Vira - вариометр барометрический

Vira 3.2 (проект для самостоятельной сборки) — не коммерческий проект цифрового барометрического вариометра-альтиметра с высокочувствительным датчиком давления, с черно-белым графическим дисплеем, встроенными Bluetooth-модулем и голосовым модулем. Vira 3.2 создан для пилотов парапланов. Конструкция прибора специально разработана таким образом, чтобы любой желающий смог собрать прибор самостоятельно из популярных электронных модулей доступных в продаже. Прибор питается от Li-Io батареи. На дисплее прибора отображается шкала вариометра, усредненное значение вариометра, два альтиметра, график высоты, часы, таймер полета, температура и уровень заряда батареи.
Имеется несколько режимов отображения данных на экране. Для настройки прибора используется интуитивно-понятное меню.

Предупреждение

Единственно безопасный способ полета — постоянно контролировать режим полета всеми доступными способами. Vira 3.2 — это вспомогательный инструмент для пилота. Однако, как и любое устройство, он может отказать. Нельзя полностью полагаться только на прибор. Чрезмерное отвлечение внимания на показания прибора может отвлечь пилота от главного занятия — управления летательным аппаратом. Будьте внимательны и сохраняете правильное распределение внимания.

Характеристики

  • Черно-белый графический дисплей разрешением 128×64 обеспечивает отличную видимость при любом дневном освещении. Имеется подсветка дисплея.
  • Два настраиваемых альтиметра. -700…9000 м.
  • Вариометр имеет аналоговую шкалу с шагом 0.2 м/с и цифровые усредненные показания с шагом 0.1 м/с. Время усреднения настраивается (можно отключить, установив 0).
  • Настраиваемая звуковая сигнализация вариометра. Подъем, снижение, предподъем (buzzer).
  • Уровень громкости звука настраивается.
  • График изменения высоты за 60 секунд.
  • Встроенные часы. Таймер полета. Запуск таймера полета ручной и автоматический при скороподъемности 0.5 м/с в течении 3 секунд.
  • В памяти прибора сохраняются параметры 10 крайних полетов. Время старта и окончания, длительность полета, максимальная/минимальная высота, максимальная/минимальная скороподъемность, максимальная/минимальная температура.
  • Питание от Li-Io батареи напряжением 3.7B. Время работы прибора зависит от емкости батареи. Рекомендуется использовать батарею не ниже 1000 мАч.
  • Отображение уровня заряда батареи.
  • Bluetooth-модуль позволяет использовать Vira 3.2 совместно с популярными программамиXCTrack (по протоколу LK8000), XCSoar (по протоколу OpenVario (POV)) и Avislab.Variometer
  • Мультиязычный интерфейс (Английский / Украинский / Русский)
  • Голосовое информирование. Текущая версия прошивки поддерживает произношение только высоты. В будущем будет добавлены оповещения о других событиях
  • Возможность обновления прошивки через USB.

Кнопки управления

Vira 3.2 - вариометр барометрический. Кнопки управления

Прибор управляется тремя кнопками «Start/Up», «Menu/Enter», «Reset/Down». С их помощью Вы можете полностью управлять прибором и его настройками.

На главном экране кнопки:
«Start/Up» — запускает/останавливает таймер полета.
«Menu/Enter» — вызывает меню прибора.
«Reset/Down» — простое нажатие — переход в режим установки альтиметров; нажатие и удержание — сброс первого альтиметра в «0».

При запущенном таймере полета кнопки «Menu/Enter» переключает режимы экрана, «Reset/Down» блокируются. Т.е. настройки прибора можно изменять, только когда таймер полета не запущен.

Включение/выключение прибора

Включение и выключение прибора осуществляется выключателем.

Дисплей прибора, отображение данных

На дисплее отображаются следующие данные:

Vira 3.2 - вариометр барометрический. Шкала Вариометра Шкала вариометра. Шкала вариометра показывает значения от -4.8 до 4.8 м/с с шагом 0.2 м/с.
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Усредненные показания вариометра Усредненные показания вариометра. Время усреднения настраивается в настройках прибора. По умолчанию время усреднения равно 1сек.
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Альтиметр 1 Альтиметр 1. Значение барометрического альтиметра. Значение обоих альтиметров может быть установлено вручную
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Альтиметр Альтиметр 2
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Температура Температура окружающей среды
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Заряда батареи Уровень заряда батареи
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Время Время. Текущая дата и время устанавливается в настройках прибора и сохраняется при отключении питания прибора
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Таймер полета Таймер полета
Vira 3.2 - вариометр барометрический. График изменения высоты График изменения высоты. Отображает изменение высоты за 60 секунд. Позволяет визуально оценить изменение высоты
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Bluetooth Индикация работы Bluetooth модуля

Все числовые данные на дисплее обновляются с частотой 1 раз в секунду.

