projet de mesure sur 48 capteurs en 30 ms

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Bonjour à tous,

je découvre seulement maintenant les multiples possibilités et la communauté très active autour des mini systèmes comme l'Arduino ou le Raspberry.Pi et cela m'incite à pousser plus loin mes investigations pour un projet qui me tient à coeur depuis assez longtemps.

Je viens vers vous pour solliciter quelques conseils dans mes réflexions :
je souhaite mesurer avec des fils piezo l'endroit exact où un avion se pose sur une piste (un petit avion de tourisme, c'est dans le cadre d'activités sportives).

Ce sont des fils coaxiaux dont le diélectrique est une matière piezo-électrique qui génère une tension et une charge à ses bornes quand le fil est mis sous contrainte.
La tension générée dépend de la longueur du fil, mais la charge est indépendante de celle-ci. Par contre elle est directement proportionnelle à la pression exercée, caractéristique qui m'intéresse pour savoir si une ou deux roues ont touché.

La zone d'atterrissage est un rectangle dont la longueur est dnas le sens du déplacement de dimensions 70 m x 12 m.
J'ai deux versions prévues, une avec 12 fils, une autre avec 48 fils de 12m chacun, disposés perpendiculairement à la direction d'atterrissage.

=> sens de l'atterrissage =>
I I I I I I .... I <- fils
5 5 5 1 1 1 m <- distance entre deux fils

Parfois ils seront espacés de 5 m parfois de 1 m pour plus de précision.

J'ai donc pour projet de mesurer la charge sur chacun des fils, plusieurs fois par seconde, de générer un fichier et de le transmettre à un PC pour affichage.

Mes questions techniques portent sur les thèmes suivants :

  1. mesure de capacité
  2. identification des fils collecte de l'information
  3. transmission sans fil vers le PC

1. mesure de capacité
Comment mesure-t-on une capacité ? C'est bête comme question, mais je reprends exactement les termes du conseiller technique qui distribue ces matériels très spécifiques...

2. identification et collecte de l'info
Je suis parti sur plusieurs voies, et c'est là que j'ai le plus besoin de votre aide
J'ai vite abandonné l'idée de mettre un module XBee au bout de chaque fil, car c'est beaucoup trop cher. Le moins cher que j'ai trouvé c'est 100 € pour 5 modules, ce qui monterait le prix total à plus de 1000 €, rien que pour les modules de transmission XBee.

2.a connexion directe aux entrées analogiques


j'ai trouvé un module qui se nomme SENSOR SHIELD FOR ARDUINO MEGA V2 et qui comporte 16 entées analogiques. Dans ma version à 48 fils, je peux utiliser 3 cartes de ce type montées sur 3 Adruino qui interrogeront les sondes. Ensuite les données seront envoyées vers un 4ème arduino "maître" qui les concatènera et les enverra par une liaison série ou sans fil vers l'extérieur

2b. chaque fil est identifié et dispose d'une connexion sans fil:
la méthode qui me branche le plus serait de connecter au bout de chaque fil piezo un petit module ayant les fonctionnalités suivantes :
[mesure analogique de la capacité] <---> [transmission des données par puce RFD21733]
Cette puce permet de gérer les conflits de signaux et possède une identification unique ESN "gravée" en usine http://www.robotmotion.gr/robotmotion/Projects/Entries/2011/8/1_testing_the_RFD21733_2.4GHz_transceiver_modules.html
Problème : il faut dans ce cas alimenter chaque embase de fil piezo pour faire fonctionner l'émetteur et je ne souhaite pas gérer le remplacement de 48 piles bouton...

2c. lisaison I2C
Là, je suis complètement sec...

Sinon, l'un de vous a-t-il une idée meilleure que celles-ci ?

Facteur temps :
De plus, la vitesse de l'avion au moment de l'impact est de l'ordre de 20 à 30 m/s, et pour les mesures espacées de 1m, il faut donc que l'état de l'ensemble des 48 fils puisse être analysé en moins de 30 ms. Je n'ai aucune idée si c'est possible ou non.

3. transmission sans fil vers le PC
Je souhaite, si possible pouvoir transmettre en Wifi ET en GSM/GPRS par SMS pour certaines infos, ou sur internet.
Le PC sera à une distance comprise entre 30 et 500 mètres du système d'atterrissage. Est-il possible de brancher sur le même arduino, un shield Wifi ET un shield GSM/GPRS ?

