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27 mars 2011

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Vol en immersion

Présentation : Laurent Berlivet

J'avais eu l'occasion d'essayer le vol en immersion en 1997 ou 1998 avec du matériel aimablement prêté par Seb Gravit lors d'une rencontre de vol en salle à Cormeilles-en-Parisis. J'avais bien sûr été emballé par l'expérience mais je n'avais jamais franchi le pas pour des raisons techniques et financières. Heureusement, ce type de pratique s'est démocratisé et le matériel s'est énormément développé ces dernières années. J'ai donc fini par craquer, en suivant les conseils de Marcellus pour investir dans une paire de lunettes, un ensemble émetteur/récepteur vidéo et une petite caméra. Avec ce matériel de base, on peut déjà se faire plaisir en "embarquant" directement dans le modèle pour découvrir de nouvelles sensations en vol. Pas d'images sauvegardées, tout est retransmis en temps réel et c'est déjà un immense bonheur.

Attention : la règlementation évolue. Voir sur le site du Ministère du Développement durable

Vols en forêt avec le Quad 9. L'image dans les lunettes ne permet pas de voir les petites branches. Il faudrait brancher l'émetteur directement sur la GoPro2 pour profiter de la meilleure optique.

Quad 9 en immersion par quatre chemins... FPV from jivaromodels on Vimeo.

Vol en immersion avec le Quad 9 sur les chemins d'une forêt.

Il existe toutes sorte de matériel et mes connaissances restent très limitées. Mes choix se sont portés sur des éléments connus et déjà très utilisés. Voici quelques liens pour vous aiguiller.

Lunettes FatShark Caméra Sony PAL
Emétteur/récepteur vidéo Lentille grand angle
Batterie 3S 350 mAh (embarquée) émission vidéo Batterie 3S 2650 mAh (au sol) réception vidéo

Lorsque j'ai reçu mon matériel, je me suis senti un peu perdu. En effet, on ne trouve pas de notice explicative pour faire fonctionner tous les éléments ensemble, ou même séparément... Mieux vaut s'y connaître un minimum avant de tout faire partir en fumée. J'ai cherché un tutoriel sur le Net mais je n'ai rien trouvé. C'est grâce aux conseils des copains qui m'ont aiguillé que j'ai pu faire fonctionner lces éléments. Pour éviter que d'autres se retrouvent bloqués, voici ce que j'ai fait...

La paire de lunettes vidéo FatShark

La paire de lunettes vidéo FatShark FPV possède deux écrans couleurs de 640x480 pixels. Elles offrent un beau champs de vision. Leur poids est raisonnable (110 g sans le câble) même si on est content de les retirer après une vol... L'écartement des écrans peut être réglé pour une meilleure adaptation à vos yeux. Un câble de 3 m est livré, ce qui permet de s'éloigner un peu de l'antenne du récepteur vidéo. Elles peuvent être alimentées avec 2 ou 3 éléments.

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Le set FatShark : Une paire de lunettes et l'étui pour les protéger. Un câble vidéo câblé de 3 m de long, un prise à souder pour raccorder l'alimentation et un jeu de mousse adhésive de rechange.   A l'intérieur des lunettes se trouvent deux minuscules écrans 640x480. Elles sont assez hermétiques à la lumière, on se retrouve donc complètement isolé et dans le noir lorsqu'on les porte sur le nez.

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Deux petites glissières permettent de faire varier la position des écrans.   C'est cette unique prise sur le côté qui sert pour l'alimentation et le transfert des images.

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D'autres prises et boutons sont présents sur les lunettes mais nous n'en avons pas besoin.

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Le câble de 3 m fourni, avec de nombreux connecteurs d'un côté.   Sur cette prise, il faudra connecter la batterie d'alimentation des lunettes.

L'émetteur et le récepteur vidéo

L'émetteur et le récepteur vidéo Wireless Expert sont tout les deux prévus pour une alimentation en 12 V. D'ailleurs, deux transformateurs qui fonctionnent en 100-240 V AC sont livrés, mais nous n'en avons pas l'utilité pour voler en extérieur. J'ai par compte récupéré une prise sur l'un deux pour pouvoir raccorder le câble venant des lunettes.
Je vous conseille d'investir dans du matériel autorisé en France, la règlementation a changé. N'hésitez pas à consulter d'autres sites et les forums pour vous renseigner sur ce qui fonctionne bien. Par exemple, la page de GeeBee22 est très complète.

ATTENTION !

