LA COMPOSITION DE LA RADIOCOMMANDE
La radiocommande est structurée autour de plusieurs composants permettant de transmettre l'information vers l'hélicoptère. En effet, comme nous l'avons vu préalablement notre radiocommande n'est pas une télécommande car il n'y a pas de connexion filaire entre la radiocommande et le modèle réduit. Voici une explication générale :
Pour piloter le modèle réduit, ici un hélicoptère, l'utilisateur actionne tout d'abord les joysticks présents sur la radiocommande. Suite à cette action, des potentiomètres linéaires varient en fonction de la position choisie par l'utilisateur. Le potentiomètre est en fait une résistance variable, faisant varier l'intensité du courant qui y circule. Puis vient le microcontrôleur, celui-ci va permettre de décoder la position du joystick pour ensuite encoder l'information en Pulse Position Modulation (PPM), que nous étudierons dans une autre partie dans le but de l'envoyer à l’hélicoptère. Après le codage de l'information par le microcontrôleur, la dernière partie du circuit sert à moduler l'information, qui est en PPM, en FM. Le diminutif FM signifie Frequency Modulation, c'est à dire que l'on va faire varier la fréquence des signaux pour transmettre l'information. Puis l'information est transmise vers l’hélicoptère grâce à l'antenne.
LES JOYSTICKS DE LA RADIOCOMANDE
Intéressons-nous aux joysticks. Il existe plusieurs types de joysticks, en effet les premiers qui furent créés étaient seulement composés de deux positions 0 ou 1 définissant la position du manche. Depuis, d'autres types dit analogiques, ont été inventés. Ceux-ci permettant un réglage proportionnel des différentes voies. Les joysticks de types analogiques permettent donc de piloter de manière plus fine et plus précise. Chaque joystick est composé de deux voies qui définissent deux axes de direction du modèle réduit.
Ainsi chaque direction du joystick définit soit les gaz, soit les directions gauche-droite, soit les directions haut et bas. Ce système permet aussi de combiner deux directions sur deux axes différents, par exemple haut-droite ou encore bas-gauche. Des ressorts présents dans le joystick gauche permettent le retour du manche dans sa position initiale, autrement dit au centre. Cependant, celui de droite, qui concerne les gaz, ne présente pas ce retour à la position initiale. Ceci est prévu de telle sorte que l'utilisateur puisse laisser les gaz à une certaine puissance sans avoir à y toucher. En outre par mesure de sécurité, les gaz doivent démarrer en position nulle et par conséquent, la position initiale du joystick droit est en bas, contrairement à celui de gauche. En fin, le joystick correspond à l'interface homme machine du système.
LES POTENTIOMETRES
Un potentiomètre est une résistance sur laquelle il est possible de faire mouvoir un curseur. On peut ainsi faire varier la tension entre les pattes une et deux de cette résistance. Dans le cas de notre radiocommande les potentiomètres sont des potentiomètres rotatifs à variations linéaires. Ils comportent une piste résistive et se commandent en tournant un bouton ou une tige. De cette manière la variation de la résistance est directement reliée à l'angle d'inclinaison des joysticks. Grâce à ces composants l'information de la position du joystick est donc transmise sous forme de variation de tension.
Maintenant, nous cherchons à savoir comment les valeurs des potentiomètres de notre télécommande varient. Pour cela nous aurons besoin d'un multimètre.
Protocole :
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Nous utiliserons le multimètre en position voltmètre
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Puis nous brancherons les électrodes sur la borne du milieu et à la masse
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Nous constaterons ensuite la variation des valeurs de la tension affichée sur l'écran de notre multimètre
Nous testons en premier l'axe gauche-droite, celui qui est vertical.
Nous faisons de même sur le deuxième axe haut-bas, celui qui est horizontal.
A travers ces vidéos nous pouvons clairement constater le changement de valeurs qui est proportionnel à l'inclinaison du manche.
L'ensemble Joystick + potentiomètres, permet de convertir le mouvement de l'homme (l'energie mécanique) en signaux électriques (énergie électrique).
Il existe différents types de microcontrôleurs. Celui présent dans la radiocommande est un EM78P458AM. Voici sur ce site la datasheet de ce microcontrôleur. C'est le composant qui va permettre de coder la position des joysticks en PPM. Pour cela il va recevoir les variations de tensions du potentiomètre.
LE MICROCONTRÔLEUR
Et grâce à un programme intégré dans ce composant, il encode cette information en PPM (voir partie Le codage pour plus d'informations). Le microcontrôleur permet donc le traitement de l'information acquise par les joysticks et transmise grâce aux potentiomètres.
LA TRANSMISSION FM
La transmission de l'information en FM (Frequency Modulation) est assurée par la partie en bas à droite de la radiocommande, et correspond donc à la partie de la carte ci-contre. Sur celle-ci on peut trouver différents composants tels que des bobines à induction, un quartz ou des condensateurs.
Ici l'information n'est que modulée, elle n'est pas encore envoyée. Pour cela comme nous le verrons plus tard, une antenne assure cette fonction.
Une fois le signal créé par les joysticks et les potentiomètres, puis transmis en PPM par le microcontrôleur, le modulateur assemble le signal PPM avec le signal de la porteuse générée par l'oscillateur. A la sortie, c'est à dire l'antenne, l'information est envoyée en FM. Voici ci-contre le schéma de principe.
Une fois que le signal a été modulé et amplifié à l'aide de ce bloc, l'antenne permet de le transmettre vers l'hélicoptère. Pour assurer le bon fonctionnement du système l'antenne doit être dépliée au maximum car sa longueur est calculée de sorte à ce que sa taille soit un multiple de la longueur du signal à émettre. Elle est située au milieu de la radiocommande comme nous pouvons le constater sur la vue ci-dessous.
L'oscillateur est un cristal le plus souvent de quartz, comme dans le cas de notre radiocommande, qui est taillé en une petite lamelle. Cette lamelle est entourée de deux bornes métalliques puis, recouverte d'un revêtement hermétique. Grâce à l'effet piézoéléctrique et aux caractéristiques physiques du quartz, il résonne seulement à une certaine fréquence, dans notre cas 40,685 MHz. Ainsi agit l'oscillateur. Celui-ci permet finalement de créer un signal qui sera la porteuse du signal FM.
Ensuite, le modulateur assemble l'information codée en PPM sur la porteuse. De cette manière, on obtient alors un signal FM qui contient l'information en PPM. Dès lors, l'information est prête à être envoyée par l'antenne. La modulation en FM est absolument nécessaire pour notre système car sans elle aucune onde ne serait envoyée. Il faut savoir que le PPM est une onde électrique qui ne peut être transmise que grâce à des fils. Pour pouvoir créer une onde que l'on peut transmettre à distance, il faut forcément la "convertir"
en FM.
Voici un exemple d'une modulation d'un signal où nous pouvons
constater les différences entre les transmissions AM (Amplitude Modulation)
et FM( Frequency Modulation).
L'amplificateur de puissance est un composant qui permet comme son nom l'indique d'amplifier le signal. Il intensifie la valeur de la tension. Ici il permet donc d'avoir un signal suffisamment puissant pour que l'antenne émette correctement.
Pour plus d'informations sur la portée de la radiocommande consulter la rubrique La Transmission.