il ne nous reste plus que 2 semaines pour avoir fini tout le système.

Si quelqu'un s'y connait dans ce domaine et qu'il veut bien passer du temps à nous expliquer comment est-ce que nous devons réaliser les branchements entre les différents composants, nous serons extrêmement reconnaissant !

Voici les liens :
Servomoteur : https://www.robotshop.com/be/fr/servomoteur-micro-9g-rotation-continue.html?utm_source=google&utm_medium=surfaces&utm_campaign=surfaces_across_google_befr&gclid=Cj0KCQjwrsGCBhD1ARIsALILBYp2hfg8Uhiagb1sUwwfjE-gxive0lAOWTL-qTobtiBWlVyJzxuI2IYaAlC6EALw_wcB
Carte GPS : https://www.reichelt.com/be/fr/cartes-de-d-veloppement-carte-d-extension-gps-mtk3339-debo-gps-p235482.html?&nbc=1
Adaptateur de tension : Module Step-up DC-DC tension LM2577
lecteur carte micro SD : Cdiscount

les organisateurs nous fournissent une pile lithium de 3,7V

je suppose que c'est une batterie et pas une pile ? Que savez vous sur ces spécifications ?

nous ne savons pas si cette dernière sera suffisante pour alimenter le tout pendant 4 heures

pour cela il faut connaître les spec de la batterie et faire ensuite un bilan de consommation de votre système.

==> Un bon doc à lire sur le site de Henri

Une carte Feather M0 Express

Pourquoi avoir choisi cette carte (CircuitPython ?)

il y a des "Arduinos" avec le lecteur de carte intégré par exemple
pour brancher la carte que vous avez acheté, c'est un "Module SPI" donc il faut trouver les broches SPI de votre Feather M0 Express. Adafruit à un tuto CircuitPython pour l'I2C et le SPI (la majorité des participants au forum utilisent C++ cependant)

certe carte reste également utilisable sous IDE Arduino :

https://wiki.mchobby.be/index.php?title=FEATHER-M0-ArduinoIDE

@J-M-L Effectivement, erreur de ma part, c'est une batterie (voici le lien de celle que nous avons : https://befr.rs-online.com/web/p/speciality-size-rechargeable-batteries/1251266/?cm_mmc=BE-PLA-DS3A--google--PLA_BE_FR_Batteries_%26_Chargers_Whoop--(BE:Whoop!)+Speciality+Size+Rechargeable+Batteries--1251266&matchtype=&aud-826607885227:pla-529413209672&gclid=Cj0KCQjwrsGCBhD1ARIsALILBYoC1aTGkMfukFDFbHusTybWmjQDv9G2sxwUYyAhwDWugkdPYuvo_70aAt4CEALw_wcB&gclsrc=aw.ds)
Nous n'avons pas choisi cette carte. Ce sont les organisateurs du projet qui nous donnent cette carte pour plusieurs raisons : elle est petite (très important car le volume de la canette est très restreint), elle fournit une tension de 3,7V (ce qui est pour la plupart des équipes suffisant), son circuit est compatible avec arduino et python et elle a un time clock intégré (je ne sais pas vraiment ce que cela signifie mais ils disent que c'est important). Nous avons donc depuis le début fonctionné avec cette carte. Mais après s'être rendu compte de la différence de tension d'utilisation, nous nous étions tourné vers une arduino nano qui elle, fonctionne en 5V. Mais le fait qu'elle ait une mémoire flash de 32 kb alors que la Feather M0 Express en a 252 nous a interpellé. Nous avons posé la question si cela était trop peu mais personne ne connait la réponse. Nous avons donc décider de rester sur cette carte et de prendre eu adaptateur de tension.
Merci pour le lien de l'article sur les piles/batteries.
J'imagine que je trouverai facilement sur internet comment faire le bilan de consommation de tout le système ?
@al1fch merci pour les liens.

