Bruiteur pour avion de modélisme

Introduction

Les bruiteurs pour avion de modélisme disponibles dans le commerce sont relativement chers (150€ pour ce modèle de MotionRC). Aujourd’hui, avec les modules disponibles pour la bricole autour des arduinos, il doit être possible de fabriquer un bruiteur à moindre frais. C’est ce que je vais essayer de faire dans cette article.

Le matériel

Pour construire mon bruiteur, j’ai choisi de partir sur un arduino nano (ou sa copie chinoise) et un module lecteur MP3-TF-16P.

Le matériel le plus chers sera donc la carte SD pour stocker les fichiers sons.

Arduino nano
Arduino nano

L’arduino nano sera utilisé pour acquérir le signal PPM de pilotage moteur et envoyer les informations de lecture fichiers au module MP3 via l’UART.

Le module MP3-TF-16P est un codec audio associé à un amplificateur capable de décoder des fichiers MP3 et WAV et de les jouer sur un haut parleur de 3W.

MP3-TF-16P - Pas plus gros qu'une carte SD plein format
MP3-TF-16P – Pas plus gros qu’une carte SD plein format

Principe de fonctionnement

Le signal PPM issu du récepteur radio de l’avion est un pulse de 1 à 2ms émis toutes les 22ms ou 11ms (DSMX). Pour plus de détail, rendez-vous sur la page Récepteur radio-modélisme sur USB. L’arduino doit donc mesurer la durée de l’état haut du pulse. Cela tombe bien, une fonction native s’en occupe: pulseIn(). Elle renvoie la durée des pulses reçus sur une broche d’entrée en µs.

La plage de 1000µs à 2000µs est découpée en 6 plages réparties comme suis:

1000OFF1100RPM11280RPM21460RPM31640RPM41820RPM52000

Chaque plage est associée à un fichier son sur la carte SD. Exception faite de la plage MotorOff qui donne lieu à la lecteur d’un fichier de démarrage moteur et d’une fichier d’arrêt moteur quand la consigne sort ou entre dans la plage.

Les fichiers sons sont téléchargeables sur le site Simviation par exemple.

Câblage

Le câblage du système est très simple:

  1. Récupérer une prise servo 3 points
  2. Alimenter l’arduino entre noir et rouge (5V issu du BEC du récepteur)
  3. Alimenter le module MP3-TF-16P avec le même 5V (pin 1 : Vcc, pin 7 et pin 10 : Gnd)
  4. Connecter le signal (fil orange) sur une entrée de l’arduino (j’utilise D2)
  5. Connecter l’UART du module MP3-TF-16P (pin 2 : Rx, pin 3 : Tx) sur les broches Rx et Tx de l’arduino (pensez bien à croiser Rx->Tx et Tx->Rx)
  6. Connecter le haut parleur sur le module MP3-TF-16P (pin 8 : Spk- et pin 6 : Spk+)

C’est tout!

La spécification du module MP3-TF-16P est disponible ici.

Programmation de l’arduino

Le programme de l’arduino est assez simple. Il est basé sur une machine à états qui gère les différents régimes moteurs et les transitions de l’un à l’autre.

La machine à état de l'arduino
La machine à état de l’arduino

Le code source de l’arduino est disponible ici. La version que je propose utilise 7 fichiers son au total. Pour des raisons de simplicité d’intégration je n’ai pas utilisé la bibliothèque DFPlayer-Mini, préférant écrire ma propre implémentation. En effet, le protocole de communication mise en place sur le MP3-TF-16P est relativement simple. Il est très bien décrit dans la spécification du module:

ByteDescription
0x7EStart byte
0xFFVersion
0x06Byte number in frame
CMDCommand to execute
0x00Feedback not required
Param_MSBMost Significant Byte of the 2 bytes of data
Param_LSBLeast Significant Byte of the 2 bytes of data
Chksum_MSBMost Significant Byte of the 2 bytes of check sum
Chksum_LSBLeast Significant Byte of the 2 bytes of check sum
0xEFEnd byte

Le même format de trame est utilisée en réception et en émission.

La carte SD

Les fichier sons doivent être rangés et nommés d’une certaine manière pour que le module puisse les lire. Voici l’arborescence que j’utilise:

Les fichier 001 et 007 sont les fichier startup et shutdown. Les fichiers 002 à 006 sont les régimes moteurs établis.

[EDIT] Ajout d’un amplificateur et utilisation d’un haut parleur vibrant (exciter)

Comme prévu, les haut parleurs de 3W ne donne pas satisfaction dans un avion RC: il faudrait percer le fuselage pour sortir le son. Un solution proposée entre autre par MotionRC est d’utiliser des excitateur vibrants. Ils fonctionnent comme un haut-parleur électroacoustique, mais sans membrane. Au lieux de la membrane, il y a juste un adhésif double faces collé sur la bobine. En montant ce type de matériel sur un avion, tout le fuselage devient haut-parleur!

Le modèle que j’ai retenu est un Dayton Audio DAEX25FHE-4 de 24W. Je l’ai couplé à un amplificateur TPA3110 sur carte de développement :

Le haut parleur vibrant
L’ampli mono voie

J’ai récupéré l’une des deux sorties DAC_L ou DAC_R du module MP3-TF-16P pour attaquer l’ampli. J’alimente ce dernier avec une batterie 2S auxiliaire afin de ne pas endommager le circuit électrique principal de mon avion en cas de défaillance.

Le haut parleur et son ampli
L’installation dans le fuselage

Voici le résultat en images (et surtout en musique…):

Conclusion

Voici donc un petit bruiteur sans prétentions qui semble donner des résultats satisfaisants pour un budget contenu. Je n’ai pas encore pu essayer avec un haut parleur de 3W, mais une chose est sûre: avec mon petit haut parleur de 0.1W, on n’entend pas le bruiteur à cause du bruit de l’hélice de l’avion. Dans le pire des cas, j’ajouterais un amplificateur de 3W additionnel sur la sortie non amplifiée du module pour mettre deux HP en stéréo sur l’avion.

J’envisage d’équiper un su29mm de chez ParkZone.

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