J'avais reçu mon matériel commandé chez Sunsky (http://www.sunsky-online.com/) sans problème la première fois. Cependant, fin 2013, un premier colis avec des petits connecteurs a mis 2 mois à arriver. Et l'équipement supplémentaire que j'avais commandé ne m'est jamais parvenu. J'ai tenté à maintes reprises de les contacter, je n'ai jamais obtenu la moindre réponse de leur part. Pas moyen non plus de me faire rembourser par Paypal, la transaction datait de plus de 45 jours.
J'ai joué, j'ai perdu ! A bon entendeur...

Les caractéristiques indiquées par le fabricant sont les suivantes :

1) Working Voltage : DC 12V 2) Working Current : 260 mA
4) Channel Number : 8 CHS 5) Output Powe r: 800 mW
6) Video Output : 1 Vp-p(FM) 7) Audio Output : 1 Vp-p(FM)
8) Audio carrier ware : 5.5M 6.0M 9) Weight : 82 g
10) Dimension (L x l x H) : 53 x 45 x 19 mm 11) Figure Color : golden
12) Unconstructive Effective Range : 800~1600metres 13) Operation Temperature : -10° ~ +50°
Package Includes : AV Cable, Antenna

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L'ensemble émetteur et récepteur vidéo sans fil, en 1,2 GHz, livré dans une petite boîte en carton.

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L'émetteur vidéo qui sera embarqué dans le modèle, avec son antenne dévissable. 108 g avec son antenne. Il y aura moyen de gagner du poids en retirant le boîtier métallique.   Le récepteur vidéo qui sera placé à proximité du pilote, ou du système d'enregistrement d'images. Il est peu encombrant et méritera un petit support adapté.

La caméra

La caméra Sony PAL est un petit modèle de base, aux couleurs et à l'image loin d'être exceptionnelles, mais suffisantes pour débuter et s'y retrouver dans le paysage... Elle utilise une lentille en verre de qualité SONY CCD 1/3 inch.

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Cette caméra de 18 g seulement est livrée les "tripes" à l'air. Il faudra donc lui confectionner un petit boîtier afin de la protéger des courts-circuits et de l'isoler des vibrations et de la poussière.

Les caractéristiques indiquées chez HK sont les suivantes :

Type de capteur CCD: 1 / 3 SONY CCD couleur Pixel : PAL 500 (H) * 582 (V) (inclus)
Système de balayage : balayage entrelacé Synchronisation : Inter
Résolution horizontale : lignes 420 tv Illumination minimum : 0.01LUX/F1.2
DSP + CCD : CXD3142R 405 AK Rapport S / : 48dB
Modification Gamma : 0,45 Balance des blancs : automatique
Compensation contre-jour automatique: Auto Lentille : 3,6 mm
Audio : Non Tension d'entré e: 9 ~ 12,6 V
Courant électrique : 80 MA Obturateur électronique : 1 / 50 (60) ~ 1 / 100, 000s
Sortie vidéo : vidéo composite 1,0 Vp-p Température de fonctionnement : -20° ~ +50°
Taille : 38 x 38 mm Poids : 18 g
Temps de vol : Environ 60 min avec un pack 3S 100 mAh


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Un minuscule connecteur est placé au dos de la carte. 3 broches, il n'y a donc pas de son. Ca n'est de toute façon pas vraiment utile. La longueur du câble est suffisante pour pouvoir éloigner la caméra si nécessaire.

La lentille grand-angle

Afin d'améliorer l'angle de vision, il est quasiment indispensable d'ajouter une lentille grand-angle. L'image sera forcément déformée dans les angles, tous les obstacles sembleront plus éloignés qu'ils le sont dans la réalité, et les impressions de vitesse ou de hauteur seront accentuées à cause de la déformation. Mais sans elle, on a l'impression de voler avec des œillères, un peu comme si on ne voyait que la sortie d'un tunnel. On s'habitue cependant très vite lorsqu'on a les lunettes sur le nez.

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La petite lentille grand-angle (fish-eye 180°) livrée dans son emballage.   Elle est livrée avec un bouchon pour protéger la lentille avant, et un autre métallique pour l'arrière.

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Il est nécessaire de coller une rondelle métallique en sortie d'objectif afin de pouvoir placer la lentille magnétique.La lentille en place. La caméra est plus longue et plus lourde de quelques grammes.
Il existe cependant des objectifs de taille différentes qui se fixent directement sur la caméra à la place de celui livré d'origine.

