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16 septembre 2022
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BigPix de Thierry Joubert

BigPix

Ecran volant illuminé et interactif

Signature : Thierry Joubert

L’idée de départ de BigPix est l’interaction entre le public et un engin volant nocturne. Cette idée m’est venue lors de la rencontre modéliste The Legendary Fat Fighters à Urbach mi-juillet 2022. Lors de cette rencontre, où j’avais été invité en tant que constructeur d’un Fatty F4U, j’ai découvert en soirée les appareils nocturnes issus des créations de Gérard Jumelin comme une Etoile Filante, un cœur (L'Un dans l'Autre) et un papillon multicolore ainsi qu’un paon flamboyant. Je connaissais déjà les avions auxquels on ajoute des LED pour le vol de nuit mais je n’avais jamais vu ce concept où les LED sont le point de départ et où la structure volante est construite en Depron pour servir l’éclairage et non l’inverse.
Dans le même temps je finalisais à Paris, avec un groupe d’étudiants en informatique de l’ESGI, un projet de lampe interactive à base de LED pilotées en WiFi par le téléphone. Le court-circuit tombait sous le sens : "faire voler une lampe interactive". Je disposais de toutes les briques techniques, il ne manquait plus qu’à imaginer l’engin volant.

Croquis
Ce plan annoté pourrait suffire pour construire le BigPix car sa géométrie n'a rien de compliqué.

Assez rapidement le principe d’une matrice de pixels s’est imposé et le projet est devenu "faire voler un écran". Le choix des dimensions de la matrice 11 x 8 découle du motif des SpaceInvaders dont j’avais déjà réalisé le code informatique. Les bandes de LED RGB pilotables ont imposé une taille de pixel de 5x5 cm d’où le nom BigPix trouvé par le président de mon club d'aéromodélisme de Colombes, Philippe Copigny. Il restait simplement à créer la forme autour du rectangle de 55 x 40 cm, disque… octogone… va pour un hexagone et je suis reparti du club avec un Hexafly sous le bras comme modèle.
On était le soir du 7 août 2022 et l’appareil devait voler pour Inter-Ex 2022 à Vittersbourg le 27 août. En effet, Stephan Brehm, le coordinateur d’Inter-Ex et aussi membre des Legendary Fat Fighters, m’avait invité tout en précisant que ce serait bien de venir avec quelque chose de volant et d’original. J’ai tout de suite commandé les LED puis testé la programmation et le type de Depron pour faire les pixels. La matrice était terminée le 11 au soir. La programmation des motifs le 12. Premier vol le 18 au matin. Programmation du serveur Web et premier vol de nuit interactif le 23, les derniers motifs comme « Matrix » ont été codés pendant une étape sur la route Paris - Vittersbourg où se tenait la rencontre.

Un grand merci à Stephan Brehm et à Philippe Copigny pour avoir suivi le projet et donné de nombreux conseils techniques. 

Les photos ne suffisent pas pour se rendre compte de l'effet produit par ces LED pilotées. C'est sur cette vidéo en vol de nuit que le BigPix dévoile ses pixels animés.

En vol en plein jour Beat, un coeur qui bat
De jour, le BigPix cache son jeu. C'est un hexagone d'un blanc immaculé. Par contre, tout change à la tombée de la nuit, lorsque les LED affichent leurs images colorées et animées.

Caractéristiques techniques

Envergure : 100 cm
Longueur : 80 cm
Poids : 646 g
Surface : 45 dm²
Charge alaire : 14,4 g/dm²
Radio : 3 voies avec mixage delta
Equipements motorisation :
Moteur : Brushless A2212/15T930KV
Contrôleur : 30A BEC 2A
Hélice : 10x8.5"
Batterie : Li-Po 3S 1300 mAh
Eclairage :
• Carte électronique : ESP8266 mini D1 (LOLIN ou Wemos)
• LED : 1 bande de LED RGB-WS2812b-5V-5m-300 LED sécable toutes les 3 LED (max)
• Une bande de LED linéaire monochrome étanche de 2m
• Composants électroniques : 2 réf. L7805CV, une résistance 2.2 Ohm et une 75 Ohm (minimum 5W chacune)
• Batterie : Li-Po 2S 1400 mAh

Sélection du motif Wi-Fi connecté pour changer les motifs
Les motifs affichés peuvent être modifiés à distance avec le Wi-Fi du téléphone. En vol, ça fonctionne encore très bien quand le modèle est éloigné d'une centaine de mètres.