Переключение режимов экрана

Для отображения показаний прибора увеличенным шрифтом используйте переключение между режимами экрана.
Переключение между режимами экрана выполняется средней кнопкой в режиме полета. Т.е. когда таймер полета запущен (см. ниже «Запуск и остановка таймера полета»). В режиме, когда таймер полета остановлен, нажатием средней кнопки вызывается меню настроек.
Переключение между экранами циклическое.
Экраны имеют следующий вид:

1. Vira 3.2 - вариометр барометрический. Главный экран Главный экран
2. Vira 3.2 - вариометр барометрический. Вариометр Вариометр
3. Vira 3.2 - вариометр барометрический. Вариометр с графиком Вариометр с графиком изменения высоты за 60 сек.
4. Vira 3.2 - вариометр барометрический. Высота Высота
5. Vira 3.2 - вариометр барометрический. Время и таймер полета Время и таймер полета

Запуск и остановка таймера полета

Таймер полета запускается автоматически при скороподъемности более 0.5м/с в течении 3 секунд или вручную нажатием кнопки «Start». Остановка таймера полета выполняется только вручную нажатием кнопки «Start». Информация о полете сохраняется в момент остановки таймера.

Настройка прибора

Настройки прибора выполняется с помощью меню при выключенном таймере полета. Когда таймер запущен, т.е. в полете, вход в меню настроек блокируется, а средняя кнопка используется для переключения режимов экрана.

Меню

Вход в меню возможен при отключенном таймере полета. Для входа нажмите кнопку «Menu/Enter». Прибор отобразит главное меню:

Vira 3.2 - вариометр барометрический. Меню

Перемещение по меню выполняется кнопками «Start/Up», «Reset/Down». Выбор нужного пункта — «Menu/Enter».

Дерево меню:

-> Настройки
[Назад]
Альтиметры            Установка значений альтиметров
Вариометр             Настройка времени усреднения числового показания вариометра
Звук                  Настройка порогов срабатывания звука
График                Настройка графика высоты
Дата/время            Установка даты и времени
Подсветка             Установка режима подсветка дисплея
Bluetooth             Включение/Выключение Bluetooth
Язык                  Выбор языка интерфейса
Голос                 Настройки голосовых сообщений

-> Полеты               Просмотр информации о полетах.

Для быстрого возврата на главный экран из любой формы или меню кратковременно нажмите кнопку включения/выключения питания.

Формы настроек

Все формы настроек имеют сходный интерфейс. В этом разделе описано как выполняется перемещение между полями и их изменение. Прежде всего, каждая форма имеет в нижней части экрана две экранные кнопки [ OK ] и <Назад сохранение настроек выполняется при выборе кнопки [ OK ]. При выборе кнопки <Назад форма закрывается, изменения не сохраняются.
Перемещение между полями выполняется кнопками «Start/Up», «Reset/Down». Перевод выбранного поля в режим редактирования выполняется нажатием кнопки — «Menu/Enter». При этом значение поля выделяется. Далее изменение значения выполняется кнопками «Start/Up», «Reset/Down». По завершению нажать «Menu/Enter». После чего снова можно перемещаться по полям кнопками «Start/Up», «Reset/Down». Для сохранения настроек выберите экранную кнопку [ OK ] и нажмите «Menu/Enter».

Рассмотрим пример установки громкости звука. Заходим в меню Настройки->Звук.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

После чего откроется следующая форма.

1 Vira 3.2 - вариометр барометрический. С помощью кнопок «Start/Up», «Reset/Down» выделяем значение интересующего нас поля. В данном случае поле «Громкость» имеет значение «50%» Для перевода его в режим изменения нажмите кнопку «Menu/Enter».
2 Vira 3.2 - вариометр барометрический. Обратите внимание, теперь поле выделяется курсором. В этом состоянии кнопками «Start/Up», «Reset/Down» устанавливаем нужное значение.
3 Vira 3.2 - вариометр барометрический. После того как выбрали нужное значение нажимаем кнопку «Menu/Enter»
4 Vira 3.2 - вариометр барометрический. Поле снова становиться выделенным. С помощью кнопок «Start/Up», «Reset/Down» переводим выделение на другие поля и таким же способом изменяем их. После того как все необходимые изменения сделаны переводим выделение на кнопку «[ OK ]»
5 Vira 3.2 - вариометр барометрический. Нажимаем «Menu/Enter». После этого настройки сохраняются. Если по каким либо причинам Вам не нужно сохранять изменения, вместо «[ OK ]» нужно выбрать оконную кнопку «<Назад».