OK

  • pour la feather, la question c'était plus de savoir si vous comptez programmer en python ou en C++

  • pour la batterie, vous disposez donc de 2000 mAh et la formule (très approximative) de l'autonomie dit que Autonomie batterie en heures = capacité batterie en mAh / courant consommé en mAh

Donc si votre système doit "vivre" 4h, vous devez tirer moins de 500mA par heure et par précaution il faut viser la moitié sans doute pour avoir une bonne marge. (et le régulateur lié à la batterie sur la carte doit être limité aussi de toutes façons)

à noter qu'un servomoteur (votre FS90R), ça consomme beaucoup... 120 mA sous 6V en charge à vide (s'il n'a pas à faire d'efforts pour bouger et va monter jusqu'à 800 mA pour son couple maximum). Son couple max est de 1.5 kg-cm, il en faut pas vous attendre donc à pouvoir exercer une traction "forte" sur les freins (commandes) du parapente.

Pour calculer le courant consommé, soit vous faites la somme de ce qui est consommé par chacun des sous systèmes, soit vous branchez le tout et regardez avec un appareil adéquat combien est consommé en situation réelle.

il y a des articles sur base "Feather" (pas le même que le votre) qui parlent de consommation, cf ici par exemple

Salut,
Moi j’émettrais déjà un doute sur le fait de savoir si ton processeur et différents capteurs tiendront le choc de la propulsion ainsi que de la température et de la pression à cette hauteur …

/* edit : j’ai mal lu enfait, 1km de haut ça devrait tenir le choc */

Le convertisseur LM2577 n’est pas ce qui se fait de mieux. Il va consommer 7mA sur la batterie, et de plus il est énorme (43x30x12mm).
De plus je doute des aptitudes de ces circuits réglables à élever une tension de 3.7V à 5V ou 6V avec un courant suffisant. J’ai déjà essayé avec un MT1308 et un servo, sans grand succès.

Je suggérerais plutôt un FP6293-5V que l’on peut trouver en version 5V ou 6V : Module de convertisseur de tension élévateur 3,5a, 3V 3.3V 3.7V à 5V 6V 9V 12V DC, alimentation électrique | AliExpress
Ses dimensions sont de 24x16x6.2mm, et il consommera seulement 280µA sur la batterie pour ses besoins propres.
L’intérêt d’un circuit non réglable est qu’il est optimisé pour une tension fixe et sera capable de fournir le courant nominal pour cette tension.
L’absence de potentiomètre de réglage est également un atout non négligeable, la fiabilité sera supérieure.

Où brancher l’entrée du convertisseur ? sur la batterie, tout simplement.

mskna17:
Moi j’émettrais déjà un doute sur le fait de savoir si ton processeur et différents capteurs tiendront le choc de la propulsion ainsi que de la température et de la pression à cette hauteur ....

Allons... à 1km du sol (même si vous ne partez pas au niveau de la mer) il n'y aucun souci de température ni de pression.. Vous n'avez jamais fait de rando en montagne ?

L'accélération n'est pas dommageable pour les puces, il faut par contre que tout soit très bien soudé.

Pour revenir à la question:

Branchements:

Pour la batterie on va éviter de passer par le régulateur de la carte pour le 5V, donc vous alimentez en parallèle 2 éléments:

             _________ FEATHER --> 3.3V OUT
Batterie ___/
            \_________ BOOSTER ----> 5V OUT

Vous avez le pinout de votre feather sur le site

Servomoteur FS90R: 5V depuis le booster, pin de signal sur un pin PWM par exemple la 5 (commande entre 700 et 2300 µsec)

lecteur de carte micro SD: commandé en SPI donc sur SCK/MOSI/MISO + une pin de Chip Select (CS), par exemple A5 qui est juste à côté

BMP280 (pression et température). il existe en I2C et SPI. Quel modèle avez vous ?
Si vous l'utilisez en I2C il faut le mettre sur les pins SDA et SCL. Comme elles n'ont pas de pull up intégré sur la carte, il faut rajouter des resistances de 4.7KΩ par exemple en pull up. Alimentation OK en 3.3V normalement.

TMP36 (température). Pourquoi avoir 2 mesures de T° ? alimentation OK en 3.3V, la broche de mesure est analogique, donc connexion sur A1 par exemple

GPS quel modèle ? la plupart sont en mode série. Donc pour profiter du matériel, connexion sur Rx et Tx. Alimentation 5V. Il faudra débrancher le câble du Rx lors du chargement de code.

