Fuel flow FF1-MGL-red-cube et affichage instable : une place pour l'Arduino ?

Bonjour à tous,
Sur mon Sportster, le capteur de débit de carburant "red cube" est monté juste après le retour carburant vers le réservoir, et juste avant le T distribuant l'essence aux deux carburateurs.
Le FF1 de MGL Avionics me calcule très précisément la quantité restante de carburant, avec une erreur maximum de plus ou moins un litre par rapport à la quantité restante mesurée à la jauge en bois, sur des vols de plus de 3 heures. C’est l’essentiel de ce que je lui demande (le FF1 n’est pas relié à la jauge résistive sommaire, fournie à l'origine par Dyn'Aéro).
Par contre, l'affichage instantané est assez instable, oscillant par exemple entre 15 et 18l/h pour une consommation vraie mesurée en fin de vol à 16,5l/h.
Ce point a déjà été abordé sur le forum, la cause en serait le flux d’essence, « pulsé » à l’emplacement du capteur, et il semblerait qu'avec deux capteurs, l'un avant les pompes, l'autre sur le capillaire de retour, la lecture différentielle serait plus stable.
J'ai aussi noté que l'exploitation astucieuse du signal de commande des injecteurs permet de régler ce problème... pour les « chanceux » qui ont l'injection !
Comme je n'ai pas envie de modifier maintenant mon circuit carburant pour rajouter un deuxième capteur, ni de passer immédiatement à l'injection, je m'interroge sur la meilleure façon de stabiliser l'affichage du débit instantané de mon FF1, d'autant que, n'ayant pas d'indicateur de pression d'admission, c'est la consommation instantanée qui me donne la meilleure estimation de la puissance délivrée par le moteur (j'ai une autre estimation en % fournie par le Contrôleur Constant Speed Smart Avionics CSC-1/P de mon hélice Arplast PV-50, contrôleur qui exploite la différentielle entre la pression d'admission et la pression à l'entrée des carburateurs, dans la corne à air).
Le FF1 est en fait un compteur d'impulsions : je ne crois pas que la durée d'acquisition entre deux rafraîchissements de l'affichage soit réglable, mais c'est probablement sur cette durée qu'il faudrait pouvoir jouer pour lisser les choses.
Donc question pour les spécialistes : un Arduino bien programmé, interposé entre le red cube et le FF1, permettrait-il de "filtrer" électroniquement le signal fourni au FF1 pour rendre l'affichage plus stable, certes au prix d'une "inertie" plus grande de l'affichage du débit instantané après une modification de la position de la manette des gaz ? Supprimer le FF1 au profit d’un écran piloté directement par le microcontrôleur pourrait être une autre option, pas forcément plus simple (il faut pouvoir saisir facilement des données : la quantité d'essence présente en début de vol, le facteur K...etc.).
Toute autre solution encore plus simple et économique aboutissant au même résultat (sans avoir à tout démonter, ni immobiliser l'avion) serait également la bienvenue.
Merci pour vos avis éclairés !
Benjamin

Bonjour Benjamin,

I’m using the FF1 since two years and was in the beginning also not satisfied with the accuracy. I did several tests and modifications during that time.

First of all: The reason for the instable measurement is the diaphragm fuel pump not the FF1 or the flow sensor. In particular the current version (BCD) has a high pulsation which results in an instable measurement at the sensor. Today I am very happy with the following configuration:  

1. Take the "old" Pierburg pump (a new one, for sure).

2. Use the "single fuel flow indicator" configuration and install the flow sensor not to close to the T-fitting (which split the fuel to the two carburetors). Of course the (single) sensor must be installed after the tank return line.

3. An individual calibration as described on page 16 in the FF1 manual is highly recommended. By the way, I am happy with the Flowscan 201A-6. Works fine after recalibration, deviation < 5%.

4. Unfortunately, the pulsation of the diaphragm pump prevents a more precise measurement! An additional pulse damper e.g. from Flowscan could be helpful in this context, but take in account these parts may be possibly not avionic qualified.