Un fantôme ! Regard à droite puis à gauche
Il faut bien sûr un peu d'informatique pour faire défiler les images mais rien de compliqué. Tout est expliqué étape par étape ci-dessous. Le concepteur a déjà créé plusieurs motifs.

Le Fat Corsaire
A la rencontre The Legendary Fat Fighters d'Urbach en Allemagne. C'est de là que tout à commencé.

Coup de flash
Ici, le coup de flash de l'appareil photo éclaire le modèle. Dans la nuit, seul l'écran qui fait défiler ses LED est visible, ainsi que les fines bandes au bord d'attaque et sur les côtés qui permettent au pilote de bien idendifier la position du BigPix.

Matériel nécessaire


Eclairage

  • Une carte ESP8266 mini D1 (LOLIN ou Wemos)
  • Une bande de LED RGB-WS2812b-5V-5m-300 LED sécable toutes les 3 LED (max)
  • Une Li-Po 2S 1400 mAh
  • Une bande de LED linéaire monochrome étanche de 2 m
  • Deux composants L7805CV, une résistance 2,2 Ohm et une 75 Ohm (min 5W chacune)
  • Un bout de métal d’environ 8x2 cm pour faire le radiateur du L7805CV de la matrice

Structure

  • Du Depron 3 mm, une plaque de 80x120 (plus des chutes)
  • Du Depron 6 mm, une plaque de 60 x 50 (ou chutes)
  • De l’EPP de 5 mm, une plaque de 40x25
  • Du contreplaqué avion (CtP) de 0,8 mm pour le bâti moteur et les guignols (10x20)
  • Du ruban adhésif transparent large (5 cm)
  • Un petit stock de touillettes en bois (15 cm) et une brochette en bois de 2 ou 3

Motorisation, pilotage

  • Un moteur Brushless type A2212/15T 930KV
  • Un contrôleur 30A avec BEC 2A
  • 4 vis à bois de 3x10 et 5 ou 6 rondelles de 3
  • Une hélice 10x8.5" (la mienne est une Graupner eProp)
  • Une télécommande et récepteur, mixable en mode "élevonse
  • 2 mini servos 7 g, fils de rallonge servos et tiges de commande
  • Une Li-Po 3S 1300 mAh

Matériel, consommables

  • Colle contact pour polystyrène (UHU Por, etc.)
  • Colle PU bois extérieur (Sader, Bostik, etc.)
  • Colle Cyano pour polystyrène et son accélérateur en bombe
  • Fer à souder, soudure, câble électrique de type “servo”
  • Réglet 1 m, mètre à ruban
  • Une équerre (ou n’importe quel moyen de faire un angle droit)
  • Cutter et un stock de lames neuves
  • Perceuse type Dremel, forets et meules

Pour le collage de fermeture

  • Une planche de bois bien plate, minimum 70x80 (table)
  • Deux enclumes ou un stock de livres bien lourds pour une bonne pression

En vol, le jour. Space Invaders
Les formes du BigPix restent simples. L'aile est une planche qui enferme la matrice quadrillée.

Night painting
Light Painting sous les étoiles.