Merci beaucoup pour votre aide
Michel

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Salut :slight_smile:

Alors faisons un peut le point par ce que ton sujet est long et les questions sont dispatché ^^

Pour la mesure, ta carte avec plusieurs entré analogique est très bien avec un arduino tu devrai amplement pouvoir récupérer 14 info en 15 20 ms, quitte à reproduire ce module 4 fois pour avoir tes 48 capteurs.

Pour les rassembler, tu ajouter au bout un arduino mega un peut plus gros lié en série aux autres, qui récupère tour à tour toutes les infos, après chaque ramassage d'infos tu envoie donc tout pas sms ou wifi.

Pour le wifi et GSM rassemblé, sa risque d'être compliqué, peut être qu'avec un mega et un peut d'adaptation tu peut avoir les deux, mais les deux utilisant une liaison I2C je suis pas sur que tu arrivera à les coupler. Mais à étudier, si les 2 shield n'utilise pas les même pins pourquoi pas.

Pour la distance 30 à 500 m je pense que seul le wifi pourras faire l'affaire, et encore sa risque d'être juste je dirai plutôt 200m max et sans obstacle ^^

Bon si tu à d'autre question réécrit les, c'est dur de les extraire de ce pavé ^^

GL

Skizo !

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flyjodel:
je souhaite mesurer avec des fils piezo l'endroit exact où un avion se pose sur une piste (un petit avion de tourisme, c'est dans le cadre d'activités sportives).
...

Bonjour
J'ai cru que tu voulais faire de l'ASSP :grin:

a eplucher plus tard, mais de la lecture il me semble qu'il manque un "truc important"
pour faire de la mesure exploitable/epluchable , il manque une horloge commune de datation disposant d'une precision importante
de plus l'acquisition des voies prend aussi du temps.
30 ms c'est vite passé.
c'est AMHA le point le plus important,
ensuite transmettre le log d'un posé pour le depouiller c'est à l'echelle bien moins "time dependant"
ce qui ne signifie pas non plus "simple" : :grin:

4

Ca me semble un peu usine à gaz à installer toute cette filasse.

Peut être envisager de l'analyse d'image vidéo par PC sur une ligne horizontale de pixels avec une caméra latérale ?

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Projet intéressant et ambitieux, si en plus y'a des aéroplanes ça va plaire à Artouste :grin:

Pas vraiment de réponses pour l'instant, en fait je viens plutôt avec des questions histoire de bien cerner le truc (d'ailleurs à terme il faudra probablement scinder le sujet en plusieurs, sinon ça risque de vite partir dans tous les sens et devenir difficile à suivre).

Questions en vrac :

  • la lecture du capteur doit être analogique ou numérique ? C'est-à-dire, peut-on se contenter de savoir qu'une pression supérieure à un certain seuil a été appliquée sur le câble, ou bien la valeur de cette pression est-elle nécessaire ?
  • l'enchaînement des mesures doit-il permettre de mesurer (estimer) la vitesse à l’atterrissage ? Ou bien le seul fait de savoir où l'avion a touché le sol est suffisant ?
  • intuitivement (mais je me trompe sans doute) j'imagine assez bien un aérodrome comme un lieu saturé d'ondes radio en tout genre qui gênent/parasitent/ralentissent les communications sans fils, oui/non ?
  • un lien vers la document technique du câble en question ?

Voilà (pour l'instant :smiley: )

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haifger:
Projet intéressant et ambitieux, si en plus y'a des aéroplanes ça va plaire à Artouste :grin:

Pas vraiment de réponses pour l'instant, en fait je viens plutôt avec des questions histoire de bien cerner le truc (d'ailleurs à terme il faudra probablement scinder le sujet en plusieurs, sinon ça risque de vite partir dans tous les sens et devenir difficile à suivre).

Questions en vrac :

  • la lecture du capteur doit être analogique ou numérique ? C'est-à-dire, peut-on se contenter de savoir qu'une pression supérieure à un certain seuil a été appliquée sur le câble, ou bien la valeur de cette pression est-elle nécessaire ?
  • l'enchaînement des mesures doit-il permettre de mesurer (estimer) la vitesse à l’atterrissage ? Ou bien le seul fait de savoir où l'avion a touché le sol est suffisant ?
  • intuitivement (mais je me trompe sans doute) j'imagine assez bien un aérodrome comme un lieu saturé d'ondes radio en tout genre qui gênent/parasitent/ralentissent les communications sans fils, oui/non ?
  • un lien vers la document technique du câble en question ?

