Auteur Sujet: Satellite V2  (Lu 4652 fois)

Jean-Luc

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Satellite V2
« le: février 04, 2019, 05:42:53 pm »
Bonjour à tous.

Un peu de teasing  :P

La série d'articles sur la carte Satellite V1 est en cours de publication. Pour l'instant 2 articles sont publiés :
Nous peaufinons celui sur la messagerie et le middleware pour le WE prochain.

Il y a déjà eu quelques éléments à propos des évolutions futures : http://forum.locoduino.org/index.php?topic=565.0
L'idée a été creusée et voici donc l'état actuel des reflexions sur la carte Satellite V2.

L'idée est de la rendre plus générale et plus adaptable que la V1 avec une banalisation plus poussée des entrées/sorties. La V1 assigne en dur une entrée ou une sortie à une fonction. La V2 partage certaines broches entre plusieurs fonctions. Une fois le logiciel configuré, une des fonctions est choisie. La V1 est munie d'une détection par consommation, la V2 n'en a pas :) La V1 est monolithique, la V2 peut recevoir des cartes d'extension pour ajouter de l'électronique comme par exemple l'électronique de détection.

La Satellite V2 est plus simple au niveau électronique car il n'y a finalement que:
  • Un Arduino Nano
  • Un contrôleur CAN MCP2517FD
  • Un transceiver CAN
  • Une alimentation plus costaude que sur la V1
  • Optionnellement un second régulateur permettant de l'alimenter avec une tension au delà de 12V
  • Des résistances
  • Des connecteurs

On peut connecter:
  • Jusqu'à 6 servomoteurs avec et sans détection de fin de course;
  • Jusqu'à 15 LED pour la signalisation;
  • Jusqu'à 8 détecteurs;
  • Jusqu'à 4 cartes d'extension.

MAIS PAS TOUT EN MÊME TEMPS

La carte est du même format que la V1 : 100x50mm



Une carte d'extension fait 50x25 ou 75x25 ou 100x25 et se place sous la carte Satellite V2.
« Modifié: février 04, 2019, 06:09:29 pm par Jean-Luc »
Cordialement

sebyoga

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Re : Satellite V2
« Réponse #1 le: février 04, 2019, 07:29:02 pm »
Bonsoir Jean-Luc,

Je souhaite vous dire tout mon respect face à ces montages et ces cartes.

C'est vraiment du beau boulot, je suis très admiratif et vais suivre ce dossier avec la plus grande attention. Si je peux vous être utile en quoi que ce soit, n'hésite pas.

Bonne soirée,

Cordialement,
Sébastien

Dominique

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Re : Satellite V2
« Réponse #2 le: février 04, 2019, 10:04:49 pm »
Je crois qu’une des dimensions des cartes d’extension est toujours 50 mm (la largeur de la carte satellite) et l’autre dimension est 25, 50, 75 ou 100 mm :
50x25, 50x50, 50x75 ou 50x100.

laurentr

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Re : Satellite V2
« Réponse #3 le: février 04, 2019, 10:15:51 pm »
Bonsoir

J'en étais arrivé à la même conclusion dans mes analyses et avec mes échanges avec boby&co à ce sujet.

On parle bien de satellites "modulaires" dont la customisation se fait en fonction des usage/besoins.
les E/S bus sont bien en CAN, le reste est "on demand" selon une pré check list d'affectations possibles.

Au sujet des affectations de sorties j attire ton attention sur la possibilité d adjoindre pour chaque servo un relais ( 2RT types DIL par exemple) pour les commutations de pointe de cœur par exemple. ( la gestion locale sur le CI a l'avantage de centraliser la polarisation qui de plus ouvre la possibilité de fixation du servo à toutes les solutions possibles et pas exclusivement a des versions munies de micro Switchs)

La possibilité d’étendre par "empilage" est une combinaison heureuse que j utilise souvent moi mème.

Autre piste possible, pourquoi ne pas se passer de l'arduino pour y glisser directement ATMEGA 328P PU ou AU? ( il reste dans ce cas les 2 condo de découplage de 22pF, le quartz, la résistance de reset et celle du Aref. On ajoute l'ICSP et zou, c est parti. Bon OK c est peut être "s'emm...der "pour un gain faible car le prix d un Arduino complet vs un ATMEGA seul...
On y gagne peut être juste un peu de place au détriment d une mise en œuvre plus complexe.