Processus général

La fabrication de BigPix ne présente pas de difficulté majeure du fait des formes globalement droites et plates. C’est une sorte de plaque en structure sandwich de type “nid d’abeilles”, d’ailleurs le résultat final m’a surpris par sa rigidité et sa solidité.
Il est clair qu’une partie de la construction est de l’électronique voire même de l’informatique (on va commencer par ça)… mais aucune compétence en codage n’est requise. Maintenant si vous savez coder en Arduino alors vous pourrez créer vos propres motifs et beaucoup plus, ou peut-être vous motiver pour s’y mettre ?
En dehors des problèmes de manipulation du Depron, où les risques de griffures sont permanents, quatre étapes nécessitent une attention particulière car ce sont des points de non-retour (sans gros chantier ou perte de matière). Ils sont mis en gras dans les 17 étapes de construction ci-dessous :

1. Le chargement du programme dans l’ESP8266 et son raccord aux LED
2. La découpe de la planche de Depron 3 mm en deux 80x60 cm
3. La découpe et le montage des bandes horizontales de la matrice en Depron 6 mm
4. La découpe de la bande de LED en bandes de 33 LED puis soudure des raccords de 6 cm (ne pas se planter dans les fils) et collage sur les bandes horizontales
5. La découpe et le collage des entretoises de la matrice en Depron 6 mm
6. La découpe des coins de l’hexagone et le collage du pourtour et des renforts
7. Le recouvrement complet du dessous de BigPix par du Scotch transparent
8. La mise en place des fils de pilotage des LED de la matrice
9. La fermeture de la boîte
10. La confection des élevons
11. L’assemblage des composants d’abaissement de tension des Li-Po à 5V
12. La découpe à 45° du dessous du bord d’attaque pour coller la LED linéaire
13. La découpe de la bande de LED linéaire et le raccordement de ces bouts
14. La découpe à 30° du dessous des côtés pour coller les ailettes
15. La construction et la mise en place du berceau moteur + Li-Po
16. La mise en place des servos et du récepteur
17. La découpe et le collage des ailettes et de la dérive
INFO : Toujours commencer par vérifier que toutes les pièces et les plaques de Depron sont propres (ça se nettoie à l’alcool à brûler qui efface aussi les marques “Depron”).

Et ensuite, vol de nuit comme disait… ? … Arsène Lupin !

L'informatique


Initialiser l’ESP8266
La toute première étape est informatique. Pour initialiser l’ESP8266, le plus simple est d’utiliser l’outil Arduino IDE, gratuit et bien documenté.

Installer Arduino IDE depuis le site https://docs.arduino.cc/ ou taper “install arduino IDE” dans un moteur de recherche.
Une fois le logiciel installé, une icône Ardiuno doit apparaître sur le bureau. Lancer l’outil, puis sélectionner :
"Fichier > Préférences…"

Installation

Une nouvelle fenêtre s’ouvre, dans la case “URL … cartes supplémentaires” écrivez :

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Gestion de carte

Ensuite avec la souris sélectionner "Outils ? Type de carte : … > Gestionnaire de carte"

Carte LOLIN(WEMOS) D1 mini Pro

Ecrivez ESP8266 en haut dans la barre de recherche, la carte doit apparaître comme ci-dessous, sélectionner la version 3.0.2 puis cliquer sur le bouton "Installer".

ESP8266

Après un petit moment, la carte ESP8266 apparaît comme "INSTALLED", vous pouvez fermer cette fenêtre.

Installation

Il n’y a plus qu’à connecter votre carte ESP8266 au PC avec un câble USB micro-B, puis à sélectionner le bon type de carte et vérifier le port de communication.
Sélectionner :
"Outils > Type de carte… > ESP8266 Boards (3.0.2) > LOLIN (WEMOS) D1 mini Pro"

Connexion au PC

Ensuite Sélectionner :
"Outils > Port"

Et vérifier que dans la liste “Ports série” il y a bien un port qui est coché, ça prouve que la liaison USB marche bien (COM3, COM8, COM11… ça dépend de votre PC).

Port Com

A cette étape, vous pouvez vérifier que tout marche en chargeant dans votre ESP8266 un programme simple - “Blink” - qui fait clignoter la LED bleue sur la carte.
Sélectionner "Fichier > Exemples > ESP8266 > Blink"

ESP8266 > Blink

Le programme "Blink" apparait dans une nouvelle fenêtre.

Blink dans Arduino

Pas besoin de comprendre le programme, dans cette fenêtre, cliquer sur :
"Croquis > Téléverser" (ou l’icône flèche du bandeau d’outils)

Téléverser

Le programme est préparé puis envoyé dans la mémoire de l’ESP8266, on voit les étapes se dérouler en rouge dans la fenêtre du bas avec une barre de progression verte qui avance :

Progression

A la fin on lit "Hard resetting via RTS pin…" et la LED bleue de la carte ESP8266 se met à maintenant clignoter lentement.