5. Don’t use the calculation method for the fuel level! This is from my point of view under the given circumstances much too unstable. For that reason I replaced the original fuel level sender with the WEMA S3-350 fuel sender. It’s a precise 12 step resistance sensor, which is compatible with the FF1 and fits perfect in my aluminum tank (Gomolzig). Just make an accurate step-by-step calibration (chapter 4.4.1) and you get a precise signaling.


Regarding the idea of an electronic "inline" filter between the flow sensor and the FF1:

The flow sensors are impulse types as you know and a low-pass filter between the sensor and the FF1 would not work. It’s really a pity that the FF1 has no option to increase the damping factor of the fuel FLOW signal (like it was implemted for the fuel LEVEL). It would be very easy for MGL to implement such a function in the firmware e.g. due to a longer measurement span. May be somebody should give MGL a tip? However, a higher damping factor would probably not solve the root cause (-> fuel flow pulsation) but rather just the fluctuation of the digits in the display.

I hope these comments may be helpful for you. Sorry about the English feedback, my French is no more the best.

Best regards,

Michael

Bonjour Benjamin,

Il me semble que le FF1 dispose d'un réglage d'amortissement de l'affichage du débit instantané. Je n'ai pas la doc avec moi, mais tu dois pouvoir retrouver facilement. Sinon je regarde ce WE...

Bonjour Benjamin et à tous,

Les fluctuations de l'affichage de la consommation instantanée viennent, à mon avis, d'un phénomène d'hystérésis qui affecte le remplissage des cuves via les flotteurs et leurs pointeaux. Les pulsation de la pompe mécanique pourraient, elles, affecter la précision de la mesure.

J'ai monté un régulateur de pression d'essence qui réduit la pression à 0,2 Bars, cela améliore la situation mais le phénomène subsiste. Les pics de consommation se produisent de façon assez aléatoire, probablement au moment ou les 2 carbus se remplissent simultanément. L'option régulateur est toutefois recommandée.

L'allongement du temps d'intégration des impulsions du capteur améliorerait certainement la stabilité de l'affichage, MAIS, introduirait aussi un retard de cet affichage. Si on veut utiliser la conso instantanée pour ajuster la puissance, cet allongement peut être gênant.

Disposer d'un moyen permettant d'ajuster ce temps d'intégration permettrait probablement de trouver le bon compromis ... A ma connaissance, le FF1 ne le permet pas.

On peut bien sûr "arranger" cette affaire avec un microcontrôleur, un ARDUINO bien sûr, pourquoi se casser la tête ...

Un première solution consiste à faire un programme qui mesure le débit et l'affiche sur un petit afficheur dédié. C'est facile, la mesure de débit avec un capteur qui fourni des impulsions est un grand classique, il n'y a rien à inventer, des librairies prêtes à l'emploi existent. On peut même prévoir une commande d'ajustement du temps d'intégration utilisable en vol, au moins pour faire les essais.

Une voie plus raffinée, consisterait à faire produire à l'ARDUINO les impulsions "lissées" et à les "injecter" dans le FF1. Il faut mettre au point l’algorithme qui va bien, cela ne présente pas de difficulté, juste des précautions car il ne faut pas affecter le calcul du cumul.

Moins de 20 Euros de matériel et probablement un peu de grattage de tête ... mais comme c'est ce qui la maintient en état  

Refaire un calculateur de carburant est aussi possible, mais la gestion des cumuls n'est pas aussi simple que cela (conservation en mémoire à la coupure, stockage en continu des valeurs, etc) et quand on a un FF1 au TDB, ce n'est pas très motivant

Michel

Bonjour Michel et tous,

RIAZUELO a écrit:
Les fluctuations de l'affichage de la consommation instantanée viennent, à mon avis, d'un phénomène d'hystérésis qui affecte le remplissage des cuves via les flotteurs et leurs pointeaux. Les pulsation de la pompe mécanique pourraient, elles, affecter la précision de la mesure.