Pour la partie ALIM, j ai expérimenté avec succès l utilisation d'un convertisseur type "BUCK DC DC" comme celui ci
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063A-D.PDF
Pourrait bien convenir pour ce montage avec la circuiterie qui va avec. Interet: pas de watt a dissiper! ( excellent sur les barrettes d éclairages interne des véhicules)...

Comme toujours le sujet est ouvert... je ne suis pas la faire pour la révolution!  ;D

Laurent
« Modifié: février 04, 2019, 10:17:36 pm par laurentr »

Jean-Luc

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Re : Re : Satellite V2
« Réponse #4 le: février 05, 2019, 08:34:53 am »
Je crois qu’une des dimensions des cartes d’extension est toujours 50 mm (la largeur de la carte satellite) et l’autre dimension est 25, 50, 75 ou 100 mm :
50x25, 50x50, 50x75 ou 50x100.

Il y a 4 slots répartis dans la longueur de la carte Satellite V2 (100mm) donc un peu moins de 25mm par slot. La largeur d’un carte d’extension monoslot est de 25mm. Sa longueur est égale à la largeur de la carte Satellite V2 : 50mm ou plus. Les ‘plus’ possibles sont 75mm et 100mm. On peut aussi imaginer des cartes d’extension double, triple ou quadruple slot.
« Modifié: février 05, 2019, 08:38:27 am par Jean-Luc »
Cordialement

Jean-Luc

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Re : Re : Satellite V2
« Réponse #5 le: février 05, 2019, 08:56:06 am »
Bonjour Laurent

On parle bien de satellites "modulaires" dont la customisation se fait en fonction des usage/besoins.
les E/S bus sont bien en CAN, le reste est "on demand" selon une pré check list d'affectations possibles.

Tout à fait. Mais il y a quand même ce qu’il faut sur la carte sans ajout de matériel pour faire déjà des choses.

Citer
Au sujet des affectations de sorties j attire ton attention sur la possibilité d adjoindre pour chaque servo un relais ( 2RT types DIL par exemple) pour les commutations de pointe de cœur par exemple. ( la gestion locale sur le CI a l'avantage de centraliser la polarisation qui de plus ouvre la possibilité de fixation du servo à toutes les solutions possibles et pas exclusivement a des versions munies de micro Switchs)


Ca peut être mis sur une carte d’extension mais il faut deux relais 1RT pour commuter un cœur car il y a 3 états : lame gauche, lame droite, rien du tout.

Citer
Autre piste possible, pourquoi ne pas se passer de l'arduino pour y glisser directement ATMEGA 328P PU ou AU? ( il reste dans ce cas les 2 condo de découplage de 22pF, le quartz, la résistance de reset et celle du Aref. On ajoute l'ICSP et zou, c est parti. Bon OK c est peut être "s'emm...der "pour un gain faible car le prix d un Arduino complet vs un ATMEGA seul...
On y gagne peut être juste un peu de place au détriment d une mise en œuvre plus complexe.

Ca a été évoqué mais il n’y a que des inconvénients:
  • la carte doit rester simple à souder pour que tout le monde y arrive. Il y a déjà des CMS mais un boîtier TQFP32 serait un cran trop dur
  • il faudrait soit le programmer avec un ICSP, soit ajouter un convertisseur USB série et flasher un bootloader. C’est encore un cran trop dur et on s’éloigne de la philosophie Arduino
  • ca sera plus cher
  • et enfin ça prendra plus de place : le nano est une structure 3D et en dessous il y a 14 résistances qui occupent le PCB. Il y donc la place pour un Nano mais pas pour les composants qui le constituent  :)

Citer
Pour la partie ALIM, j ai expérimenté avec succès l utilisation d'un convertisseur type "BUCK DC DC" comme celui ci
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063A-D.PDF
Pourrait bien convenir pour ce montage avec la circuiterie qui va avec. Interet: pas de watt a dissiper! ( excellent sur les barrettes d éclairages interne des véhicules)...

