BR Motor

Mastodonte – Séquenceur

Mastodonte est un ordinateur de bord, ou plus précisément un séquenceur, destiné à orchestrer de manière autonome les événements critiques d’un vol de fusée expérimentale. Il est conçu pour répondre aux exigences du cahier des charges du C'Space, et s’intègre à tout projet nécessitant un séquencement fiable, robuste et temps réel.

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© 2025/2026 - Paul Miailhe.
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Fonctionnement

Mastodonte supervise et déclenche en toute autonomie les étapes clés du vol, sans intervention extérieure :

Détection du décollage

La détection initiale peut se faire par deux méthodes :

• Un contact jack (fil coupe-circuit) : un câble fin relie la fusée au sol, et se sectionne au moment du lancement. La coupure génère une interruption matérielle, qui marque le T-0 du vol.
• Un accéléro-contact (contacteur à masselotte) peut également déclencher le séquenceur dès détection d’une accélération.

Dans les deux cas, la carte démarre son chronomètre interne pour initier la séquence.

Fenêtrage temporel autour de l’apogée

Après le décollage, Mastodonte ouvre une fenêtre temporelle durant laquelle la détection de l’apogée est autorisée :

• Un signal extérieur, par exemple issu d’un autre système avionique ou d’un capteur, peut être reçu via un optocoupleur pour indiquer l’apogée.
• Ce signal n’est pris en compte que pendant la fenêtre, afin d’écarter toute détection parasite en dehors de cette phase critique.
• Si aucune détection n’est reçue, un déclenchement de sécurité est effectué après un temps maximal prédéfini post-apogée, garantissant ainsi l’ouverture du système de récupération.

Déploiement du système de récupération

En réponse à une détection d’apogée (ou par sécurité en fin de fenêtre), Mastodonte déclenche le système de récupération :

• Par charge pyrotechnique (détonateur, coupe-corde, etc.),
• Ou par moteur DC (vis de poussée, libération mécanique, etc.).

Enregistrement des événements critiques

Mastodonte assure un enregistrement précis des points clés du vol :

• Heure de décollage (T-0),
• Début et fin de la fenêtre d’apogée,
• Réception (ou absence) du signal d’apogée,
• Déclenchement du système de récupération,
• Tension batterie mesurée durant le vol,
• Événements d’erreur moteur détectés.

Ce journal d’exécution agit comme une boîte noire embarquée, permettant d’analyser a posteriori le bon déroulement de la mission, et d’identifier toute anomalie de comportement.

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Mastodonte vise à offrir un fonctionnement déterministe, fiable et autonome, même en l’absence de télémétrie ou de supervision au sol, conformément à l’esprit du cahier des charges C'Space.

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Architecture & Fonctionnalités

Alimentation et protections

• Protection contre l’inversion de polarité (MOSFET P SQD50P04-13L)
• Protection contre surtensions (TVS SMAJ14A)
• Limitation de courant via fusible réarmable
• Régulation de tension (LM340AT : 7.4 V batterie → 5 V)
• Sélection de la source d’alimentation (USB-C ou batterie)
• LED d’indication d’alimentation

Microcontrôleur RP2040-YD

Mastodonte s’appuie sur la carte RP2040-YD, une carte commerciale compacte embarquant un microcontrôleur RP2040 de Raspberry Pi, accompagnée de ses périphériques essentiels :

• Double cœur ARM Cortex-M0+ cadencé à 133 MHz
• 128 Mbits (16 MB) de mémoire flash externe W25Q128
• Oscillateur intégré à 12 MHz
• Interface native USB-C
• Format physique compatible Raspberry Pi Pico
• Brochage latéral avec 40 broches GPIO (20 de chaque côté)
• LED RGB WS2812 intégrée (GPIO23)
• Boutons embarqués :
  • BOOT
  • RESET
  • USER KEY (GPIO24)
• Interface SWD pour débogage

La carte RP2040-YD est conçue pour venir se connecter verticalement sur le PCB principal appelé BR-Motor via deux rangées de connecteurs femelles. Une fois assemblée, l'ensemble forme la carte Mastodonte, regroupant la logique de contrôle (RP2040-YD) et l’électronique de puissance et d’interface (BR-Motor).

Interfaces et connectiques

• Connecteurs au format JST B2B-XH
• Connexions dédiées pour moteurs, charges pyrotechniques, capteurs et interfaces de communication
• Tensions disponibles : 5 V et 3.3 V

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Interfaces et E/S

Commande moteur / Charge pyrotechnique

• 3 drivers DRV8872DDA (ponts en H)
  • Jusqu’à 3.6 A sous 6.5–45 V
  • Contrôle PWM
  • LED de direction pour visualisation sans charge
  • Détection d’erreurs via broche nFAULT

Signaux d’entrée isolés

• Optocoupleurs ACPL-214 pour isolation galvanique
• Buffers logiques 74HC14 (Schmitt trigger) pour traitement numérique
• Isolation UART et conversion de niveau : ADuM1281
• Pull-ups 4.7 kΩ intégrés sur les lignes I²C

Buzzer de notification

• Pilotage via transistor BSS138
• Protection par diode 1N4148
• Activation par GPIO (IN_BUZZ)

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Schéma fonctionnel

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Signaux sortants – Carte Mastodonte (RP2040-YD)

Tous les signaux sont sur le standart CMOS 3.3 V côté logique.

RP2040-YD PINOUT

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Caractéristiques mécaniques

• Dimensions : 100 × 40 mm
• Épaisseur maximale : 18.13 mm
• Trous de fixation : 4 × Ø3.2 mm
• Masse sans support : 37 g
• Fichier STEP 3D disponible ici : Mechanical/BR-Motor.step

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Ressources utiles

Composants utilisés sur la carte Mastodonte, avec leurs fiches techniques officielles :

Sur la production 02/03/2025, les optocoupleurs utilisés sont les TLP292(TPL,E).

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[OPTION] : BR Mini Sensor

La BR Mini Sensor est une carte mezzanine entièrement compatible avec la Raspberry Pi Pico. Il s'agit d'un COMPLEMENT. Le stack sans fonctionne parfaitement sans, mais cet ajout permet d'étendre ses capacités. Elle embarque une suite de capteurs communicant via le bus I²C :

• Un accéléromètre 3 axes & un gyromètre 3 axes (IMU) : Basés sur le composant LSM6DSL de STMicroelectronics.
• Un capteur de pression permettant de mesurer l'altitude : Basé sur le composant LPS22HB de STMicroelectronics.

La carte BR Mini Sensor vous permettra, moyennant un peu de code, de mesurer et d'enregistrer les paramètres de vol de votre fusée afin d'en estimer la trajectoire. Pour plus de détails, consultez la documentation officielle : Wiki BR Mini Sensor.

Configuration matérielle et précautions

Lors de l'intégration de la carte, une attention particulière doit être portée à la gestion des broches d'interruption :

• Isolement des interruptions (INT1 / INT2) : Il est nécessaire de prévoir le dessoudage de certaines résistances 0R sur la carte pour les lignes INT1 et INT2 de l'IMU.
• Prévention des conflits : Cette modification permet d'éviter de polluer d'autres pins de la carte BR-Motor et d'interférer avec l'optocoupleur ou le signal Nfault du moteur 3.

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Test Fly Video

La vidéo de qualification de Mastodonte pour le projet Diamant :

Visionner le Test Avionique Mastodonte sur YouTube

Test des systèmes embarqués de la fusée Mastodonte.