Для быстрого возврата на главный экран из любой формы или меню кратковременно нажмите кнопку включения/выключения питания.

Альтиметры

Установка значений альтиметров

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

Быстрая установка альтиметров

Не обязательно устанавливать показания альтиметров используя меню. Это можно сделать, пока таймер полета не запущен.

  • Убедитесь, что таймер полета остановлен.
  • Нажмите и отпустите кнопку «Reset/Down».
  • Показания альтиметра 1 выделятся.
  • Используя кнопки «Start/Up», «Reset/Down» установите нужное значение.
  • Нажмите «Menu/Enter». После чего будет выделено значение альтиметра 2.
  • Используя кнопки «Start/Up», «Reset/Down» установите нужное значение.
  • Нажмите «Menu/Enter».

Быстрая установка альтиметра 1 в «0».

  • Убедитесь, что таймер полета остановлен.
  • Нажмите и удерживайте кнопку«Reset/Down».
  • После установки значения альтиметра в «0». Отпустите кнопку.

Вариометр

Время усреднения для цифрового показания вариометра

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

Звук

Пороги срабатывания звука для подъема, снижения, предподъема. При превышении показаний вариометра указанного порога включается соответствующий звук. Обратите внимание, что звуковая сигнализация предподъема включается при запущенном таймере полета. Это сделано для того, чтобы на старте прибор не «шумел». При необходимости сигнализацию предподъема можно отключить, установив порог срабатывания «0».
Vira 3.2 - вариометр барометрический.
Ниже приведена иллюстрация поясняющая работу звуковой сигнализации вариометра.
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Как работает звук.

График высоты

График высоты можно включить/отключить, изменить направление движения графика, или установить вместо графика отображение информации о скороподъемности за минуту.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

Дата/время

Установка даты и времени.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

Дата не отображается на главком экране прибора (отображается только время), однако дата используется при сохранении информации о полете.

Режим подсветки дисплея

Подсветка дисплея имеет три варианта настройки:

  • Выключена – подсветка дисплея отключена
  • Включена – подсветка дисплея постоянно включена
  • Smart – Подсветка включается при нажатии кнопок и выключается спустя несколько секунд после того, как клавиатурой не пользовались.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

По умолчанию установлен режим Smart. Подсветка дисплея увеличивает ток потребления и сокращает время работы прибора до заряда батареи.

Bluetooth — модуль

Включайте питание Bluetooth — модуля только когда собираетесь его использовать. Включенный Bluetooth — модуль достаточно много потребляет и существенно сокращает время работы прибора.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

На текущий момент доступны протоколы:
AVIS — для работы с Avislab.Variometer
POV (Protocol Open Vario) — для работы c XCSoar
LK8000 — для работы c XCTrack

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

На главном экране имеется индикация включения Bluetooth — модуля.

Vira 3.2 - вариометр барометрический.

Bluetooth сопряжение

Для того, чтобы Ваше Android устройство могло работать с Bluetooth модулем Vira 3.2, нужно выполнить сопряжение Vira 3.2 с Вашим смартфоном или планшетом. Это касается любых приложений.

1. Включаем Vira 3.2. В настройках Vira 3.2 включаем Bluetooth (см. выше)
2. На мобильном устройстве включаем Bluetooth Vira 3.2 - вариометр барометрический. Bluetooth
3. Заходим в Bluetooth и ждем пока будет найдена Vira Vira 3.2 - вариометр барометрический. Bluetooth
4. Нажимаем на Vira и вводим PIN-код (1234) Vira 3.2 - вариометр барометрический. Bluetooth
5. После чего сопряжение с Vira установлено Vira 3.2 - вариометр барометрический. Bluetooth

Настройка XСTrack для работы с Vira 3.2

1. Запускаем XСTrack (Bluetooth должен быть включен)
2. Заходим в настройки XСTrack
3. Выбираем пункт меню «Соединение и сенсоры»
4. Выбираем пункт меню «Внешний датчик»
5. Выбираем пункт меню «Bluetooth датчик»
6. Выбираем в качестве устройства вариометр «Vira»
7. Выходим из меню. При правильной настройке должны увидеть сообщение «Bluetooth соединение установлено»
В пункте меню «Настройки->Соединение и сенсоры->Калибровать» можно настроить сглаживание и проверить работу датчика.