Éventuellement. Pour l’instant j’ai mis un régulateur en boîtier D2PAK. D’après ce que je vois sur le montage de référence du MC34063A, il y a beaucoup de composants externes dont des grosses capas chimiques (une de 470μF) et une bobine (10 a 12 mm de côté). Tout cela prend beaucoup de place et j’ai peur que ça ne rentre pas. Alors qu’avec le régulateur linéaire j’ai juste deux capas, une de 100 et une de 10μF (je ne compte pas les 100nF qui sont en boîtier 805) de diamètre 5-6mm.
« Modifié: février 05, 2019, 09:06:13 am par Jean-Luc »
Cordialement

laurentr

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Re : Satellite V2
« Réponse #6 le: février 05, 2019, 10:50:33 am »
Bonjour

Pour la self tu peux en trouver de 7x7x3mm ( Lxlxh) ce qui limite l encombrement.( plus gros permet de passer plus de 1A mais pour nos besoins ont peut limiter)
Il y a la diode, les 2 resistances R1 R2 pour fixer la tension et la R,033r en entree ainsi que le codo de 470pF. Ca reste tres jouable car derrière tu peux stabiliser aussi avec des condo classiques.
le gros intérêt et le non dissipation des W sur le Reguateur lineaire. ( surtout si l'alim vient de tensions élevées)

Sur ma barrette d éclairage j ai préféré mettre cela à un CI linéaire pour éviter ( comme sur le VH Mistral) l'effet "grille pain" car la différence de potentiel entre le DCC ( env 20V une fois redressé) et les 5V à utiliser... ca fait beaucoup ( trop!)

Et in finé ca marche tres bien :)
Bon c est mon premier CI avec le convertisseur BUCK DC/DC mais sans regret 8)

Jean-Luc

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Re : Re : Satellite V2
« Réponse #7 le: février 05, 2019, 12:00:41 pm »
Pour la self tu peux en trouver de 7x7x3mm ( Lxlxh) ce qui limite l encombrement.( plus gros permet de passer plus de 1A mais pour nos besoins ont peut limiter)

Je veux bien une ref parce que en 220µH de cette taille, le courant de service est de 320mA. Comme cette alimentation est destinée aux cartes d'extension, il ne faudrait pas que ça soit trop bas.

Je vais essayer d'implanter avec une self 12x12 pour voir.

Actuellement la carte ressemble à ça :



Cordialement

msport

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Re : Satellite V2
« Réponse #8 le: février 05, 2019, 12:43:45 pm »
La solution des régulateurs linéaires a fait ses preuves avec le premier satellite et les précédents modules où courant x chute de tension ne dépassait pas la fraction de watt (aidé si besoin par une Zener). En particulier du fait de compacité et de sa fiabilité (comme sur l’Arduino de base)
La taille des modules step down est significative du fait des composants.
genre : https://www.ebay.fr/itm/LM2596-2596S-3A-DC-Spannungsregler-Wandler-Buck-Converter-Step-Down-Module-pro/263404688186
Cordialement

laurentr

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Jean-Luc

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Re : Satellite V2
« Réponse #10 le: février 05, 2019, 01:57:31 pm »
Ah oui mais non. Je n'achète pas de composant sans la datasheet. Les 800mA annoncés sont bidons (ou bien c'est le courant de saturation, pas de service). Une recherche de self de puissance chez TME en 7,3x7,3 retourne des self de 360mA maxi. Chez Farnell j'en ai trouvé à 470mA maxi
« Modifié: février 05, 2019, 02:39:21 pm par Jean-Luc »
Cordialement

msport

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Re : Satellite V2
« Réponse #11 le: février 05, 2019, 02:26:43 pm »
Depuis l'invention de l'électronique, les selfs ont posé problème. On ne sait pas vraiment ce qu'on achète, et pire, ce qu'on a dans le tiroir ...
Certes, on peut les mesurer : induction, résistance, mais quid de la saturation avec le courant et la fréquence ?
Cordialement

laurentr

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Re : Satellite V2
« Réponse #12 le: février 06, 2019, 12:43:59 pm »
Bonjour

J'aime bien cette V2... très modulaire! Y a du concept! :)
Encore quelques petits ajustements à y apporter je pense mais les grandes lignes sont déjà bien posées.
On reconnait des pans de la V1 ( commun au plus ou au moins pour les signaux par exemple sur l'indicateur AC de la carte)
5 feux lumineux de max 3 sorties...
Je n ai pas su identifier les positions pour les servo moteurs ( ou on a impulsion/+/GND)

L autre option pour caser l alim est de la mettre sur un satellite externe au dessus des connecteurs du bus CAN ainsi on peut envisager différentes compositions d alim en fonction des besoins des cartes d extension. ( une regulation pour l arduino, une autre plus costaude pour les accesoires, et pssibilite de shunt par cavalier pour assurer la distribution..?

