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JJRC H36 Alternative manual

The JJRC H36 is a very nice and capable quadcopter. Unfortunately I found the English translation of the manual provided with it very poor, confusing and full of mistakes. This is why I am proposing this alternative manual.

Pairing

Switch the quad-copter and the remote on. The lights on the quand-copter are flashing. Move stick S1 all the way down, then up, then down. The flashing should stop and both are paired.

Directions

Move S1 up/down to vary the thrust.
Move S1 left/right to make it rotate.
Move S2 to make it move in different directions
The front of the quad-copter has blue LEDs, the back has red LEDS.

Steering

There are 2 steering modes: non-headless (default) and headless.
Use F2 to switch between the two.

Non-Headless mode (default)

Non-headless mode is the traditional steering mode, where directions are relative to the craft. Move S2 up/down to make it move forward/backwards relative to its front (blue) and back (red), and left/right for sideway movements.

Headless mode

In headless mode directions controlled by S2 are relative to the orientation of the craft when it was calibrated (see below) regardless of any rotation it has incurred since calibration.

There are various reasons why this mode might be easier:

  • it can sometimes be hard to see properly where is the front and the back is
  • you might want to make it spin quicky (S1 left/right) for fun and it is impossible to steer it according to the directions it is pointing to
  • if you want to make the craft go to your left in non-headless mode you have to push S2 to the left if the craft is facing to the same direction than you, but to the right if it is facing to the opposite direction than you. This requires quick thinking and can be confusing.

It is often noted that in headless mode the directions given to S2 are translated to moves relative to you. This is not completely true. They are translated to moves relative to the direction the craft was pointing to when calibrated. Still, if you fly it far enough from you and always roughly in the same direction this is almost true. If you make it go around you it clearly is not.

Calibration

Calibration is meant to give a reference position to the 6-axis sensors of the craft. To calibrate, put the craft on an horizontal surface (important) push the throttle to zero (S1 down) and hold S2 in diagonal down & left for about 1 second. Lights flash quickly for less than a second to indicate that calibration is done.

In non-headless mode this is means to give the craft a reference of what horizontal is, and it will maintain this angle when S2 is left in neutral position.

In headless mode it also serves to define the direction to which the craft will go when pushing S2 up. That direction will be when the craft is pointing to when calibrating.

Note that headless and non-headless mode retain their separate calibration parameters, so if you switch modes using F2 you need to re-calibrate.

Novice/Expert mode

Press P1 to switch between novice (default) and expert mode. In novice mode moving S1 and S2 produce less effect (make it turn less) on the craft than in expert mode. This is meant to reduce the negative impact of clumsy abrupt moves but it also greatly reduces manoeuvrability, which is why I find expert mode easier to deal with.

 

Faire son propre avion télécommandé

[article en construction]

Il y a de nombreux sites web fournissant des informations et tutoriels sur comment construire un avion télécommandé à propulsion électrique. Le but de cet article est de vous donner un aperçu d’ensemble du processus.

Attention: Ne surtout jamais monter une hélice sur le moteur sans la supervision d’un adulte expérimenté et compétant.

Afin de faire voler votre avion dans les meilleures conditions de sécurité, informez-vous auprès de votre club d’aéromodélisme local dont vous pouvez trouver les coordonnées sur le site de la Fédération Française d’AéroModélisme (en France) ou la British Model Flying Association (au Royaume-Uni).

Autres liens utiles:

  • FliteTest, chaîne YouTube en anglais. Voir en particuler leur « Beginners Series »
  • HobbyKing, magasin en ligne avec un large choix mais des frais de port vers la France plutôt élevés. Ebay est aussi assez bien fourni à ce niveau.
  1. L’électronique

a. La radio

 