NOTE :
Les petits curieux peuvent lire le programme et même remplacer les nombre 1000 et 2000 par le nombre 500, puis re-téléverser… ça va clignoter plus vite.
Fréquence du clignotement

On peut noter que le programme est maintenant gravé dans la carte ESP8266. Si on la débranche du PC pour la brancher sur une batterie USB… elle clignote. Carte raccordée au PC
Carte et batterie USB  

Installer la bibliothèque FastLED


Le logiciel BigPix utilise la bibliothèque Arduino “FastLED” pour piloter les LED RGB, il faut donc l’installer.
Sélectionner :
"Outils > Gérer les bibliothèques"
Gérer les bibliothèques
 

Dans la fenêtre qui apparait, taper FastLED dans la barre de recherche en haut :

FastLED

Une liste de bibliothèques apparait. Celle utilisée par BigPix est celle dont le nom est simplement "FastLED" éditée par Daniel Garcia. Sélectionner la version 3.5.0 et cliquer "Installer". Après quelques secondes la bibliothèque FastLED apparaît comme "INSTALLED".

FastLED installé

Charger le programme BigPix

A la place de "Blink", on va maintenant graver "BigPix" dans l’ESP8266.
Il faut récupérer le fichier "BigPix-master.zip" (Cliquer ici pour le télécharger) puis le décompresser sur votre PC, par exemple dans le dossier Documents/Arduino/BigPix (bien conserver le dossier BigPix et ne pas simplement mettre BigPix.ino dans le dossier Documents/Arduino).

Dossier BigPix

A partir de là, BigPix doit apparaître dans votre liste de croquis
Sélectionner : "Fichier > Carnet de croquis"

Carnet de croquis BigPix

Le croquis BigPix est visible.

Si vous avez mis Le dossier ailleurs que sous "Documents/Arduino" alors il faudra sélectionner :

"Fichier > Ouvrir"

Puis naviguer jusqu’au dossier BigPix.

Vérifiez que votre ESP8266 est bien branchée au PC via USB puis cliquer sur "Croquis > Téléverser" (ou l’icône flèche du bandeau d’outils) comme vous l’avez fait avec “Blink”. A la fin de l’opération votre ESP8266 est maintenant chargée avec le programme BigPix. Il ne se passe pas grand-chose et c’est normal, BigPix ne fait en effet plus clignoter la LED bleue comme Blink.
La partie informatique est maintenant terminée, il est temps de passer à un peu d’électronique.

Piloter les LED RGB

Il faut maintenant que le programme BigPix pilote les LED. Tant que cette étape ne marche pas… ce n’est pas la peine de continuer ? On va donc brancher la bande de LED RGB sur l’ESP8266 (en respectant les ATTENTION ci-dessous et en n’inversant aucun fil !).
Au début de la bande de LED RGB, on trouve 5 fils :

    1. Deux fils d’alimentation de puissance à souder (5V rouge, GND blanc)
    2. Trois fils de commande et d’alimentation basse puissance

Les fils rouges et blancs de ces deux prises sont reliés entre eux. Cela veut dire qu’il faut éviter de mettre deux sources d’alimentation différentes d’un côté et de l’autre. Une seule source à la fois :

    1. soit la Li-Po
    2. soit l’ESP8266 alimentée via un câble USB

Evitez d’avoir branché en même temps la Li-Po et le câble USB sur l’ESP8266.

Commande et alimentation des LED

ATTENTION : Ne jamais mettre plus de 5V sur les fils rouges, vous risquez de perdre définitivement la bande de LED ainsi que l’ESP8266 ! Or précisément c’est un risque non négligeable quand on manipule de nuit des Li-Po de 8V et 12V.

