Telemetrino 1.0

El Telemetrino surgió como una extensión de las aplicaciones de telemetría del OT+ gracias a las posibilidades que nos ofrecía el Arduino, pero pronto adquirió una identidad propia. Tras unos meses de funcionamiento del prototipo en Peña de Francia, dotando de la capacidad de telemetría al digi de APRS EA1V-3, los resultados han sido muy buenos. Esto nos llevó a desarrollar un shield específico para insertar sobre una placa Arduino normal, del cual ofrecemos ahora los detalles, circuito, código fuente del programa y el fotolito de la placa de circuito impreso, para que cualquiera pueda construirse su propio Telemetrino, pudiendo implementar así la telemetría sobre cualquier digi de APRS en funcionamiento con el UI-Digi v1.8 o superior.

El shield

En esencia es una placa de entrada/salida con clemas de tornillo y que tambián puede usarse como placa de propósito general para cualquier otro proyecto con el Arduino. Todos los puertos utilizados están desacoplados a masa mediante condensadores, como protección contra la RF, y se han previsto espacios para insertar resistencias de pull-up en los puertos digitales, así como divisores o resistencias de polarización en los puertos analógicos. Aunque en el protocolo de telemetría para APRS solo se envían 5 valores analógicos, en el shield del Telemetrino pueden utilizarse los seis puertos analógicos del Arduino. Se han dejado algunos puertos digitales libres, lo que permite el montaje en sandwich de algun otro shield o el acceso a la interrupciones del microcontrolador.

El Telemetrino incluye tambien un circuito integrado conversor TTL-RS232 de dos puertos, de los cuales se utiliza uno para enviar las tramas de telemetría al TNC a 9600 baudios 8N. El segundo puerto está libre y accesible mediante pines en el shield. Este circuito se alimenta desde la placa Arduino al enchufar el shield. Esto posibilita el uso del Telemetrino con aquellos Arduinos que ya solo disponen de puerto USB o solo TTL, incluso puede usarse con un Arduino minimalista implementado sobre un ATMega8 con los compononetes imprescindibles para funcionar. Un boton de reset completa el conjunto.

Como se ha mencionado antes, se han previsto sobre el Telemetrino unos espacios para configurar los puertos de entrada, tanto analógicos como digitales, según nuestras necesidades. En las unidades que expusimos en las distintas Ferias de radio, estos espacios están equipados con tiras de pines. Esto permite insertar y retirar los terminales de los componentes durante los ensayos y desarrollo, pero nada impide soldar los componentes directamente a la placa para una configuración fija y estable.

El programa 

El prototipo de Salamanca monitoriza cuatro entradas digitales y cinco entradas analógicas. Cada treinta minutos comprueba su estado y genera una trama de telemetría conforme al protocolo de APRS. Esta trama se envía por el puerto RS-232 al TNC, el cual a su vez se encarga de enviarla vía radio a la red de APRS. Ademas de los datos de telemetría propiamente dichos, envía también a la red de manera periódica tramas en forma de mensajes con los datos necesarios para la decodificación automática de la misma por las estaciones receptoras. El programa en sí es relativamente sencillo, ni de lejos aprovecha toda la potencia del Arduino, pero ha supuesto para algunos miembros del equipo nuestro primer paso "serio" en lo que a programación se refiere. El código fuente está disponible como archivo .pde al final de la página para su descarga. Editarlo para incluir el indicativo propio y programar la placa no debiera representar mayor problema, así como configurar las entradas según lo que se desee medir.

El Telemetrino no sólo funciona sobre un TNC, también puede hacerlo sobre un OpenTracker, con tan solo ajustar la velocidad del puerto serie en el archivo y corregir la cabecera de las tramas de texto a enviar por el mismo.

¿Qué es lo que mide?

Las entradas digitales estan configuradas por defecto en valor alto, y se activan al ponerlas a masa, por ejemplo cerrando un interruptor, pero podrían admitir también información analógica codificada en modo binario. En nuestro caso hasta un máximo de cuatro bits, que son las entradas que estamos usando. De este modo disponemos de una resolución de 16 valores, más que suficientes, por ejemplo para controlar una veleta.

Las entradas analógicas, están configuradas por orden del siguiente modo:

- Un divisor de tensión 1:4, con lo que puede medir tensiones de 0 a 20 voltios. En el digi de la Peña monitoriza la tensión de 5 voltios de la que se alimenta el propio Telemetrino.

- Un sensor de temperatura, con resolución optimizada por software. En este caso monitoriza la temperatura exterior en la Peña de Francia.

- Un sensor de temperatura, similar al primero, que monitoriza la temperatura en el interior del mueble que aloja todos los equipos.

- Un sensor de temperatura, idéntico a los anteriores, en este caso sujeto al disipador de calor del transmisor del repetidor de fonía, anexo al digi de APRS.

- Un divisor de tensión 1:5, que admite una entrada máxima de 25 voltios y que monitoriza la alimentación genral de 12 voltios.

Todos estos valores medidos, con resolución de 10 bits, son remuestreados a 8 bits que es el valor admisible en APRS. Para mejorar la resolución de los valores de temperatura, el remuestreo de datos no es lineal en todo el rango del sensor (de -40 a +100 ºC), sino que se ha reducido el margen medible para tener una resolución de 0,5 º.

La electrónica.

El shield del Telemetrino tiene unas dimensiones de 76x68 mm, es un circuito impreso de simple cara (puede descargarse el dibujo del mismo al final de la página) y apenas lleva un puñado de componenetes:

1 Max 232.

1 condensador de poliester de 100nF.

3 condensadores electrolíticos miniatura de 1 microfaradio.

2 resistencias de 1K2.

16 condensadores cerámicos de 10 nF para desacoplar las entradas.

1 pulsador miniatura.

2 tiras de clemas a tornillo de 10 contactos.

- tiras de pines varias macho o hembra, segun vayamos a configurar el Telemetrino.

Los sensores:

- para los divisores de tensión se han utilizado resistencias normales de 33K y 100K para realizar el divisor 1:4, y de 82K y 330K para el divisor 1:5.

- para los sensores de temperatura utilizamos el LM335, que al trabajar con una tensión de 5 voltios es preciso polarizarlo con una resistencia de valor comprendido entre 5K y 10K.

- ademas se han usado resistencias de 56K para realizar el pull-up de las entradas digitales.

Así es como lo hemos configurado, pero las posibilidades en cuanto a sensores y parámetros a medir quedan limitadas tan solo por la imaginación.

Iremos actualizando esta entrada los próximos dias días con mas información del Telemetrino.

73 de el equipo de cacharreo.es