Настройка XCSoar для работы с Vira 3.2

1. Запускаем XCSoar (Bluetooth должен быть включен) Vira 3.2 & XCSoar
2. Заходим в настройки XCSoar Vira 3.2 & XCSoar
3. Нажимаем кнопку «Устройства» Vira 3.2 & XCSoar
4. Становимся на свободную строку (в примере это «B:») и нажимаем «Изменить» Vira 3.2 & XCSoar
5. Находим Vira, и нажимаем «Выбор» Vira 3.2 & XCSoar
6. Указываем драйвер OpenVario и нажимаем «OK» Vira 3.2 & XCSoar
7. Для проверки потока данных можно открыть «Монитор» Vira 3.2 & XCSoar
8. Должны увидеть что-то похожее на это Vira 3.2 & XCSoar
9. Далее в настройках XCSoar заходим в пункт «Система» Vira 3.2 & XCSoar
10. Выбираем пункт «Датчики -> Звуковой вариометр» Vira 3.2 & XCSoar
11. Включаем и настраиваем как нравиться Vira 3.2 & XCSoar

Настройка Avislab.Variometer для работы с Vira 3.2

1. Включаем вариометр Vira 3.2, включаем на нем Bluetooth. На смартфоне запускаем Avislab.Variometer. Ждем, пока будет обнаружен вариометр Vira. Vira 3.2 & Avislab.Variometer
2. В списке найденных устройств выбираем Vira Vira 3.2 & Avislab.Variometer
3. Программа должна начать работу. При успешном подключении выбранное устройство запоминается и при последующих запусках программа не запрашивает выбор устройства. Vira 3.2 & Avislab.Variometer

Язык интерфейса

Прошивка позволяет изменять язык интерфейса. Предусмотрен Английский, Украинский, Русский языки.
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Язык интерфейса

Голосовые настройки

Прибор может голосом информировать о текущей высоте. Для этого используется модуль MP3-плеера и отдельный динамик. Файлы для голосового модуля хранятся на SD-карте. Язык голоса устанавливается в зависимости от выбранного языка интерфейса. В голосовых настройках указывается громкость, шаг и период информирования. Шаг указывает разницу высоты в метрах. Если высота изменилась на указанную величину, прибор произнесет значение текущей высоты. Параллельно указывается период в секундах. Если за указанный период высота не изменялась на указанный шаг, прибор так же произнесет значение текущей высоты.
Vira 3.2 - вариометр барометрический. Голосовые настройки

Просмотр информации о полетах

Прибор сохраняет краткую информацию о 10 крайних полетах в свою внутреннюю память. Вы можете просмотреть ее, используя пункт меню «Полеты».

Для просмотра информации о предыдущем полете нажмите кнопку «Start/Up», Для просмотра информации о следующем полете — «Reset/Down». Выход — «Menu/Enter».

Vira 3.2 - вариометр барометрический. Информация о полетах

Информация для самостоятельной сборки

Схема вариометра Vira 3.2

Печатная плата вариометра Vira 3.2

Печатная плата должна быть толщиной не менее 1.5мм. С МЕТЕЛИЗАЦИЕЙ ОТВЕРСТИЙ И ПЕРЕХОДОВ. Необходимые файлы в формате GERBER можно скачать по ссылке: https://github.com/avislab/Vira32/tree/master/PCB_Gerber

Внешний вид платы: https://github.com/avislab/Vira32/tree/master/PCB_Img

Прошивка микроконтроллера загрузчиком

Основная прошивка прибора и последующее ее обновление делается через USB без использования программатора. Но, для того чтобы это стало возможным, нужно один раз с помощью программатора ST-LINK прошить микроконтроллер загрузчиком. Файл: Vira32_Bootloader.bin.

Подключаем программатор к модулю микроконтроллера. На модуле микроконтроллера имеется разъем для подключения программатора.

Запускаем утилиту STM32 ST-LINK Utility

Открываем файл Vira32_Bootloader.bin

После чего нажимаем кнопку «Connect to the target» или выполняем пункт меню «Target->Connect».

Только после успешного подключения нажимаем кнопку «Program verify» или выполняем пункт меню «Target->Program & Verify…».

В открывшемся окне обращаем внимание на адрес 0x08000000. Нажимаем «Start».

После успешной заливки загрузчика программатор нам больше не понадобиться. Основная прошивка заливается и обновляется через USB разъем модуля микроконтроллера.

О других способах прошивки микроконтроллера STM32 читайте здесь: http://www.avislab.com/blog/stm32_st_link/

Файлы прошивок можно скачать здесь: https://github.com/avislab/Vira32/tree/master/Firmware

Обновление прошивки Vira 3.2 через USB

Перевод прибора в режим программирования выполняется кнопкой прибора «Down». Нажмите и удерживайте кнопку «Down», подключите модуль микроконтроллера к компьютеру USB кабелем. Операционная система должна увидеть съемный диск. После чего можно отпустить кнопку «Down».