Accéléromètre quel modèle ? il y en a en SPI ou en port série. A quoi va-t-il servir ? il y a de forte chance de tournoiement du module une fois pendu sous le "parapente" ce qui va générer des perturbations sur la lecture des accélérations

@J-M-L
-Nous utilisons le C++.
-Je vous avoue que je ne m'y connait pas dutout dans ce domaine, je vais donc attendre mes proches pour comprendre tout cela mais c'est très gentil de votre part me donner tant d'informations !
-Pour le servomoteur : au niveau de la tension d'utulisation, il est vrai que c'est une vrai merd° ce moteur ! En tout cas dans notre cas... Pour le couple : Notre canette ne fera que 300g donc ça dvrait encore aller. De plus, nous avons imaginé un système d'engrenage pour tirer les cordes, ces derniers permettront de multiplier le couple, en tout cas nous espérons. Voici le lien de notre site internet, vous pouvez voir de quoi je parle : https://fr.paraprotocansat.ml/post/la-modélisation-une-histoire-d-imagination-et-de-précision
-Merci pour le lien sur la feather, une mine d'infos vos liens !

Pour le même prix et la même surface une Feather M0 Adalogger aurait permis de gagner en encombrement et en fiabilité grâce au lecteur µSD intégré (pas de fils pour le raccorder).

Notez que j'ai lu dans le règlement

Le CanSat doit comporter un système émettant un son audible et puissant (par exemple, un bip, pas de système GPS) pour faciliter sa récupération

==> vous n'avez pas prévu de buzzer. Il semble que le GPS ne soit pas le bienvenu, avez vous validé cela avec l'organisation ? (nécessité pour votre objectif secondaire je suppose)

Le CanSat doit comporter un indicateur visuel (par exemple, une LED) pour montrer que l'appareil est sous tension

==> prévoir une LED + une résistance à piloter (si le Feather n'est pas visible directement)

Le CanSat doit avoir un interrupteur principal facilement accessible

prévoir un interrupteur

=> lisez le cahier des charges, il vous faut des éléments supplémentaires, j'ai vu ça par exemple:

[CDC007]
Pour des raisons de récupération, un temps de vol maximum de 120 secondes est recommandé pour un lancement grâce à une fusée. Si l'on tente un atterrissage dirigé, la durée de vol maximale de 170 secondes est alors recommandée. Pour un lâcher par drone, le temps de vol maximum recommandé est de 20 secondes, 70 secondes pour un atterrissage dirigé.
Altitude de largage
[CDC008]
Lors de la campagne française, l’altitude maximale de largage sera comprise entre 80 m et 150 m par rapport au sol. Cette altitude sera déterminée en fonction des conditions météorologiques.
L’altitude de largage est maintenue constante tout au long de la mise en œuvre.
Vitesse de descente
[CDC009]
Une vitesse de descente comprise entre 8 et 11 m/s est recommandée pour des raisons de récupération. Toutefois, la vitesse de descente de CanSat ne doit pas être inférieure à 5m/s ou supérieure à 12m/s pour des raisons de sécurité. En outre, l'aérodrome ou les conditions météorologiques peuvent déterminer des restrictions sur la vitesse.

==> l’altitude maximale de largage sera comprise entre 80 m et 150 m

Hbachetti : Bonjour, merci pour votre réponse. L’adaptateur de tension que nous utiliserons est le VMA402 et non le LM2577 (même si je pense que ce que vous dites est valable pour celui là aussi). Etes-vous certain que cet adaptateur nous causera des soucis :slight_smile: ? Merci pour le lien, est-ce que cet adaptateur est fiable sachant qu’il vient d’Aliexpress (j’ai l’impression que c’est bizarre ce site) ? Le potentiomètre n’est pas 100% fiable ? Car il peut bouger avec les vibrations ?
Pour répondre à votre second post : il est vrai que c’est nettement plus avantageux ! J’enrage de ne pas l’avoir vu avant… J’ai acheté une deuxième Feather M0 Express car l’autre avait cramé et une fois que je l’ai reçu, elle a miraculeusement refonctionné… Je vais donc peut-être en acheté une car il est vrai qu’au niveau place et branchement, cela nous facilitera bien la tache ! Est-ce que son fonctionnement est identique à la Feather M0 Express ? Y’a-t-il des informations imporantes à connaitre avant d’acheter ce modèle ? Le lecteur de carte micro SD supporte-t-il des cartes de 4Gb ? Désolé si mes questions sont stupides, je ne m’y connais point bien.