Les pulsations de la pompe mécanique, voire les vibrations du moteur, doivent probablement générer des impulsions supplémentaires, facilement explicables par l'anatomie du Red Cube dont la turbine peut tourner dans les deux sens. Voir ce lien . C'est pour cette même raison que le facteur K "pratique" est sensiblement supérieur au facteur K "théorique", au moins sur mon installation (le débit instantané ne semble toutefois pas affecté par la mise en route de la pompe électrique, comme c'est le cas sur d'autres avions). Ces impulsions supplémentaires, si elles affectent le facteur K, ne nuisent cependant pas à la précision "globale" de la consommation totale calculée qui ne diffère jamais de plus d'un litre par rapport à la consommation mesurée. Mais ceci n'explique pas les grandes fluctuations de la valeur instantanée affichée par le FF1... C'est donc plutôt le "phénomène d'hystérésis" évoqué par Michel. Alors comment lisser la courbe ?

RIAZUELO a écrit:
L'allongement du temps d'intégration des impulsions du capteur améliorerait certainement la stabilité de l'affichage, MAIS, introduirait aussi un retard de cet affichage. Si on veut utiliser la conso instantanée pour ajuster la puissance, cet allongement peut être gênant.
Disposer d'un moyen permettant d'ajuster ce temps d'intégration permettrait probablement de trouver le bon compromis ... A ma connaissance, le FF1 ne le permet pas.

Effectivement, le FF1 ne le permet malheureusement pas. Un allongement "raisonnable" du temps d'intégration, du genre 30 secondes, ne serait pas trop pénalisant. Mais serait-ce suffisant ? Pas sûr...

RIAZUELO a écrit:
On peut bien sûr "arranger" cette affaire avec un microcontrôleur, un ARDUINO bien sûr, pourquoi se casser la tête ...

Un première solution consiste à faire un programme qui mesure le débit et l'affiche sur un petit afficheur dédié. C'est facile, la mesure de débit avec un capteur qui fourni des impulsions est un grand classique, il n'y a rien à inventer, des librairies prêtes à l'emploi existent. On peut même prévoir une commande d'ajustement du temps d'intégration utilisable en vol, au moins pour faire les essais.

Une voie plus raffinée, consisterait à faire produire à l'ARDUINO les impulsions "lissées" et à les "injecter" dans le FF1. Il faut mettre au point l’algorithme qui va bien, cela ne présente pas de difficulté, juste des précautions car il ne faut pas affecter le calcul du cumul.

C'est exactement ce à quoi je pensais : conserver exactement le même nombre d'impulsions, y compris les impulsions "en trop" (et donc préserver le cumul), mais supprimer la "modulation" de leur fréquence. Si cela semble possible à Michel, c'est donc certainement réalisable ! Pour le moment, mes notions de programmation Arduino ne sont que théoriques, mais je suis convaincu de l'intérêt considérable de ce système, et par conséquent bien décidé à progresser ! Cependant, avec cette solution, je ne conçois pas bien comment ne pas induire un retard, comme dans le cas de l'augmentation de la durée d'acquisition des impulsions... Pour lisser la fréquence des impulsions, l’algorithme doit obligatoirement prendre en compte ce qui s'est passé dans les 15 ou 30 secondes précédentes...

RIAZUELO a écrit:
Moins de 20 Euros de matériel et probablement un peu de grattage de tête ... mais comme c'est ce qui la maintient en état  

Nous sommes d'accord !    

Benjamin

Bonsoir Benjamin et à tous,

Pour savoir si la majoration du facteur K est dûe aux pulsations et/ou aux autres vibrations, il faudrait faire un essai "sur l'établi" en faisant s"écouler une trentaine de litres "calmes" en 2 heures dans le RED CUBE ... et en comptant les impulsions.

Dans le cas où on "insère" l'ARDUINO entre le FF1 et le RED CUBE, il faut que l'ARDUINO envoie au FF1 le même nombre d'impulsions que celui qu'il reçoit du RED CUBE.
Si on le met en parallèle du FF1 (avec son propre afficheur), il n'y a pas de perturbation du système en place et l'ajustement de la durée d'intégration sera facile. Peut-être une première étape ...

Et dans les 2 cas il  y aura forcément un "différé".
Avec 30 secondes on doit avoir quelque chose d'intéressant en croisière stabilisée.

Il n'y a certainement plusieurs façons de faire, c'est à creuser...

Michel