Запускаем программу Win32 Disk Imager и открываем файл основной прошивки.

Нажимаем кнопку «Write» и подтверждаем свои намерения:

Прошивка должна завершиться следующим сообщением:

Дальнейшее обновление прошивки выполняется таким же образом.

Обновление прошивки и резервную копию можно делать и под операционной системой Ubuntu.
Подробно об этом написано в статье: http://www.avislab.com/blog/stm32-bootloader/

Файлы прошивок можно скачать здесь: https://github.com/avislab/Vira32/tree/master/Firmware

Файлы для SD-карты голосового модуля

MP3-файлы, которые используются для произношения, должны храниться на SD-карте. Особых требований к SD-карте нет. Файлы помещаются на SD-карту простым копированием.

Скачать можно сдесь: https://github.com/avislab/Vira32/tree/master/SD-Card

Список деталей

Для сборки Vira 3.2 потребуются следующие детали:

Part Value Package Description Image
C1 200uF B45181A
C2 470uF B45181A
C3 0.1uF C0805K
C4 10uF C0805K
C5 10uF C1206K
C6 10uF C1206K
D1 1N4148W SOD123
D2 1N4148W SOD123
D3 1N4148W SOD123
DIS1 WG12864A / ST7920 HDM64GS12_-R You can use WG12864A or ST7920 display module WG12864A:

ST7920:

L1 3.3mH L0510  
L2 0…100uH L0510 Place it if have a problem with DFPlayer Mini
R1 10K CA6V Place if use WG12864A display  
R2 220 M0805
R3 0 M0805 Place if use WG12864A display
R4 0 M0805 Place if use ST7920 display
R5 100 M0805
R6 10K M0805
R7 10K M0805
R8 10K M0805
R9 10K M0805
R10 10K M0805
R11 10K M0805
S1 SS-8 /BM (SS12F23G4) TL3XYO  
Module MS5611 Module
Module DFPlayer Mini
Module STM32F103C8T6
Module HC-06 Bluetooth module
Module DC/DC Convertor
Module TP4056 Charger Module
STEREOCONNECTOR PJ307
VT1 IRLML2402 SOT-23
VT2 IRLML2402 SOT-23
VT3 IRLML6402 SOT-23
VT4 IRLML6402 SOT-23

Примечание. В списке указаны детали необходимые для сборки платы. Потребуются так же: Аккумулятор Li-Io емкостью не менее 1000мАч, номинальное напряжение 3.7В, пьезоэлектрический звукоизлучатель, динамик от 0.5 Вт. до 3Вт., 3 кнопки, корпус.

Примечание

Дисплеи

Вы можете использовать один из двух дисплеев — WG12864A или ST7920.
При использовании WG12864A, нужно впаивать R1, R3. R4 не впаивать.
При использовании ST7920, нужно впаивать R4, впаивать R1 не обязательно. R3 не впаивать.

Для использования каждого из этих дисплеев сделаны отдельные прошивки.
Для WG12864A — Vira32_WG12864A.bin
Для ST7920 — Vira32_ST7920.bin

Скачать можно сдесь: https://github.com/avislab/Vira32/tree/master/Firmware

Платы для зарядки аккумулятора

Для зарядки аккумулятора используется плата на базе микросхемы TP4056. Можно использовать платы, как без защиты, так и с защитой аккумулятора.

ВАЖНО! Настройка блока питания

Перед впайкой модуля DC/DC Convertor необходимо с помощью подстроечного резистора выставить на выходе модуля напряжение 5.0 Вольт. В противном случае можно вывести со строя все модули на плате.

Скачать все для Vira 3.2

Все необходимые материалы для самостоятельной сборки Vira 3.2 можно
скачать одним файлом: https://github.com/avislab/Vira32/archive/master.zip

Фото прототипа

 

 

 

Проект новый, поэтому я не исключаю, что материалы, размещенные на этой странице, могут содержать ошибки. Просьба при обнаружении таковых сообщать автору.

С вопросами, предложениями, замечаниями обращайтесь к автору: Андрей Корягин andre@avislab.com
Постараюсь ответить на все письма.

Материал этой страницы будет обновляться, уточнятся, дополнятся по ходу развития проекта.
Крайнее обновление: 03.05.2017

Авторские права © 2014-2017 Андрей Корягин, г. Кременчуг, Украина