J-M-L :
Pour le BMP280 : selon internet, le notre fait les deux : “It has the same specifications but can use either I2C or SPI”. Ils disent aussi qu’on a le choix.
Pour le TMP36 : Nous nous posons la même question. Les organisateurs nous donnent le BMP280 et le TMP36. Or, le BMP nous donne la température et la pression donc nous ne voyons pas vraiment l’utilité d’avoir un autre capteur de température. Mais nous comptons poser la question très bientôt, pour l’instant nous ne l’avons pas encore utilisé mais il se peut que nous devrons tout de même le mettre.

Pour le GPS : nous allons acheter celui-ci : https://www.reichelt.com/be/fr/cartes-de-d-veloppement-carte-d-extension-gps-mtk3339-debo-gps-p235482.html?&nbc=1
Pourquoi devons-nous le débrancher avant de charger le code ?
Pour l’accéléromètre : Je ne l’ai pas dit, mais nous avons toutes ces questions car nous avons changé le but de notre mission il y a quelques jours donc l’idée du système de carte GPS date d’il y a peu. Nous ne savons donc pas grand chose sur le sujet et nous avons vu qu’une autre équipe qui a participé au projet il y a 2 ans avait plus ou moins la même expérience et avait utilisé un accéléromètre. Car ce que je n’ai pas dit aussi, c’est que le réel but de la mission n’est toujours pas à 100% défini : de base, nous voulons faire atterrir la canette à un endroit précis. Donc, grâce à la carte GPS, lorsque nous dépassons la coordonnée voulue, le servomoteur s’active pour tirer sur une corde et rectifie la trajectoire. Dans ce cas, nous pensions qu’on avait besoin d’un acceléromètre (en a-t-on besoin d’un selon vous ?). Si trop de complications il y a, nous pouvons toujours changé le réel objectif et plutôt tester notre parapente avec le système d’engrenage pour tirer les cordes et grâce à la carte GPS, retracer le chemin qu’a fait notre canette. Donc pour conlcure, je ne sais pas si on a réellement besoin d’un accéléromètre…

J-M-L :
Nous sommes Belges, il me semble que les règles ne sont pas strictement les mêmes entre les deux pays :slight_smile: Car justement, chez nous ils préconisaient un système de carte GPS pour permettre de retrouver le CanSat après son atterrissage (nous avons les données sans le CanSat car les données sont envoyées en temps réel sur Terre avec une antenne émettrice et réceptionnées par une antenne Yagi construite par nos soins).
Pour la lumière : je n’ai pas vu cela dans les directives du concours chez nous, maintenant, rien ne nous empêche de faire en sorte que la carte soit visible.
Pour l’interrupteur : tout est prévu pour ça, nous en avons déjà un et le code est déjà fait. Par contre au niveau des branchements, je ne sais pas trop comment le faire… Voici celui que nous avons : AL.MO78 - Electricité & Eclairage - Achat en ligne Belgique - Magasin Bruxelles Vous ne le voyez pas, mais il a 6 petits pins.
Encore une fois, les directives ne sont pas tout à fait les mêmes entre les deux pays.

OK

je ne connais pas les "AL.MO78" et comme il n'y a pas de doc technique sur le site, impossible à dire
il faut tester les continuités avec un multimètre pour voir quelles pins sont mises en relation lors du basculement de l'interrupteur

Notez que l'accélération forte / les vibrations au lancement (si pas lâché depuis un drone) peut faire basculer certains interrupteurs. Donc vraiment tester que ce soit fiable, ce serait ballot que l'alimentation s'éteigne au décollage...

Pour le GPS: celui que vous montrez est un GPS qui émet ses données sur un port série (UART). La carte que vous avez dispose d'un port série matériel sur les pins Rx et Tx mais ces pins sont aussi utilisées (à vérifier) par le port USB de chargement du code.

Il ne devrait pas y avoir trop de problème car il est assez difficile à allumer. Mais il va tout de même falloir vérifier car la fusée a une accélération de 11g.
D'ailleurs, c'était une de mes question. J'ai vu que la carte GPS doit être attachée au pins Rx et Tx. Or, pour émettre nos données, nous avons une antenne reliée à une carte émettrice qui est elle même liée à ces pins. Mais nous n'en avons que un de chaque. Pareil pour les pins gnd, il n'y en a que 2 et nous en avons besoin de plus je pense. Avez-vous une solution à ce problème ?

