Le bruiteur V2
J'avais réalisé un bruiteur bon marché vite fait pour mon PZL Orlik.
Pour rappel, le bruiteur de l'Orlik était constitué d'un petit lecteur MP3 trafiqué, qui contenait 5 fichiers correspondant aux différents sons du turbo-prop (mise en route, différents régimes et arret), un petit µ contrôleur 12c509 qui décodait le signal des gaz de la radio pour simuler l'appui sur les boutons du lecteur via un 4066, et qui générait un bruit blanc pour masquer le silence d'une seconde lors du changement de séquence du MP3, et enfin d'un petit ampli et ses haut-parleurs issus d'un petit module amplificateur pour baladeur.
On m'a souvent demandé des renseignements et schémas de ce bruiteur.
Malheureusement je n'avais pas réalisé de plans, la puissance était trop faible et il a brûlé avec l'avion...
Je me suis dit qu'il serait intéressant de repartir sur les idées de l'époque mais d'en faire quelque chose de plus abouti, c'est à dire un bon bruiteur pour avions électriques facile à réaliser et surtout beaucoup moins cher que ce qui existe actuellement sur le marché.
Le point de départ, comme pour mon premier bruiteur,c'est l'utilisation de plusieurs fichiers MP3, tirés de vidéos youtube ou autres sources d'Internet ou échantillonnés au départ du son d'un vrai avion.
Ces fichiers sources doivent bien sur être retravaillés et il existe des outils gratuits sur le net...
J'utilise jusqu'a présent AUDACITY.
Les fichiers finaux représentent plusieurs phases du fonctionnement du vrai moteur : démarrage, ralenti, accélérations, décélérations et plusieurs régimes constants.
Ces fichiers sont joués chacun à leur tour en fonction de la position actuelle et précédente du manche des gaz.
Ces sons sont amplifiés et diffusés à l'extérieur de l'avion.
Ces sons doivent être suffisamment puissant pour être entendus de loin lorsque l'avion est en vol...
Il faut que l'on puisse régler l'intensité du son en fonction des circonstances... (représentation publique ou petits vols solo du dimanche matin)
Il faut surtout que malgré la puissance, ça ne soit pas trop lourd et que l'on puisse l'utiliser sur de gros modèles mais aussi sur de relativement petites maquettes en mousse.
Il faut que ce soit le moins cher possible et que l'assemblage soit à la portée de tous les modélistes.
Les trois postes principaux du projets sont :
1) la génération des sons au départ de fichiers MP3 :
2) la commande de la séquence jouée par le générateur en fonction de la position actuelle et précédente du manche de gaz. Pour cela il faut un µ contrôleur (et son logiciel), qui lit le signal issu de la voie des gaz du récepteur, et qui commande le choix de la bonne séquence au niveau du générateur de son
3) un système d'amplification et de diffusion du son qui soit puissant et léger.
1) Génération des sons :
a) Le plus simple :
Utiliser un petit lecteur MP3 comme celui ci :
environs 2€ transport compris avec lipo intégrée et le câble usb, on peut difficilement faire moins cher!
si on y ajoute une carte µSD de 2 GB:
à un poil plus que 2€ toujours transport compris et l'adaptateur pour l'insérer dans le PC dans un emplacement SD normal, c'est toujours pas cher...
Pour les radins, on peut peut être trouver des cartes à plus faible capacité encore moins chères?
16 gr c'est pas lourd...
surtout si on enlève la carrosserie...
Si on regarde de l'autre côté :
On voit les contacts des 5 boutons et, bonne affaire, les boutons play/pause, avance d'une séquence et recule d'une séquence ont un des contacts à la masse ce qui est facile à interfacer avec un µcontrôleur.
Le problème, c'est qu'il y a toujours une interruption du son d'environ 1 seconde lorsqu'on passe d'une séquence à l'autre!
On pourrait faire comme j'avais fait sur le bruiteur V1 : substituer un bruit similaire généré par le microcontrôleur pendant ce court silence.
