Interrupteur de sécurité pour avion électrique

Pourquoi cette sécurité

Trop de doigts endommagés par l’électrique !
Tout le monde s’accorde à dire que l’électrique est quasiment plus dangereux que le thermique.
Un rapide tour sur le net montre les dégâts qui peuvent être causés, c’est parfois horrible !
http://puget3d.over-blog.com/article-accidents-corporels-images-videos-choquantes-85307431.html
La cause est fréquemment la suivante :
Le TX est allumé la batterie est connectée et par mégarde le manche des gaz est poussé !

    - Par une personne sensée aidée mais il y a un manque de coordination entre les intervenants.
    - Par le pilote lui-même dont une manche de blouson vient entraîner la manette

Cause vue récemment sur le terrain ou souvent  rapportée dans différents comptes rendu d’accident.
Ce qui parait curieux est le fait d’allumer la radio pendant les manipulations, en effet les contrôleurs « brushless » ne s’initialisent que s’ils reçoivent un signal PPM cohérent de la part du Rx, hors si le Tx n’est pas allumé les Rx (que je connais) ne fournissent aucun signal PPM.
Il n’en était pas de même lorsque les Tx n’incorporaient pas d’électronique sophistiquée et encore moins de fonctions « failsafe » les habitudes sont nos ennemies !
    Personnellement j’allume le Tx juste avant le vol et surtout pas pendant les manipulations telles que placer ou retirer la batterie.
La question reste donc ouverte et posée à tout ceux qui souhaitent apporter leurs expériences.
Une solution intéressante rapide à mettre en œuvre et proposée par PayKilowatt http://papykilowatt.free.fr/ consiste en ceci :
« Avec une radio programmable, un mixage libre, maître = gaz, esclave = gaz intensité du mixage = -100% le mixage est enclenché: à la position repos du switch de sécurité que vous avez choisi sur la radio.
Résultat : tant que le switch de sécurité est en position repos, le  manche des gaz n'a aucune action et le moteur est à l’arrêt. »

Cette solution est une première sécurité, sans avertissement sonore, faut-il encore penser, avant toute intervention, à mettre le switch en position de sécurité

    Pour minimiser encore les risques (les faire disparaître étant utopique) serait d’avoir par défaut une situation sécuritaire et de devoir effectuer une opération volontaire juste avant le vol.

C’est le cas du thermique qui demande une procédure de démarrage particulière

L’idée est la suivante :
Après avoir branché la batterie, l’alimentation du contrôleur ne peut se faire qu’après avoir appuyé momentanément sur un mini interrupteur poussoir, cet appui verrouille l’alimentation qui ne pourra être désactivée que par un second appui.
Il a été envisagé de ne couper qu’une seule  phase du moteur, ceci n’est pas suffisamment sécuritaire car avec deux phases actives un moteur brushless est capable d’entamer un début de rotation et de provoquer des blessures.
Compte tenu que l’alimentation est complètement coupée, si vous effectuez des réglages directement sur l’avion ou à très faible proximité de celui-ci, il vous faudra activer le « switch » et rester  prudent, ou mieux, si vous le pouvez, retirez l’hélice ou déconnecter les 3 phases du moteur.


SYSTÈME à COUPURE TOTALE


Attention  : Il faut savoir que si le contrôleur intègre le BEC, la coupure totale entraînera la coupure de l'alimentation du Rx et des servomoteurs. Malgré la bonne fiabilité du montage, une panne même peu probable provoquera la perte du modèle. Il n'en est pas de même avec un BEC séparé car dans ce cas l’alimentation des éléments essentiels sera conservée. Pour conclure n'envisager la coupure totale que si le BEC est séparé, sinon utiliser la version simplifiée qui ne "coupe" que la commande des "gaz". Pour information le système à coupure totale est de part son principe "anti-blitz" car la connexion de la batterie vers le contrôleur se fera via les "MOS" du circuit de puissance.

La réalisation

L’ensemble est divisé en deux parties, une partie commande munie du poussoir et de deux LEDs et une partie « switch » de puissance. Cette structure permet d’une part de disposer le module de commande  de façon accessible et le « switch » au plus près de la batterie.
Un autre avantage est la possibilité de mise en parallèle de plusieurs « switch » avec un seul module de commande, cette configuration permet de commuter des courants extrêmement importants. Sur un bimoteur cela permet  aussi de concevoir deux circuits indépendants.

Pour minimiser le nombre de composant le module utilise un PIC d'entrée de gamme PIC12f675 (ou PIC12f629) il faut donc savoir que sa réalisation est conditionnée par la possession d'un programmateur de PIC (marché asiatique, moins de 8€ sur ebay ou aliexpress livraison comprise ex "pic programmer KIT K150")



Fonctionnement

   
- La batterie est connectée, la diode verte est allumée, vous êtes en sécurité.
    - Un appui sur le poussoir la diode rouge s’allume et clignote, vous devez être prudent
    - Un second appui sur le poussoir la diode rouge s’éteint la verte s’allume vous pouvez retirer la batterie en toute sécurité.

Note importante  : Si ce « switch » apporte une sécurité supplémentaire, il ne dispense absolument pas de toutes les précautions d’usage applicables à notre discipline.