TransmitterRC receiver

Une radio est constituée d’un émetteur et d’un récepteur (de quelques grammes seulement). Sauf sur les systèmes sophistiqués équipés d’un module de télémétrie (pour mesurer le niveau de la batterie de l’avion par exemple) la communication est mono-directionnelle. Les systèmes récents utilisant la bande des 2.4GHz utilisent des encodages à large spectre qui permettent à plusieurs radios d’opérer simultanément sans interférences. Le temps où il fallait gérer l’allocation des fréquences au sein des radio club amateurs est quasiment révolue. Vous pouvez vous représenter un radio comme un appareil qui permet de transmettre plusieurs nombres entre 0 et 1. Chaque nombre est ce qu’on appel un canal. Chaque canal permet de commander un élément comme par exemple un servo-moteur (voir ci-dessous) ou la vitesse du moteur de propulsion. L’interface électrique est constituée de 3 fils par canal: 0V, 5V, Signal. Le fil Signal est celui qui porte l’information concernant le nombre à transmettre. Il est encodé par un passage de 0V à 5V pendant une durée de 1ms (pour un 0) à 2ms (pour un 1) puis retour à 0V, avec toutes les valeurs intermédiaires de durées pour représenter de façon quasi-continue un passage de 0 à 1. La plupart des radio échantillonnent cette durée avec une précision de 256 à 1024 pas.

b. Le moteur de propulsion

Motor

La plupart des moteurs de propulsion sont maintenant de type « brushless », c’est à dire que le système de balais et collecteurs qui pose des problèmes de fiabilités a disparu. La partie tournante est constituée d’une collection aimants permanents et la partie fixe de bobines. Ces moteurs sont incroyablement puissant en regard de leur petite taille, et développent typiquement quelques centaines de Watts. Ils prennent leur alimentation par une entrée triphasée dont la tension et la phase qui doit être  ajustée en permanence en fonction de la position relative du rotor et la vitesse souhaitée. Cette tâche est remplie par l’ESC

c. ESC

ESC

L’ESC (Electronic Speed Controler) est connecté à plusieurs éléments:

  • Une connexion à la batterie, avec des fils supportant un fort ampérage (20A).
  • Une  connexion triphasée au moteur de propulsion (gros fils aussi).
  • Une connexion au récepteur de radio qui reçoit le canal portant la vitesse de rotation souhaité, et qui alimente la radio en 5V par régulation et adaptation de la tension de la batterie.

Le contrôle de la vitesse du moteur est une opération compliquée qui est assurée par un microcontrôleur embarqué dans l’ESC. Il est assez courant de rencontrer des ESC programmables, ce qui est un plus mais pas nécessaire: arrêt automatique du moteur si la tension de la batterie descend en dessous d’un certain niveau, tension maximum à appliquer au moteur, etc.

d. La batterie

Battery

Typiquement on utilise des batteries de 2 ou 3 cellules Li-Ion, chaque cellule délivrant une tension de 3,6V nominale, jusqu’à 4V quand elle est bien chargée. Ne jamais laisser descendre la tension en dessous de 3V car la batterie serait irréversiblement endommagée.

Vous remarquerez 2 connections différentes: une paire de fort diamètre permet la consommation du courant, et une bande de plusieurs fils (il y en a autant que de cellules en série + 1) qui permet de les recharger. La raison pour laquelle on ne recharge pas par les fils de consommation (seulement) est que comme les cellules ont des capacités très légèrement différentes (rien n’est parfait) il faut pouvoir ajuster la tension pour chacune d’entre elle. Si on ne rechargeait que par le fil de consommation, on ne pourrait pas rattraper une cellule dont la tension est plus basse qu’une autre.

Battery charger

(chargeur)

e. Les servo-moteurs

Servo

Les servos sont de petits moteurs qui contient en plus des engrenages et de l’électronique de contrôle. Leur axe peut tourner sur 180° (typiquement) et l’angle est déterminé par la valeur transmise par le canal auquel ils sont connectés. On les utilise par exemple pour contrôler l’angle des ailerons, du gouvernail de direction, du gouvernail de profondeur. On appelle ces éléments les surfaces de contrôle de l’avion.