Jean Luc
Tu réalises tes dessins via KiCAD? Je dois m y mettre mais je travaille beaucoup plus efficacement avec SPRINT LAYPOUT 6 ( j eperds la 3D) mais pour le reste l'ergonomie es tres agréable.

Je veux bien un export de fichier gerber et drl pour essayer de dessiner le bouclier d extension de la détection compatible RAILCOM ( possibilité d import ds sprint Layout)

Laurent



Jean-Luc

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Re : Re : Satellite V2
« Réponse #13 le: février 06, 2019, 05:20:04 pm »
Bonjour

J'aime bien cette V2... très modulaire! Y a du concept! :)

Merci :)


Citer
Je n ai pas su identifier les positions pour les servo moteurs ( ou on a impulsion/+/GND)

En haut le – puis dans l'ordre :
le +
Le signal de commande du servo
le fin de course 1
le fin de course 2

Citer
L autre option pour caser l alim est de la mettre sur un satellite externe au dessus des connecteurs du bus CAN ainsi on peut envisager différentes compositions d alim en fonction des besoins des cartes d extension. ( une regulation pour l arduino, une autre plus costaude pour les accesoires, et pssibilite de shunt par cavalier pour assurer la distribution..?

Pour l'instant :
le VIN arrivant sur le connecteur d'alim est fourni aux cartes d'extension, d'un part, et, d'autre part, passe par une diode de protection et alimente le Nano via son VIN et un régulateur en boîtier D2PAK pour les cartes d'extension.
En option on peut souder un second régulateur au verso pour permettre des tensions plus élevés que 12V sur l'alim (limite du Nano). Si il n'est pas soudé, il faut souder le strap S3.

Je ne suis pas très favorable à des complications pour cette carte. Les socket RJ11 ont une hauteur de 11,43mm et mettre une carte au-dessus signifie des connecteurs non standards. Il faut rester simple. Actuellement la chose difficile à souder est le contrôleur CAN et le transceiver. Le reste ne pose pas de problème à l'amateur.

Citer
Jean Luc
Tu réalises tes dessins via KiCAD? Je dois m y mettre mais je travaille beaucoup plus efficacement avec SPRINT LAYPOUT 6 ( j eperds la 3D) mais pour le reste l'ergonomie es tres agréable.

Non, j'utilise Canari

Citer
Je veux bien un export de fichier gerber et drl pour essayer de dessiner le bouclier d extension de la détection compatible RAILCOM ( possibilité d import ds sprint Layout)

Voici tout d'abord les broches du connecteur d'extension :



Connecteur 4 broches en haut de la carte

VIN est la tension sur le connecteur d'alimentation de la carte Satellite V2. Aucune diode de protection n'est intercalée. Il conviendra de protéger l'électronique de la carte d'extension si VIN est utilisé. De même cette tension n'est pas filtrée ;
GND est la masse ;
5V est fourni par un régulateur 7805 1A sur la carte Satellite ;
RESET est le reset de l'Arduino Nano.

Connecteur 9 broches en bas de la carte

A1 est le poids fort du numéro de slot dans lequel la carte fille est enfichée ;
A0 est le poids faible du numéro de slot dans lequel la carte fille est enfichée ;
SDA et SCL sont les deux signaux du bus I2C
ES1 et ES0 sont des signaux logiques de l'Arduino Nano. Les broches de l'Arduino dépendent de l'emplacement de la carte d'extension et sont données dans la table ci-dessous
EmplacementES1ES0
EXT0D9IO0
EXT1D10IO1
EXT2A0D5
EXT3A1D6

SCK est l'horloge du bus SPI
MOSI est la donnée SPI sortant du Nano et entrant dans la carte d'extension
MISO est la donnée SPI sortant de la carte d'extension et entrant dans le Nano
A1 et A0 sont prévus pour être utilisés pour compléter l'adresse I2C pour les circuits disposants de cette capacité ou bien, en cas d'utilisation d'un ATtiny, pour construite l'adresse I2C de l'ATTiny.