Contrairement aux bandes de LED classiques, les bandes de LED RGB WS2812b ont une direction : il ne faut pas confondre le début et la fin (qui a aussi 5 fils pour les connecter entre-elles et faire ainsi de très longues guirlandes).
Les revendeurs livrent normalement des bobines qui commencent par le début et il faut tout dérouler pour trouver la fin, mais une petite vérification ne fait pas de mal. Il y a normalement sérigraphié sur la bande une petite flèche qui indique le sens.

Sens des bandes de LED

Pour tester l’éclairage BigPix, on va connecter le début de la bande de LED RGB. En reliant les trois fils de commande à l’ESP8266 comme indiqué ci-dessous :

    1. Rouge sur 5V
    2. Blanc sur GND
    3. Vert sur D2

Il y a plusieurs techniques pour relier les fils à l’ESP8266, on peut les souder directement mais du coup on ne pourra plus débrancher facilement (pourquoi pas…?). Mon choix a été de souder un connecteur femelle sur l’ESP8266 et un connecteur mâle coté LED RGB. Ces deux connecteurs sont disponibles dans le sachet de l’ESP8266.

Connecteurs entre les LED et la carte

ATTENTION : Quand on branche ou débranche des fils sur l’ESP8266 ou la bande de LED RGB il est fortement conseillé de le faire HORS TENSION.
On commence donc toujours les manips par le petit refrain "Dé-braaaannn-che tout !..." (débrancher l’USB côté PC).

Si on a téléversé le logiciel dans l’ESP8266, quand on branche celle-ci avec un câble USB micro-B sur une source d’alimentation (le PC ou une batterie USB) alors les LED vont s’allumer et le motif vert d’initialisation (une LED sur trois) va défiler.

L'éclairage défile

Quand cette étape fonctionne, vous avez fait le plus compliqué du projet BigPix

Conservez cette configuration pour faire des tests tout au long du montage de BigPix.

Le Depron et la colle

Vues générales

BigPix peut être réalisé sans plan, tout est plat et droit, deux mesures se répètent un peu partout : 13 cm et 5 cm.

Vue de dessus

Vue de face

Vue de côté

Confectionner la matrice

Le cœur de BigPix est une matrice de 8 lignes et 11 colonnes qui délimite 88 cases carrées de 5x5 cm, chacune de ces cases est équipée de 3 LED RGB et peut donc afficher : 255x255x255x3 = 49 744 125 couleurs ! (mieux que les meilleurs écrans).

Matrice Illustration

La construction de cette matrice se fait sur une moitié de grande plaque de Depron 3 mm de 120x80 tout juste coupée donc en deux rectangles bien droits de 80 x 60 et c’est normalement un rectangle aux coins bien droits. Il est ainsi aisé d’y dessiner la matrice 8x11 en prenant des mesures avec une équerre à partir des bords, comme dans le schéma ci-dessous :

Planche de Depron de 3 mm

Après avoir tracé les lignes de la matrice, on va la réaliser. Commencer par découper 9 bandes de Depron 6 mm de 56 cm de long avec la largeur de votre bande de LED RGB – a priori 9 mm mais le fait de mesurer sur la bande de LED élimine toute surprise. On voit ci-dessous ces bandes horizontales avec leurs LED sur une matrice bien avancée.

Assemblage de la matrice

Coller ensuite les 9 bandes horizontales à leur place et sur un des côtés de 6 mm. J’ai utilisé de la colle contact, si vous faites de même, attention de toujours bien racler la colle contact avant séchage sinon elle fera “chewing-gum”. Procéder bande par bande, laisser sécher 5 mn au moins puis coller les bandes bien droites et bien en place. Eviter de tirer dessus, ce qui aurait pour effet de faire une matrice en “cuvette”.
Une fois les 9 bandes horizontales en place, on va coller des LED sur les 8 du haut comme dans la photo ci-dessus (la 9e bande ferme la matrice).

NOTE : Le début de la bande de LED RGB doit se situer en haut à gauche quand on regarde dans le sens du vol, c’est-à-dire à l’avant gauche. Si on ne respecte pas ce positionnement les LED ne vont pas s’éclairer conformément au motif.  