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La caméra est beaucoup plus longueur avec sa lentille. Pour que celle-ci reste bien à sa place, il est nécessaire de la maintenir avec un morceau de gaine thermo ou de ruban adhésif.   J'ai placé un carré de Dépron 6 mm sur la face arrière, évidé au niveau des composants, puis j'ai ajouté un bloc d'EPP qui sert à la fixation sur le modèle tout en absorbant les vibrations.

Les branchements

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Malheureusement, les prises sont toutes différentes. Il va donc falloir recâbler suivant les habitudes de chacun.   Côté émetteur vidéo, j'ai placé une prise servo à la place de la prise à 4 fils. Côté caméra, c'est la prise opposée.

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On commence par couper les fils côté caméra, puis on les soude. Noir sur marron (ici). Rouge sur rouge. Le blanc est raccordé sur le fil orange de ma prise. Ne pas oublier de glisser tous les morceaux de gaine thermo avant de souder.

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Les petits morceaux de gaine thermo sont rétractés...   ... puis recouverts par un autre qui les englobe tous.

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On fait la même chose côté émetteur vidéo. Les fils - sont raccordés (noir et marron ici), les fils + aussi (rouge) La caméra n'ayant pas de micro, le fil blanc (audio) ne sera pas utilisé.

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Un cordon est confectionné pour alimenter les lunettes et le récepteur vidéo car je souhaite n'utiliser qu'un seul pack Lipo 3S (2650 mAh) pour tous les deux.   Des connecteurs PK dorés sont donc soudés aux extrémités, avec un détrompeur qui correspond à mes pack d'accus.

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Le cordon d'alimentation par la batterie vient se brancher sur celui des lunettes, sur la prise femelle correspondante. La prise mâle du cordon des lunettes est branchée sur la sortie DC 12V du récepteur vidéo.   La prise jaune venant des lunettes est branchée sur la sortie vidéo out. La prise blanche pourrait l'être aussi si la caméra était équipée d'un micro, et les lunettes ou l'écran de réception de haut-parleurs.

Equipements embarqués

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L'équipement à embarquer a une masse et un volume non négligeable : 180 g. Il faut donc disposer d'une cellule avec suffisamment de puissance pour le recevoir. Le boîtier métallique autour de l'émetteur fait office de radiateur, il peut dans certains cas être retiré, il pèse plutôt lourd. Il faudra alors placer l'émetteur dans un endroit bien ventilé.

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Premiers essais sur le Quad 9, quadrirotor maison équipé d'un module de stabilisation FY-90Q. La caméra est fixée pointée vers l'avant, sur son support en EPP qui absorbe les vibrations. La batterie destinée à l'alimentation vidéo est glissée à l'arrière.

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L'émetteur vidéo est tenu avec du Velcro sur le dessus, l'antenne rotative et inclinable placée vers l'avant et pointée vers le ciel. Le petit bouton permet le changement de fréquence, au cas où un autre émetteur serait déjà calé sur la même.

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On effectuera un vol pour s'assurer de la stabilité du modèle, et de la portée de la vidéo avant de se lancer dans le vol en immersion.

LeQuad 9 avait été présenté dans Modèle Magazine n°715 d'avril 2011.
La fabrication entièrement détaillée et le plan échelle 1 téléchargeables sont présentés sur cette page.

Modèle Magazine n°715
Modèle Magazine n°715
Modèle Magazine n°715
Modèle Magazine n°715  

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L'image retranscrite dans les lunettes depuis le modèle est très bonne. On vole beaucoup plus vite, plus haut et plus loin quand on est en immersion car il n'y a plus aucun problème de visualisation du modèle.


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Le récepteur est calé sur la même fréquence que l'émetteur, l'antenne pointée vers le ciel. Un support confectionné sur-mesure sera utile.   Drôle d'allure pour le pilote, isolé du monde à cause de ses lunettes, et pourtant en train de le découvrir sous un autre angle. C'est ça l'immersion...

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Autre essai à bord d'une aile volante type Nuri. Un carénage serait préférable mais le résultat est déjà très satisfaisant.

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Quad 9 en stationnaire prêt à bondir pour tenter de suivre l'Aspi du fiston.
Les impressions sont vraiment extraordinaires.

Carénage de la caméra

Pour protéger la caméra des poussières et surtout pour mieux profiler cet équipement, un carénage a été rapidement confectionné en partant d'un bloc de polystyrène extrudé mis en forme. Par dessus, un morceau de gaine thermo a été moulé et peint. L'ensemble doit peser 1 ou 2 grammes.

Thermoformage Thermoformage
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Thermoformage   Vol en immersion

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Contacter l'auteur : laurent@jivaro-models.org

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