Carte de distribution 4 en 1

Hobbyking propose depuis peu une carte de distribution 4 en 1 parfaitement adaptée aux plateformes APM et Pixhawk également disponible chez Banggood.
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Cette plaque de 5cm de côté avec perçages standard à 45mm propose sur un seul support les fonctionnalités suivantes :
– plaque de distribution de puissance
– source d’alimentation 5V pour le contrôleur de vol et les servos
– source d’alimentation 12V pour le périphériques tels que nacelle, LED et FPV
– mesure de la consommation électrique
Le câble permettant la connexion au contrôleur de vol est fourni et mesure environ 20cm.

Cet ensemble de fonction ne permet qu’un petit gain de poids comparativement aux éléments correspondants : plaque de distribution, power module, BEC 12V et éventuellement BEC 5V si le power module n’en est pas pourvu. Cependant son gros avantage se situe surtout dans la compacité qu’un regroupement des ces différentes fonctions apporte d’une part et dans la simplicité de mise en œuvre d’autre part en supprimant la nécessité de connecter ou souder plusieurs équipements.

Le descriptif annonce un courant maximal de 120A mais il ne s’agit là que de la caractéristique du circuit imprimé (PCB) car la résistance de shunt utilisée ne pourra dissiper que 4W ce qui limite le courant utile à 90A. Considérant cette limite il n’est donc pas envisageable d’implémenter cette carte au cœur d’un octocoptère dont les moteurs consommeraient plus de 11A. Toutefois l’utilité principale étant le gain de place la cible de ce produit serait plutôt les petites machines.
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La qualité de fabrication parait très bonne, l’épaisseur des pistes, le traitement de surface, les composants utilisés sont homogènes. La tension relevée aux bornes de la source 5V est bien de 5,25V comme annoncé et sont bien présent 12,25V aux bornes de la seconde alimentation.
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Le soudage des câbles, du fait de la surface très importante des pistes, nécessite un matériel adapté car la dissipation thermique est très importante. Il faudra donc utiliser un fer suffisamment puissant et équipé d’une panne large pour réaliser des soudures de qualité ce qui n’est malheureusement pas mon cas ce qui explique la mauvaise qualité des soudures sur la photo suivante.
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Une fois que tout est mis en place et scrupuleusement vérifié la batterie peut être connectée et les capteurs de tension et de courant calibrés grâce à Mission Planner.

Les valeurs de tension et de courant consommé sont calculées en pondérant la tension présente sur les fils V et I en provenance du power module avec un facteur multiplicateur. Pour déterminer les valeurs de ces deux ratios il est impératif d’utiliser un appareil de mesure suffisamment précis.
Dans un premier temps c’est la tension aux bornes de la batterie qui sera étalonnée, le multirotor doit donc être alimenté et Mission Planner doit être connecté au contrôleur de vol sur la page « Initial setup », dans la section « Battery monitor » sous le choix « Optional hardware ». Pour plus de simplicité il est conseillé d’établir une connexion sans fil via la télémétrie.

Après avoir sélectionné le type de capteur à « Other » ainsi que la version de l’APM il est nécessaire d’attendre quelques instants afin que la mesure de la tension affiche une valeur stable. Il faut ensuite entrer la valeur lue sur l’appareil de mesure dans le 1er champ nommé « Measured voltage » et valider la saisie en appuyant sur la touche Entrée du clavier. Là encore il faut patienter quelques instants pour obtenir une valeur stable.Screenshot - 13_01_2015 , 20_40_05

Ensuite le facteur multiplicateur peut être ajusté manuellement dans le champ « Voltage divider » pour que les évolutions de tension affichées par Mission Planner soient au plus proche des valeurs effectivement mesurées.

La deuxième partie de mesure est plus délicate, l’appareil doit être solidement attaché et une zone confortable doit être dégagée à ses alentours. En effet la mesure de courant pour être significative doit dépasser les 10A, sans pour autant atteindre les limites de l’appareil de mesure. Il faut donc pour ce faire conserver les hélices sur les moteurs car ce sont elles qui nécessitent une puissance mécanique et provoquent une augmentation de la consommation des moteurs.

ATTENTION : les hélices en mouvement sont très dangereuses et peuvent provoquer des blessures graves, assurez-vous de ne pas être à proximité de l’engin lorsqu’elles sont en mouvement et que ce dernier ne puisse pas se déplacer. Prenez le temps de bien vérifier les différentes fixations avant de démarrer la mesure de courant.

Une fois le multirotor prêt, le contrôleur de vol doit être armé et les gaz augmentés progressivement jusqu’à atteindre une mesure supérieure à 10A. Pour une plus grande efficacité il est conseillé de préparer la saisie d’une valeur témoin dans le champ « Measured current », disons 15A, et d’être prêt à valider cette saisie dès lors que l’appareil de mesure affiche cette consommation.
Le ratio ainsi calculé dans le champ « Amperes per volt » au moment de la validation de la saisie servira de base de travail et devra être affiné en fonction des différentes mesures. La précision du capteur de courant n’étant pas linéaire il faut maintenir la consommation de courant au dessus de 10A.

Les deux facteurs obtenus dans le cas de la carte testée sont de 10,25 pour la tension et de 18 pour le courant, ces valeurs devraient pouvoir être un bon point de départ pour ceux qui ne souhaiteraient pas étalonner leur capteur.


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