C'est pas cher, mais c'est pas parfait non plus.
b) Une autre solution :
Utiliser deux lecteurs MP3 avec chacun leur propre carte µSD (environs 8 € en tout)
Dans le premier lecteur, on place les fichiers son principaux (démarrage, ralenti, vitesse de croisière etc...)
Dans le second, on place les fichiers son de transition : accélération, décélération, ou son correspondant aux séquences du premier lecteur.
Le µcontrôleur se chargera d'aiguiller les sons des deux appareils et de gérer le choix des séquences de chacun d'eux suivant la position du manche des gaz.
Ça permet non seulement de combler les blancs, mais aussi de faire plus facilement et de manière plus réaliste la transition entre séquences, surtout qu'avec ce genre de lecteur les pistes sont lues séquentiellement et ne peuvent pas être choisies directement.
Cerise sur le gâteau, on peut prévoir la possibilité de générer deux sons stéréos en même temps : par exemple un tir de mitrailleuse sans interrompre le bruit de fonctionnement du moteur!
On pourrait même jouer jusque 4 sons simultanés sur commande du µ controleur, si on se contente de sons mono
c) Troisième solution :
En cherchant un peu, j'ai trouvé un petit module tout fait qui a justement pour but de produire des séquences vocales à la demande et qui est prévu entre autres pour être piloté par un processeur via une communication série (TX-RX)
Le double du prix , mais probablement plus facile à gérer...
Je l'ai, mais je n'ai pas encore pu tester.
La datasheet est visible en PDF ici :
http://www.elechouse.com/elechouse/images/product/USB-SD%20MP3%20Modules/WT9501M03.pdf
Dans ce cas, pour les connexions, on peut difficilement faire plus simple!
J'espère que les transitions entre séquences seront plus discrètes qu'avec un seul lecteur MP3, mais c'est plus compliqué à tester que de simplement appuyer sur les boutons du lecteur...
Depuis que j'ai publié cette page, on m'a transmis des liens pour plusieurs modules dans le même genre, je ne peux malheureusement pas tout tester (du moins pour le moment.)
http://www.electronics123.com/kits-and-modules/Audio-Effects-and-Sound-Modules/300-second-USB-recording-module.html
Je pense que je vais commencer par expérimenter la version du projet qui utilise deux lecteurs MP3 car pour moi c'est une approche assez facile et j'aime bien la possibilité de faire des transitions sans blanc et la possibilité de jouer plusieurs sons en même temps.
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2) La commande de la séquence jouée par le générateur en fonction de la position actuelle et précédente du manche de gaz.
Le microcontrôleur :
En suivant les conseils de Pascal, je pense utiliser un PIC 16F88 qui doit pouvoir convenir pour les différentes versions de générateurs de son proposées.
Il y a la possibilité de commander un module tout fait, quel que soit le mode de communication série, mais aussi des systèmes prévus pour commandes par boutons car il y a jusqu'à 16 pins d'entrées sorties utilisables.
Et comme l'a aussi suggéré Pascal, on pourrait pousser un peu plus loin que simplement la générations du son : prévoir la commande d'éclairage et la détection de la tension d'accu trop basse qui pourrait déclencher une alarme sonore et visuelle.
L'utilisateur aurait le choix de câbler le système suivant ses envies ou ses besoins.
Le soft :
C'est une partie du projet qui ne coûte pas cher, mais qui prend du temps (et qui risque aussi de me prendre la tête ;-)).
J'ai le matos nécessaire pour la programmation et le débogage, mais il faut que je me replonge dans l'utilisation de l'assembleur et de ce µcontrôleur en particulier.
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3) Un système d'amplification et de diffusion du son qui soit puissant et léger.
a) Les haut-parleurs
L'amplification est un point important du projet car sur mon bruiteur V1, le son était vraiment trop discret en vol. J'avais utilisé un petit ampli stéréo tout fait et ses haut-parleurs extrait d'un système d'amplification pour baladeur.
J'avais aussi essayé à l'époque des haut-parleurs amplifiés pour PC, nettement plus pesants et pas beaucoup plus bruyants.
J'ai bien sûr été voir sur les sites des fournisseurs de modules de sonorisation pour modèles réduits tels que Benedini et autres Model Sounds inc... et on retombe sur le même genre de matériel pour les amplis et les haut-parleurs.