Quel composant (vous n’en avez pas parlé) avez vous pour l’émission radio ?
Certains sont en SPI, d’autres en série.

Si c’est le mode série vous devrez prendre il faudra bidouiller un peu pour créer un nouveau port série, le Feather M0 dispose (de mémoire) de six confirmations SERCOM que l’on peut associer à des pins, c’est comme cela que vous avez l’ UART, le SPI et l’I2C. Il faudra en configurer donc un autre en disant que les pins x et y forment un nouveau port série. Cf cet article d’adafruit

(D’ailleurs j’ai sans doute dit une bêtise avant, le port usb doit être séparé des pins 0 et 1 qui sont Serial1 donc pas besoin de débrancher).

Pour pouvoir émettre nos données en temps réel, nous utilisons les (car il y a l'émetteur et le receveur + un fil servant d'émetteur lié à l'émetteur) RFM69HCW tranceiver radio : https://www.distrelec.be/en/rfm69hcw-radiofruit-433-mhz-radio-transceiver-breakout-adafruit-3071/p/30139116?channel=b2c&price_gs=10.89&source=googleps&ext_cid=shgooaqnlen-na&kw={keyword}&ext_cid=shgooaqbeen-P-CSS-Shopping-BEEN-MainCampaign&prid=30139116&gclid=Cj0KCQjwrsGCBhD1ARIsALILBYpoo4fZXRAxsxSSyHUxol4XScv9Pu2kfGGc-ZFm-25V9jEG7q0q1lgaAvlpEALw_wcB
Je n'ai pas bien compris ce que voulait dire SPI et I2C, pouvez-vous m'éclairer sur ces points ?
Quels sont les pins x et y et pouvez-vous m'expliquer comment nous pouvons rajouter ces pins (si ce n'est pas trop demandé) ?

malotheunissen:
L’adaptateur de tension que nous utiliserons est le VMA402 et non le LM2577

Oui VMA402 utilise un LM2577.

malotheunissen:
Etes-vous certain que cet adaptateur nous causera des soucis :slight_smile: ?

Il faut l’essayer avec le servo, avec la charge mécanique prévue.

malotheunissen:
Merci pour le lien, est-ce que cet adaptateur est fiable sachant qu’il vient d’Aliexpress (j’ai l’impression que c’est bizarre ce site) ?

Ce régulateur est très fiable.
Je commande en majorité sur AliExpress depuis des années. Ils vendent les mêmes produit qu’Amazon ou Cdiscount.

malotheunissen:
Le potentiomètre n’est pas 100% fiable ? Car il peut bouger avec les vibrations ?

Oui.

malotheunissen:
Y’a-t-il des informations imporantes à connaitre avant d’acheter ce modèle ? Le lecteur de carte micro SD supporte-t-il des cartes de 4Gb ? Désolé si mes questions sont stupides, je ne m’y connais point bien.

Comparer les spécifications. Il me semble que les cartes sont plutôt identiques.
Un lecteur de carte µSD n’est qu’un support mécanique permettant de relier la SD au µcontrôleur.
Qu’il soit soudé sur la carte ou déporté avec des fils ne change rien.
Celui que tu veux acheter sur CDiscount comporte un régulateur et probablement des adaptations de niveau 3.3V / 5V (inutiles dans ton cas), c’est tout.

@hbachetti merci pour votre réponse. Concernant l'adaptateur de tension, n'en connaissez-vous pas un autre semblable sur un autre site qui a des délais de livraison de quelques jours max ? Car nous devons absolument avoir les composants dans le plus bref délai et malheureusement chez Aliexpress c'est entre 30 et 50 jours.

Le RFM69HCW n’utilise pas de port série mais MISO, MOSI etc c’est à dire une liaison SPI

Vous pouvez avoir plusieurs esclaves SPI sur le même bus, il faudra juste une pin de contrôle (slave sélect) différente pour chaque appareil.

Un petit Google sur Wikipedia vous donnera plus d’infos sur SPI et I2C ou UART