K150

Caractéristiques principales
Module de commande :
Dimensions     : 16.8 x 34 mm
Module « Switch de puissance»
Dimension     : 16.8 x 37.3 mm
Courant maximum admissible    : 60A permanent - 80A pendant 15s
Plage de fonctionnement    : 2C à 6C
Puissance dissipée         : < 3 W sous 60A  soit un Rendement  > 99.6 %
Résistance passante à 25°C    : 750 µohm

modules.jpg

 

puissance

Module de puissance câblé au plus proche du contrôleur

thermo
Protection par thermo-rétractable


Installation au chausse pieds
int
Diodes et bouton de commande
ext

 

 

Le dossier contient :
le schéma de principe, la nomenclature, le typon des circuits, le fichier programme source en C et le fichier Hex pour programmer le PIC, les fichiers KICAD, un document détaillé avec plan de câblage, installations et explications diverses, dans ce document, merci de prendre note du problème d'impression du typon
lié à un bug dans KICAD

Téléchargement Dossier complet Safety Switch   Téléchargé  218   fois   270ko  

Mises à jourAvant de finaliser votre projet, merci de bien vouloir vérifier les éventuelles mises à jour

1/02/14 : Correction d'un bug pouvant avec une très faible probabilité entraîner l'absence de mise en sécurité lors du branchement de la batterie


 

SYSTEME SIMPLIFIE....... Enfin


ane
 
L’âne est avant tout têtu !

Historique :
La solution simplifiée sans circuit  "MOS" n'était plus  en téléchargement, la raison était avant tout qu’en cas de coupure du signal gaz, les contrôleurs émettent une alarme sous forme de Bips répétés lentement avec aussi comme conséquence une très légère impulsion sur l’hélice pouvant surprendre  et inquiéter l’utilisateur.
L’idée de la coupure du signal provient de la lecture de la revue de la FFAM, qui préconise de placer un interrupteur sur le signal GAZ, idée intéressante mais qui ne tient pas compte de cette fonctionnalité des contrôleurs.
Pour palier à cela une solution logicielle à été adoptée et le fonctionnement est le suivant :

Etat 1
La batterie est connectée, la diode verte est allumée, vous êtes en sécurité
Le signal gaz est coupé en entrée du contrôleur le moteur ne peut pas démarrer.
Etat 2

Un appui sur le poussoir la diode rouge clignote, vous devez être prudent Le signal gaz est présent en entrée du contrôleur, le moteur peut donc démarrer
Etat 3
Un second appui sur le poussoir la diode rouge s’éteint la verte s’allume vous pouvez retirer la batterie en toute sécurité. (voir note 1)
Note 1
Dans cette configuration, pour éviter que le contrôleur ne  se mette en alarme dès que le signal gaz disparaît, celui-ci contrairement à  l’état 1 n’est pas coupé mais limité à 850 µs, valeur qui dans tous les cas assure l’arrêt du moteur.
Il est bien entendu que ces valeurs ne sont pas dépendantes de la position de la manette des gaz.

Donc dans ce "design" simplifié la partie MOS de puissance est supprimée, le module de commande est quasi similaire.
En plus des fonctionnalités mentionnées précédemment, le soft comporte une détection de panne et en averti le "pilote". Quant à sécurité, elle  agit soit par coupure du signal des gaz (État 1)  soit par limitation de sa durée (Etat 3) forçant ainsi le moteur à l'arrêt et cela quelque soit la position de la manette des gaz.
Cette solution maintenant fiable et sécuritaire, présente l’avantage de la simplicité et ne gène en rien l’alimentation des autres composants de l’avion notamment des servomoteurs. De façon similaire aux régulateurs, une sécurité supplémentaire interdit la validation du signal des gaz si la commande n'est pas ramenée au minimum
.

Note importante : Si ce « switch » apporte une sécurité supplémentaire, il ne dispense absolument pas de toutes les précautions d’usage applicables à notre discipline.

Détection de pannes:
Si le système n’est plus apte à couper le signal gaz, la diode rouge clignotera au double de fréquence.
Si le système n’est plus apte à établir le signal gaz ou qu'il existe une panne dans la détections de ce   signal ou que le signal issu du RX n’est pas présent, la diode verte et la diode rouge clignoterons rapidement.

A noter que les essais ont été réalisés dans la configuration suivante :
Contrôleur  Hobbyking  SBEC  60A - LIPO 4S 3000mA
Récepteur OrangeRx Futaba FASST Compatible 8Ch 2.4Ghz
Emetteur Futaba 7C 2.4 Ghz

   


Téléchargement Dossier complet Safety Switch Simplifié      Téléchargé   237   fois 290ko      

 

Mises à jourAvant de finaliser votre projet, merci de bien vouloir vérifier les éventuelles mises à jour

28/07/2014 : Évolution avec calibration du manche des gaz offrant encore plus de sécurité.
Après avoir ramené la manche des gaz au minimum, la procédure s’effectue par un appui long sur le bouton d' environ 3s, la valeur correspondante à cette position est mémorisée et l’utilisateur est prévenu de la fin de procédure. La valeur acquise sert de référence au contrôle de l’impulsion des gaz, elle empêche tout démarrage tant que le manche des gaz n’est pas au minimum. Comme pour les contrôleurs cette procédure doit être effectuer à la première utilisation ou si il y a changement des réglages de la radio.

28/09/2014 : Version logicielle V3.1 - Correction d'un bug mineur pouvant entraîner un mauvaise initialisation


Le dossier contient :
le schéma de principe, la nomenclature, le typon du circuit, le fichier programme source en C et le fichier Hex pour programmer le PIC, les fichiers KICAD, un document détaillé avec plan de câblage, nomenclature, installations et explications diverses, dans ce document, merci de prendre note du problème d'impression du typon
lié à un bug dans KICAD.

Si vous entreprenez la réalisation de ce "switch" lisez attentivement la documentation contenue dans le dossier    

 


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