Ils utilisent un ou plusieurs haut-parleurs de 10 à 15cm de diamètre et de 10 à 20W, mais ils font en général dans les environs de 200gr pièce, donc à réserver aux gros modèles, et en plus il faut leur faire un baffle et une grande ouverture (en général orientés vers le bas avec une grille ou une toile peinte comme le modèle pour être la plus discrète possible ce qui n'est pas évident si on a pas prévu lors de la conception.
On trouve aussi des haut-parleurs plus petits et beaucoup plus légers chez Benedini : ils font 4/8W en 4 ohm et seulement 32gr pour 45mm de diamètre et 26mm d'épaisseur. Ces hauts-parleurs un un cône qui peut vibrer avec une très grande amplitude pour reproduire le mieux possible les basses fréquences.
Je pense que le seul fabriquant à proposer cela est VISATON., et il y a pas mal de fournisseurs possibles
Il s'agit des Visaton BF35
Ça fait déjà pas mal de bruit, et il en faut 2 ou 4 pour un avion moyen (1m50 à 1m80), voir un seul pour un avion de 1m20 à 1m 40.
On les trouve à partir de 12-13€/pièce.
C'est déjà nettement plus facile à installer dans un modèle, même dans les ailes d'un avion CNC si on le prévoit avant fibrage.
Il y a encore plus petits : les BF32 de la même gamme (3-5W), mais aussi cher et quand même 28 gr, donc moins intéressants.
J'ai par contre trouvé de tout petits haut-parleurs de la même marque (donc de bonne qualité) .
Ils ne pèsent que 6gr, font 36mm de diamètre et 6mm d'épaisseur et sortent quand même 2W en 8 Ohm.
On peut les utiliser pour de petits avions, même indoor avec un petit ampli, ou encore en les arrangeant en séries-parallèles en plus grand nombre pour les avions plus grand. Leur encombrement devrait pouvoir rendre possible leur insertion dans l'épaisseur de la paroi du fuseau d'un avion en mousse et même dans l'intrados de l'aile.
Reste à tester ce que ça donne au niveau des basses? Mais c'est peut être une solution pour les jets en mousse où il ne reste pas de place dans le fuseau à cause de la tuyère, et où de toutes manières il faut surtout générer des sifflements hautes fréquences.
16W pour moins de 50gr
ou 32W pour moins de 100 gr!
Mais, c'est seulement après que j'avais commandé tous ces HP pour mes essais que je suis tombé sur un truc que je ne connaissais pas :
Un excitateur électrodynamique...
Il s'agit d'une espèce de haut-parleur sans membrane qui doit être fixé sur une surface rigide (par exemple derrière une vitre, une tôle, un panneau publicitaire etc...
C'est toute la structure sur laquelle l'excitateur (ou les excitateurs car on peut en utiliser plusieurs) est fixé qui sert de pavillon.
Ça c'est intéressant pour nos modèles réduits! On peut imaginer placer ce genre d' engin à l'intérieur de l'avion (du fuseau ou des ailes) et c'est toute la structure qui va transmettre le son à l'air environnant.
En plus ça se vend, c'est pas très lourd, ça existe chez Visaton en 10W (25€ - 60gr)) et en 25W. (50€ - 120gr)
Après m'être un peu documenté sur le sujet, je me suis dit que ça devrait être mieux adapté aux avions en bois et entoilage, qui ont déjà souvent tendance à jouer les peaux de tambour et à amplifier les bruits de vibrations. Mais j'ai voulu tester sur du polystyrène :
- d'abord sur un bloc d'extrudé : pas mal du tout!
- puis sur une boite en polystyrène de 20 x 30 cm : impressionnant ; ça n'a pas l'air du tout d'amortir les bruits émis par l'excitateur (qui ne fait pratiquement pas de bruit lorsqu'on le tient seul en main)
- puis j'ai collé un seul excitateur 10W sur la paroi intérieure de mon Skyraider en mousse :
Génial!! c'est tout l'avion qui fait office de haut parleur, ça diffuse dans toutes les directions, et il ne faut rien charcuter...