Typiquement le servo est connecté à une surface de contrôle par des control horns + rods, mais je trouve ça compliqué et délicat. J’ai trouvé (réinventé peut-être mais je ne l’ai vue nulle part avant) une méthode plus simple et directe. Le but est de connecter le bras du servo directement sur la surface de contrôle, tout en lui permettant de bouger dans la direction perpendiculaire au mouvement souhaité, ce qui est nécessaire à cause du non(alignement des axes du servo et de la surface de contrôle. Pour cela je crée un rail avec un morceau de barette et j’utilise un trombone déplié connecté d’un côté au bras du servo et de l’autre côté à la surface de contrôle, en passant par le rail qui transmet à la surface le mouvement auquel nous nous intéressons.

Barettes Servo aileron 3 Servo aileron 2 Servo aileron 1

f. Connections électriques

Connectors

Il est nécessaire de connecter quelques fils. L’ESC et le moteur sont vendus avec des fils étamés mais sans connecteurs. Il existe de nombreux connecteurs et il n’y a pas de norme établie quand à leur utilisation car ils ont tous des avantages et inconvénients. Pour ma part j’ai choisi des « Bullet 3.5mm » qui sont simples à souder et supportent un fort ampérage.

2. Construire la structure de l’avion

[à écrire]

Ouverture, taille de capteur, flou, bokeh

Liens:

L’objectif d’un appareil photo permet de produire une image nette de toute source lumineuse placée dans son plan focal, c’est à dire dans le plan sur lequel la mise au point est faite. Si une source de lumière ne se trouve pas dans le plan focal (par exemple dans l’arrière-plan), son image sur le capteur ressemble à une tache approximativement circulaire (la forme précise dépend du contour de l’ouverture de l’objectif). Dans cet article nous nous intéressons à quantifier la taille de cette tache.

Diagramme3

Imaginons que de la lumière soit émise vers l’objectif à partir d’un point P qui n’est pas dans le plan focal. Pour simplifier le schéma nous supposerons que P est sur l’axe optique mais cela ne change rien. Appelons O le centre optique de l’objectif, d_1 la distance de O au plan focal et d_2 la distance de O à P. Soit un rayon lumineux partant de P et qui passe par l’ouverture de l’objectif. Appelons F le point d’intersection de ce rayon avec le plan focal, et \alpha l’angle entre [OF] et l’axe optique. Ce rayon aurait très bien pu être émis par une source lumineuse placée en F, or comme F est sur le plan focal, tout rayon passant par F et traversant l’objectif reconvergera sur le capteur en un même point F’, et en particulier le rayon [PF] arrivera au même point F’ que le rayon [OF]. Or ce dernier n’est pas dévié par l’objectif (car il passe par le centre optique O) donc l’angle entre [OF’] et l’axe optique sera \alpha. En d’autres termes, on aura l’impression de voir le point F illuminé sur la photo. En appliquant le même raisonnement à tous les points d’intersection F possibles sous la condition que le rayon arrive dans l’ouverture de l’objectif (dont l’ensemble et la surface de l’ouverture de l’objectif ramené dans le plan focal par une homothétie de centre P), on peut voir que l’image de P sur la photo sera la forme de l’ouverture de l’objectif multiplié par un facteur \frac{d_2-d_1}{d_2}. Si l’ouverture est un disque de rayon r, l’image de P sera vue comme un disque de rayon h=r.\frac{d_2-d_1}{d_2} dans le plan focal, donc il sera vu sous un angle 2\alpha depuis O, avec:

\tan \alpha = r.\frac{d_2-d_1}{d_1.d_2}

Supposons que l’objectif ait un nombre d’ouverture N, une distance focale f. Alors par définition N=\frac{f}{2r} et donc:

\tan \alpha = \frac{f}{2N}.\frac{d_2-d_1}{d_1.d_2}

Conclusions

  • La taille de la tache de flou est proportionnelle à l’inverse du nombre d’ouverture N.
  • Si l’arrière-plan est très loin d_1<<d_2 alors \tan \alpha \approx \frac{f}{2N.d_1}. Si on change la distance au sujet (net, dans le plan focal) d_1, cela change l’angle sous lequel est vu le sujet, mais si on compense avec le zoom f pour que la taille relative du sujet par rapport au cadre ne change pas, cela signifie que  \frac{f}{d_1} n’a pas changé. Si N est maintenu constant, la taille angulaire du flou de l’arrière-plan reste constante. Donc si on s’éloigne du sujet, la taille du flou va augmenter relativement au cadre de la photo (qui couvre maintenant un angle plus petit) alors que la taille du sujet sera maintenue constante.
  • Si on compare les photos prises par deux appareils A et B avec des tailles de capteur différentes dans un rapport de taille R (par exemple pour un capteur A « pleine taille » et un capteur B « APS-C » typiquement R=1.6) mais avec des objectifs de longueurs focales différentes afin de conserver un angle de vue identique (f_A pour A et f_B=\frac{f_A}{R} pour B), et des nombres d’ouverture respectifs de N_A et N_B alors pour que la tache de flou occupe un angle de vision identique il faut \frac{f_B.(d_2-d_1)}{2N_B.d_1.d_2}=\tan \alpha=\frac{f_A.(d_2-d_1)}{2N_A.d_1.d_2}. Sans changer les paramètres d_1, d_2,f_A,f_B la seule solution est d’avoir N_B=\frac{f_B}{f_A}N_A=\frac{N_A}{R}.

Exemples

Sur cette base, voici quelques exemples qui donneront la même taille apparente du sujet dans le cadre de la photo et la même apparence de flou d’arrière-plan:

  • L’oeil: ouverture 2r=4mm, distance focale au repos 16,7mm (donc N=4.18), taille de la fovéa (1.5mm de diamètre disons 1mmx1mm),  et un capteur pleine taille (24mmx36mm) avec un objectif de 400mm et N=100. Cependant la perception de la rétine n’est pas limitée à la fovéa et si on considère que le champ de vision est plus large et équivalent à une distance focale équivalente de 80mm pour un capteur pleine taille, on aurait N=20. C’est une ouverture assez étroite comparée aux N=2.0 typiques utilisé pour des portraits. Cependant il faut penser que nous avons deux yeux distants d’environ 65mm et que les deux images recombinées et créent un flou (ou plutôt dédoublement d’image) bien plus élevé qu’avec un seul oeil. Si on considère que l’ouverture des deux yeux combinés est d’environ 65mm, alors l’équivalent sur un objectif 80mm serait N=1.23 ce qui est bien plus proche de l’usage.
  • Un appareil avec un capteur APS-C (14.8mmx22.2mm) avec un objectif de 49mm et un nombre d’ouverture de N=1.73 et un appareil avec un capteur pleine taille (24mmx36mm) avec un objectif de 80mm et un nombre d’ouverture de N=2.8
  • Un téléphone portable haut de gamme avec un capteur 1/2.3″ (4.29mmx5.76mm), un objectif de 5.5mm  et N=2.0 et un appareil avec un capteur pleine taille (24mmx36mm) avec un objectif de 31mm et un nombre d’ouverture de N=11.2

Relevés de température et d’humidité par Arduino Nano et ESP8266

Voici un petit montage qui permet de relever la température et l’humidité à l’aide d’un Arduino Nano. Les données sont mesurées grâce à une sonde de type DHT22 toutes les 2 secondes, et une moyenne est envoyée toutes les 16 secondes environ à thingspeak.com où elles sont horodatées et stockées. Le transfert se fait directement par internet via une connexion Wi-Fi grâce au module ESP8266 connecté à l’Arduino par son port série.

Les mesures de température et d’humidité extérieure ainsi recueillies sont consultables ici.

Nouveau: la version soudée intégrant l’Arduino Nano, 2 capteurs de température/humidité (pour l’intérieur et l’extérieur), un capteur de pression barométrique et le module Wi-Fi. Le code est accessible içi mais il mériterait d’être mieux présenté (à venir).

SAM_3698 SAM_3699