Voilà (pour l'instant :smiley: )

Bonjour haifger
pour au moins une question , la reponse est donnée

La tension générée dépend de la longueur du fil, mais la charge est indépendante de celle-ci. Par contre elle est directement proportionnelle à la pression exercée, caractéristique qui m'intéresse pour savoir si une ou deux roues ont touché.

pour la pollution radio sur zone , intrinsequement ce n'est pas differents d'ailleurs
les sources propres locales sont connues (en F/P/LOC) .
et sur les petites installations : à par la VHF aero ... :grin:

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Artouste:
Bonjour haifger
pour au moins une question , la reponse est donnée

La tension générée dépend de la longueur du fil, mais la charge est indépendante de celle-ci. Par contre elle est directement proportionnelle à la pression exercée, caractéristique qui m'intéresse pour savoir si une ou deux roues ont touché.

Ah oui, j'ai lu cette phrase trop vite, je ne l'avais pas comprise comme ça :slight_smile: D'un autre côté, qu'il y ai 2 roues de posées ou une seule, la force appliquée sur le câble est toujours la même, non ?

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haifger:

Artouste:
Bonjour haifger
pour au moins une question , la reponse est donnée

La tension générée dépend de la longueur du fil, mais la charge est indépendante de celle-ci. Par contre elle est directement proportionnelle à la pression exercée, caractéristique qui m'intéresse pour savoir si une ou deux roues ont touché.

Ah oui, j'ai lu cette phrase trop vite, je ne l'avais pas comprise comme ça :slight_smile: D'un autre côté, qu'il y ai 2 roues de posées ou une seule, la force appliquée sur le câble est toujours la même, non ?

:grin:
c'est de la mesure justement qui doit etre faite en durée
la force appliquée ne l'est pas uniformement vu du temps
l'avion (roues pour le posé) est là "elastique" (maintien d'une sustentation residuelle)
la discrimination ne peut AMHA pas se faire sur une seule ligne
comme c'est la cas pour les systemes de pesage "au vol" tres utilisé en milieu routier
sterala est un leader sur ça
http://www.sterela.fr/fr/solutions/swimg-hs-116.php

lien plus "officiel"
http://www.equipementsdelaroute.equipement.gouv.fr/capteurs-a-effet-piezo-electrique-a342.html

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Christian_R:
Ca me semble un peu usine à gaz à installer toute cette filasse.

Peut être envisager de l'analyse d'image vidéo par PC sur une ligne horizontale de pixels avec une caméra latérale ?

Oui, c'est possible avec des cameras. On l'a déjà fait d'ailleurs avec des cameras rapides (100 à 200 im/s) mais il y avait trop de problèmes dus à la quantité de données, les liaisons avec répétiteurs USB, etc... On le fait aussi avec des camescopes normaux mais le logiciel qui permet de synchroniser les cameras est semble-t-il très difficile à utiliser, de plus il faut trois opérateurs en bord de piste (deux d'un côté, un de l'autre), ce qui n'est pas évident, en plus du fait qu'il faut former les trois personnes pour filmer un sujet en mouvement à 90 km/h à moins de 15 mètres. De plus cela oblige à marquer les roues des avions des deux côtés et à démonter les carénages pour pouvoir capter le mouvement de rotation des roues. Tout cela nous incite à revenir à une mesure plus directe.

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haifger:
Projet intéressant et ambitieux, si en plus y'a des aéroplanes ça va plaire à Artouste :grin:

Pas vraiment de réponses pour l'instant, en fait je viens plutôt avec des questions histoire de bien cerner le truc (d'ailleurs à terme il faudra probablement scinder le sujet en plusieurs, sinon ça risque de vite partir dans tous les sens et devenir difficile à suivre).

Questions en vrac :

  • la lecture du capteur doit être analogique ou numérique ? C'est-à-dire, peut-on se contenter de savoir qu'une pression supérieure à un certain seuil a été appliquée sur le câble, ou bien la valeur de cette pression est-elle nécessaire ?

lecture analogique nécessaire car j'ai aussi besoin de savoir si seule une roue a touché ou les deux du train principal. En effet, en simplifiant un peu, dans le règlement c'est lorsque les deux roues touchent le sol que l'atterrissage est considéré comme effectif.

haifger:

  • l'enchaînement des mesures doit-il permettre de mesurer (estimer) la vitesse à l’atterrissage ? Ou bien le seul fait de savoir où l'avion a touché le sol est suffisant ?