Sans autre aménagement, la meilleur place que j'ai trouvé jusqu'a présent, c'est la paroi supérieure du fuseau entre le capot moteur et le cockpit amovible qui est une surface bien plate d'environs 5 cm de large (l'excitateur était simplement collé avec un double face pour tapis).
Je vais donc poursuivre ce genre d'essai en plaçant un ou deux excitateurs 10W dans mes autres modèles (Be-103, A-10, C-119, Meteor),
surtout pour voir ce que ça donne sur des modèles fibrés.
Il faudra peut-être placer un bout de planche de CTP ou un intercalaire en extrudé suivant les positions disponible dans chacun des modèles...
Cette bonne transmission du son par le poly m'a un peu étonné, mais c'est vrai que j'avais remarqué que certains avions électriques en mousse, (genre le Fun Cub d'un camarade du club que je ne citerai pas) dont le moteur est mal fixé ou l'hélice est mal équilibrée faisaient autant (voir plus) de bruit qu'un modèle thermique.
J'aurais du commencer par là car je pense que c'est assez innovant dans ce domaine!!!!
b) L'ampli
On pourrait envisager de le fabriquer sois même, mais on trouve de bons amplis tout faits pour pas cher.
Il faut bien sur adapter sa puissance aux hauts parleurs qu'on va utiliser, et il faut qu'il puisse être alimenté par nos accus de propulsion, en 3 ou 4 S
Pour mes essai, j'ai choisi celui ci :
Based on TDA7297 amplifier chip, this amplifier supports dual channel audio amplification. Powered by any DC voltage from 6V to 18V, this high efficiency amplifier board is capable of outputting up to 15W per channel, Max 30W. And it can be used to drive 4Ω or 8Ω passive speakers. And the output is super shock, for any occasion.
il peut fonctionner entre 6 et 18 V soit 2S à 4 S, et on peut y brancher des montages de HP entre 4 et 8 Ohm.
ça ne coûte que 7$ transport compris et un beau câble avec deux jack stéréo est compris.
On trouve un tas d'autres amplis dans le même genre sur Ebay, pas cher même de très puissants(400W) qu'il suffit de déshabiller :
http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=160878149865
http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=160878149865
http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=271002485934
merci Christophe pour les liens.
Le bruiteur à Bernard
J'ai été contacté par Bernard qui m'a fait part de son projet similaire de bruiteur qui était déjà pas mal abouti.
On trouve plus de détails sur son site :
Depuis on a eu pas mal de conversation et je suis tenté de repartir sur un projet plus complexe que ce que j'avais imaginé au départ, mais aussi probablement plus intéressant.
Il s'agit de reprendre les idées de Bernard sur la génération du son dans le µprocesseur, mais en y ajoutant l'idée de faire des pistes de transitions et des pistes avec sons auxiliaires genre tir de mitrailleuse etc.
Dans le projet de Bernard, ce qui m'ennuie aussi c'est la nécessité de disposer d'un programmateur pour programmer le pic au départ, mais aussi chaque fois qu'on souhaite faire une modification au soft
De plus il faut disposer d'un autre programmateur pour injecter les sons dans la mémoire flash (c'est à dire que si on souhaite utiliser le bruiteur sur plusieurs modèles différents, il faut recharger la mémoire avec le fichier son qui va bien et le programmateur dédié
En utilisant un processeur plus puissant, genre celui utilisé dans IPL5X, on pourrait avoir un bootloader chargé une fois pour toute et ensuite injecter un nouveau firmware ou un nouveau ficher son très facilement en connectant le bruiteur à un PC via USB.
Si on utilise un tel processeur, on dispose de plein d'entrées sorties excédentaires, et rien n'empêche d'imaginer pouvoir en faire aussi un système d'éclairage maquette (feux de positions , phares commandés, strobbe et autres beacon anti colision.
Tant qu'on y est, on peut aussi prévoir y ajouter une option "trains et trappes" qui fait office de séquenceur pour la rentrée/sortie du train et la fermeture des trappes.