Dimensions

Dans le sens vertical une carte d'extension pourrait avoir :
  • exactement la largeur de la carte Satellite V2 (un peu moins de 50mm), ce qui permet d'en caser 8 dans un batch standard
  • 100mm - la largeur (25) = un peu moins de 75mm, ce qui permet d'en caser 5 dans un batch standard
  • 100mm, ce qui permet d'en caser 4 dans un batch

Sachant qu'il y aura nécessairement des connecteurs sur ces cartes et que ces connecteurs doivent être facilement accessibles :
- J'ai des gros doutes sur la petite, je pense qu'elle se sert à rien car les connecteurs éventuels sont difficiles d'accès.
- reste les deux autres : Celle de 75 a un espace de 12,5mm de part et d'autre pour les connecteurs, c'est pas énorme. Si on veut mettre des relais ça ne tient pas.
- permettre plusieurs tailles entraine des assemblages de formes hétérogènes :( (en d'autres termes, c'est le bordel)

Donc je me demande si un seule taille, la plus grande, n'est pas le mieux : on a de la place pour les connecteurs, pour des relais et pour des trous de fixation, le coût du PCB est à peine plus élevé (ma dernière commande chez seed m'est revenue à 17€ port compris pour 10 cartes 100x100, ça met le PCB d'une carte d'extension à 43 centimes. Mais bon, ça se discute. On peut imaginer des cartes qui prennent plus d'un slot également.

Je mesure mes cartes en mils. Une carte d'extension simple slot fait 995 mils x 3930 mils (25,27mm x 99,82mm) traits de coupe compris. Les traits de coupe font 20 mils (0,51 mm) et donc une fois coupée la carte fait 955 mils x 3890 mils (24,26mm x 98,81mm). Voici les cotes hors traits de coupe, les traits pointillés blancs sont les limites de la carte Satellite V2 qui vient par dessus :



Les connecteurs sont de simples rangées de broches mâles au pas de 2,54mm :



Ci-dessous les gerber d'une carte vierge
« Modifié: février 06, 2019, 07:09:49 pm par Jean-Luc »
Cordialement

laurentr

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Re : Satellite V2
« Réponse #14 le: février 06, 2019, 08:16:49 pm »
Bonsoir

Merci Jean Luc. Je vais voir pour intégrer cela.
Canari semble sympa mais.. sous MAC!

Quelques observations:
les trous de fixation d entretoise dia 2.2mm ==> pourquoi ne pas percer à 3.1 sans collerette pour permettre des entretoise avec visserie M3 ( plutot bien rependue (plus que le M2))
L ajout de la collerette dia 4mm n est pas indispensable ( elle ne sert pas non plus de plan de masse donc peut être enlevée pour gagner un peu de place) cote solidité un PCB de 1.2 ou 1.6mm d épaisseur reste suffisant ( voir même 1mm) La couche cuivre n apporte rien a ce niveau.

Pourquoi ne pas avoir gardé un espacement en multiple de 2.54 avec le premier pour le second connecteur?

Perso j aurai un peu élargi les pistes les plus fines et n en glisser qu une entre deux PAD lorsque le routage le permet = moins de contraintes de production, plus de solidité à la soudure

J au vu que tu maintiens des composants traversant plus facile d aces au plus grand nombre ce qui te permet aussi de passer d une couche à une autre facilement. Pas de gain en full cms?

J ai bien vu le D2PAK en dessous.

Une autre option est de considérer que la satellite V2 vient en bouclier sur une carte plus grande en dessous par exemple et donc fixable sur un châssis du réseau, le Satv2 vient comme un Arduino coiffer la carte fonctionnelle qui elle dispose des IN/OUT aux mêmes endroits mais accédés par le dessous. ( c est ce que j emploi sur mes propres cartes): intérêt on a la filerie de connecter aux cartes qui vont au réseau, la SATv2 joue son rôle de composant reprogrammable une fois démonté... etc

Modulaire dessus/dessous :) 8)