Non la vitesse importe peu. Cependant il faut que la roue avant soit dégagée du sol lorsque les autres touchent. Ce qui signifie que je dois mesurer l'intégralité des 48 capteurs à chaque itération

haifger:

  • intuitivement (mais je me trompe sans doute) j'imagine assez bien un aérodrome comme un lieu saturé d'ondes radio en tout genre qui gênent/parasitent/ralentissent les communications sans fils, oui/non ?

Non, d'autant plus que nous faisons ces compétitions sur des aérodromes de campagne, et pas sur les pistes d'Orly. Il y a même moins de signaux radioélectriques qu'ailleurs en général (à part peut-être un émetteur VHF dans les environs)

haifger:

  • un lien vers la document technique du câble en question ?
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Artouste:
c'est de la mesure justement qui doit etre faite en durée
la force appliquée ne l'est pas uniformement vu du temps
l'avion (roues pour le posé) est là "elastique" (maintien d'une sustentation residuelle)
la discrimination ne peut AMHA pas se faire sur une seule ligne
comme c'est la cas pour les systemes de pesage "au vol" tres utilisé en milieu routier
sterala est un leader sur ça
http://www.sterela.fr/fr/solutions/swimg-hs-116.php

lien plus "officiel"
http://www.equipementsdelaroute.equipement.gouv.fr/capteurs-a-effet-piezo-electrique-a342.html

D'après le technicien à qui j'ai parlé en Angleterre, le fil pezo a la capacité d'intégrer la mesure de pression. C'est à dire, à ce que j'en comprends, que la mesure peut se faire a posteriori, le fil gardant en "mémoire" la charge créer par l'impact sur le fil. La charge n'est générée que lorsque le fil est contraint de manière dynamique, elle ne se crée que pendant la modification. Si l'on applique 10 Tonnes sur un fil, il verra le moment où l'on fait dispose l'essieu du camion, mais ensuite, une fois que l'essieu sera disposé dessus, on ne verra plus aucune charge. Si ensuite le chauffeur descend de son camion, on pourra mesurer la plus infime variation.

Dans le cas d'un pneu lors d'un atterrissage, la pression augmente peu à peu et dépend aussi de la façon dont le pilote va poser sa machine, et je serai confronté au problème de différentier ceux qui se posent "dur" de ceux qui font un atterrissage ne compactant pas les cervicales de ses passagers :wink:

J'avais pensé à diviser les fils de 12 mètres en 12 sections de 1m chacune, mais a priori j'y renonce car cela fait beaucoup trop (576 = 12 x 48) de capteurs à gérer et beaucoup trop de fils à disposer, à souder à ...

Toujours d'après le tech, il est possible d'intégrer les capteurs dans du goudron, ou à 2 ou 3 cm sous terre sur terrain en herbe. Evidemment je souhaite que le système soit transportable, donc sur asphalte, un gros powertape doit faire l'affaire pour protéger les fils qui ne font que 3 mm de diamètre. Sur terrain en herbe, il faut expérimenter !

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Artouste:
J'ai cru que tu voulais faire de l'ASSP :grin:

Qu'est-ce ? j'ai trouvé ça : bac pro ASSP (accompagnement, soins et services à la personne) mais j'ai comme un doute...

a eplucher plus tard, mais de la lecture il me semble qu'il manque un "truc important"
pour faire de la mesure exploitable/epluchable , il manque une horloge commune de datation disposant d'une precision importante
de plus l'acquisition des voies prend aussi du temps.
30 ms c'est vite passé.
c'est AMHA le point le plus important,

je suis d'accord, et c'est pour cela que je me suis permis d'intervenir sur ce forum pour partager vos expérience sur ce thème avant de me lancer.

ensuite transmettre le log d'un posé pour le depouiller c'est à l'echelle bien moins "time dependant"
ce qui ne signifie pas non plus "simple" : :grin:

En effet, mais c'est surtout de l'informatique... donc facile :wink:

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J'avance un peu :

vous connaissez ce module ?
http://shop.mchobby.be/fr/shields/72-mux-shield.html

48 entrées qu'on peut configurer à discrétion, par exemple pour avoir 48 entrées analogiques, pile poil ce qu'il me faut. Mais quid de la vitesse de lecture des entrées ?