Rien n'empêche non plus de réaliser un petit soft pour le PC, qui permet de facilement communiquer avec le "bruiteur/séquenceur/système d'éclairage" pour y injecter une nouvelle version de soft ou un nouveau fichier son. Je vois ça comme un truc qui ressemblerait à IPL5Xtools.
Le Hic c'est que seul, je suis incapable de réaliser ces logiciels moi même, mais je connais des gens très doués dans ce domaine qui vont certainement m'aider... ;-))
Pour le moment j'essaye de rédiger un cahier des charges de ce que je souhaite pour pouvoir dégrossir le travail.
En début d'année Bernard avais repris contact avec moi pour me dire qu'il avait réécrit en C et amélioré le soft de son bruiteur , avec ajout de son de mitrailleuse et commande de leds.
Début Août il m'a dit que c'était au point et que plusieurs protos fonctionnaient.
On trouve tous les détails de cette nouvelle version sur son site :
http://aeroplan.perso.sfr.fr/bruiteur_moteur_2.php
J'ai donc commandé du matériel et j'ai réalisé un PCB de la version CMS.
Je l'ai monté, mais j'avoue que j'ai eu pas mal de difficultés pour réaliser si petit avec mes yeux qui n'y voient plus grand chose et mes mains qui tremblent.
J'ai aussi eu quelques problèmes de court-jus bien cachés et j'ai voulu essayer différent moyens pour programmer le truc sans avoir de PC avec port série a ma disposition.
J'ai essayé avec un pickit3 sans succès, puis avec un convertisseur USB-RS232 que j'avais utilisé du temps ou on reflashait les décodeurs satellite, aussi sans succès.
J'ai donc fabriqué le programmateur RS232 que Bernard préconisait, et j'ai réussi à programmer la bête.
J'ai encore deux soucis avec le détecteur de phase moteur et l'ampli qui ne fonctionnait pas bien...
Il y avait un problème de transistor dont le brochage ne correspondait pas et probablement autre chose qui n'était pas conforme...
J'ai quand même fini par entendre fort et clair le son de ma mitrailleuse, ce qui m'a fait reprendre gout à la chose car un moment je désespérais!
Malheureusement, à force de reprogrammer, de mesurer de tester avec le multimètre et l'oscillo, en dé-soudant et ressoudant sur ce circuit bien encombré, j'ai fini par probablement bousiller quelque chose et la flash est partie en fumée :-(( en plus j'ai pu constater que le régulateur3.3v était lui aussi HS et donc probablement d'autres dégats.
Comme j'avais pu entendre le son émis, ça m'a encouragé à reprendre le problème autrement : j'ai redessiné le circuit avec des composants discrets bien plus facile à réaliser (j'avais pas bien tout lu sur le site de Bernard, et ce n'est qu'aujourd'hui que je me suis rendu compte que quelqu'un d'autre l'avait déjà fait avant moi).
Tout est de taille plus adaptée à mes capacités physiques actuelles. Seul un cms est utilisé car la mémoire n'est plus fabriquée en composants traditionnels.
Elle est montée côté pistes et ce n'est pas trop compliqué :
Après quelques échanges avec Bernard et quelques petits ennuis (une piste manquait dans mon schéma et un composant était mal soudé) ça a fonctionné parfaitement.
J'ai monté le proto dans une boite en poly expansé avec un seul excitateur électrodynamique et les résultats sont impressionnants.
Il y a un petit moteur installé car le circuit détecte la phase du moteur pour pouvoir automatiquement synchroniser le son du démarrage et de l'arrêt du moteur avec le mouvement de l'hélice.
J'ai emporté le montage au club pour faire une petite démo et les modélistes présent ont été agréablement surpris par les performances du système :
Filmé par David avec son téléphone.
Prochaines étapes :
- Monter le proto actuel sur le Skyraider et faire les tests en vol, avec 1 et 2 excitateurs.
- Réaliser plusieurs bruiteurs pour équiper mes gros modèles.
- Réaliser les fichiers son spécifiques à ces modèles (C-119 pour commencer)
2014
La version 4 du bruiteur AEROPLAN équipe maintenant mon C-119
C'est fait, et avec de la fumée en plus!!!
A suivre