Balance électronique de centrage pour avion

Principe

Cette balance électronique de centrage s’inspire du produit fabriqué par Xicoy.

Le principe de fonctionnement est identique à celui décrit dans mon article ‘Balance électronique de centrage pour planeur‘.

Dans le cas de la balance avion, on utilise 3 balances au lieu de 2 dans le cas du planeur. Chaque roue de l’avion repose sur une balance, les 2 balances assignées au train principal étant utilisées ensemble pour déterminer la masse avant (ou arrière selon la configuration de l’avion).

Electronique et capteurs

La mesure des masses est réalisée par 3 balances électroniques. Ces balances sont constituées d’une poutre en aluminium équipée de jauges de contraintes et d’un circuit électronique de mesure. Chaque carte électronique intègre un composant HX711 réalisant la mesure sur le pont Wheatstone, la numérisation, et la transmission sur une liaison série numérique synchrone.

On trouve facilement ces balances (appellation ‘Load Cell’ ou YZC-133) et les cartes HX711 sur Ebay par exemple, pour quelques Euros.

’alimentation des 2 cartes HX711 est prélevée sur le 5V de la carte Arduino.

Câblage des jauges sur les cartes HX711 :

  • E+ : fils rouge
  • E- : fil noir
  • A- : fil blanc
  • A+ : fil vert

Câblage des cartes HX711 avec la carte Arduino :

  • SCK HX711 Balance avant : A0 Arduino
  • DOUT HX711 Balance avant : A1 Arduino
  • SCK HX711 Balance arrière: A2 Arduino
  • DOUT HX711 Balance arrière: A3 Arduino

La gestion des balances est réalisée par une carte Arduino UNO.

Fonctions implémentées (logiciel Arduino) :

  • Communication avec les 3 cartes HX711
  • Communication avec le PC d’IHM (Interface Homme Machine)
  • Calibration des balances avec une masse de référence connue
  • Sauvegarde des calibrations des balances en EEPROM (Mémoire non volatile)
  • Tare des balances
  • Mesure des masses

La librairie logiciel du HX711 provient du site : https://github.com/bogde/HX711

La mise en œuvre du système est réalisée par un logiciel sur PC / Windows. La carte Arduino est connectée à un port USB du PC permettant ainsi l’alimentation et la communication. Ce logiciel PC a été développé avec QT.

Fonctions implémentées (logiciel PC) :

  • Communication avec la carte Arduino
  • Gestion des fonctions des balances (Calibration, Tare, Pesée)
  • Saisie des paramètres de l’avion (Distance BA / CdG souhaitée, Distance BA / Train principal …)
  • Sauvegarde et chargement des paramètres de l’avion
  • Calcul du centrage selon la configuration ‘bicycle ou tricycle)
  • Calcul du lest éventuel à mettre en place (si on ne peut pas déplacer suffisamment la batterie par exemple)
Interface PC

Mécanique

Le système est constitué de 3 balances identiques (contenant la poutre balance et la carte HX711) et d’un boîtier indépendant pour la carte Arduino Uno.

Eclate Balance
Vue éclatée d'une balance
Boitier Arduino UNO
Boîtier carte Arduino UNO

Les pièces sont réalisées en PLA.

Boitier balance
Balance
Boîtier balance équipé
Arduino
Boîtier carte Arduino UNO câblé
Balances
Kit des 3 balances sans socle de roue
Balances
Balances complètes

Test

Les 3 balances ont été testées séparément avec des masses connues. Les calculs ont été vérifiés avec des cas tests, calculés dans un tableur ‘Excel’. Puis les essais sur avion ont été réalisés sur mon Extra 330.

Après avoir effectué la tare des balances, l’avion est posé en ligne de vol sur les 3 balances.

Roulette

La masse totale de l’avion est de 6.8kg.

Le centrage est à 151mm du bord d’attaque pour un centrage optimal à 155mm.

La masse du lest est négative. Ce qui est normal puisque j’avais saisie une position de lest en avant du BA et que l’avion est déjà centré avant … (Voir ci-dessous)

Centrage Extra 330

Points à améliorer

La balance fonctionne correctement. Pour un avion de 7kg comme l’Extra 330, les balances sont à peine assez rigides.

Il subsiste un problème d’affichage du texte sur l’interface sur mon PC portable (non présent sur mon PC fixe, voir les 2 photos de l’interface ci-dessus et dans le corps de l’article)

Nota : Le problème de texte provient d’un zoom appliqué à l’affichage Windows.

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