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en page 5/6 de la doc, il y a des caractéristiques. Qu'en pensez-vous ?

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flyjodel:

Artouste:
J'ai cru que tu voulais faire de l'ASSP :grin:

Qu'est-ce ? j'ai trouvé ça : bac pro ASSP (accompagnement, soins et services à la personne) mais j'ai comme un doute...

a eplucher plus tard, mais de la lecture il me semble qu'il manque un "truc important"
pour faire de la mesure exploitable/epluchable , il manque une horloge commune de datation disposant d'une precision importante
de plus l'acquisition des voies prend aussi du temps.
30 ms c'est vite passé.
c'est AMHA le point le plus important,

je suis d'accord, et c'est pour cela que je me suis permis d'intervenir sur ce forum pour partager vos expérience sur ce thème avant de me lancer.

ensuite transmettre le log d'un posé pour le depouiller c'est à l'echelle bien moins "time dependant"
ce qui ne signifie pas non plus "simple" : :grin:

En effet, mais c'est surtout de l'informatique... donc facile :wink:

bonjour
reponse rapide
ASSP = Appontage Simulé Sur Piste
(une petite video sympa Lann-Bihoué. Nouveaux exercices d’appontage à partir de demain mercredi )

pour revenir à tes moutons :grin:
pas sur que ton cable pizo soit la meuilleure solution
il te faudra déjà integrer le signal piezo avant de faire de l'AD
perso je me tournerais vers des capteurs de pressions intégrés en bout de tube souple
le principe souvent utilisé pour faire du comptage de vehicule sur voie.
c'est fiable, rustique et ça sort du signal 0/5V déjà intégré en P°
ce n'est pas plus (ni moins) compliquer à installer sur site.

à la louche le cout d'un capteur MPX tourne autour de 12€, le cout au metre de tube , je ne me rend pas compte
mais le prix au metre en grande quantité doit se negocier assez facilement
ex air comprime - nortec tuyaux, flexibles, gaines, raccords, accessoires

je n'ai pas la notion du cout au metre du piezo , mais ramené à la ligne de mesure (longeur de piezo+ampli/integration)
ça ne doit pas etre specialement cadeau :grin: et en cas de degradation le cout de remplacement d'une ligne de simple tuyau souple ou d'une ligne de piezo ne doit pas etre le meme.

ensuite restera toujours le probleme d'acquistion temporelle
une acquisition AD sur arduino c'est 0.1ms sans rien faire d'autre
en arrondissant à 50 capteurs tu consomme déjà 5ms pour simplement faire l'acquisition de 50 voies.

ton projet est tres interessant, mais il est aussi plein de contraintes, le premier etant la temporalité, mais en pensant bien les differents maillons de la chaine, ça doit etre possible de sortir un truc fonctionnel et fiable.
et a la relecture ça ne consiste qu'à gerer un bus d'acquisition (top) sur une longueur de 70m

de toutes façons c'est déjà un projet d'envergure et modulaire (12 ou 48 voies)
c'est un projet où tu a un peu de marge budgetaire (budget déjà estimé ? ) ou tu cherche à "gratter" le cent d'€ ? (et c'est jamais une bonne idée en aero à chercher le "trop gratté" :grin: )

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je te réponds très rapidement j'y reviendrai plus tard :

  • capteurs pneumatiques : "on" l'a déjà fait, trop de fuites, et emmerdant à utiliser au bord d'une piste, groupe électrogène, compresseur etc.

  • je ne cherche pas à gratter un cent d'€, de toute manière les fils pezo sont hyper chers... Faut que je cherche mais je crois que c'est dans les 40 € le mètre... aïe !

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flyjodel:
je te réponds très rapidement j'y reviendrai plus tard :

  • capteurs pneumatiques : "on" l'a déjà fait, trop de fuites, et emmerdant à utiliser au bord d'une piste, groupe électrogène, compresseur etc.

  • je ne cherche pas à gratter un cent d'€, de toute manière les fils pezo sont hyper chers... Faut que je cherche mais je crois que c'est dans les 40 € le mètre... aïe !

ok pour plus tard
mais là je ne parle pas de capteurs pneumatiques, mais de capteurs de pressions :grin:
pas besoin de groupes de parc :grin: juste du 5V

pour le piezo ET hors integration du signal

ça donne déjà ~ (481240) = 20K€ +

tu t'occupe de ça comme mécéne ou dans un cadre "federal" ? 8)