Dans le ruban de 300 LED mesurant 5 m, on va progressivement couper huit bandes de 33 LED (55 cm) que l’on va relier entre-elles en soudant des fils de 6 cm de long (j’ai utilisé des câbles de servos qui ont 3 fils). Ne pas prendre des fils trop fins car le courant doit parcourir toute la guirlande.
Quand vous soudez les 3 fils entre les bandes de 33 LED, bien relier 5V avec 5V, GND avec GND et D0 avec Din.
Le sens de parcours de la bande RGB est indiqué dans la photo ci-dessous :

Matrice et sens de câblage des LED

Je conseille de couper une seule bande à la fois et de souder les fils de 6 cm qui la relient au reste de la bobine avant de la coller au Depron (fer à souder et Depron ne font pas bon ménage…). Quand la bande est soudée, alors la coller en place sur la bande horizontale… puis passer à la suivante.

CONSEIL : Pour éviter les mauvaises surprises dues à la découpe et à la soudure, je fais ce travail avec l’ESP8266 reliée et opérationnelle. A la fin de chaque étape de soudure je branche l’ESP au PC et je fais un test de figures pour vérifier que je n’ai rompu aucun lien.  

Cloisons sans la matrice

Quand toutes les bandes horizontales sont équipées de leurs LED, alors découper les 96 longerons en Depron 6 mm pour finaliser le quadrillage
Pour ce faire, je découpe des bandes plus longues et je fais la découpe finale in-situ.
Il y a en effet toujours des légers écarts à la mesure exacte.

La colle que j’ai utilisée pour ces longerons est la PU, en enduisant bien les longerons puis en raclant légèrement pour ne pas laisser de surplus de cette colle qui est un peu lourde et gonfle terriblement.
Je mets toujours un poids pendant les premières heures de séchage pour éviter les déplacements liés à ce gonflement.

Lorsque la matrice est terminée (de l’ordre d’une journée de boulot) on peut la tester en déposant la plaque restante de Depron 3 mm dessus et en branchant l’ESP au PC.

Ca fonctionne ! Super !

Connecter un téléphone au réseau WiFi “BigPix” puis tester les motifs en tapant 10.1.1.1 dans le navigateur ou la barre de recherche (selon les modèles).

Fabriquer l'hexagone

On peut maintenant procéder à la découpe de la forme finale, bien mesurer sur les côtés 11 cm de découpe pour le haut en ayant marqué 5,6 cm au milieu pour le futur emplacement moteur, et 13 cm de découpe pour l’arrière.

Coins à retirer

Il n’est pas utile de découper à ce stade la plaque de Depron 3 mm du dessus, on risque de rater un ajustement au moment du collage. On la laisse donc rectangulaire et on la coupera une fois la boîte fermée et sèche.

NOTE : Les modélistes économes pourront plus tard recoller les chutes de Depron 3 mm bord-à-bord pour bricoler les élevons.  

Réaliser le contour

Une fois l’hexagone bien formé, on peut coller le contour :

    1. Bord d’attaque
    2. Côtés
    3. Arrière
Bord d'attaque et bandeau de LED Pour faire le bord d’attaque, découper deux bandes de Depron 6 mm de 40 cm de long sur 1,5 cm de large. Faire de même avec du Depron 3 mm puis coller d’abord les bandes 6 mm puis dessus les bandes 3 mm comme dans la vue en coupe finale ci-contre :

Bien noter que la bande de LED monochrome sera plus tard collée A L’EXTERIEUR du bord d’attaque. Ces LED sont protégées par un enrobage silicone qui les rend étanches et résistantes aux chocs. On les recouvrira en plus de scotch transparent pour améliorer la tenue du bord d’attaque.

NOTE : Ne pas commencer à faire ces découpes ou arrondis tout de suite, seulement quand on aura fermé la boîte.  

Latéralement, pour faire les supports des Ailettes, découper deux bandes de Depron 6 mm de 37 cm de long sur 3,5 cm de large. Découper également deux bandes de Depron 3 mm de 37 cm de long sur 2 cm de large. Ensuite, de chaque côté, coller d’abord les bandes 6 mm puis dessus les bandes 3 mm comme dans la vue en coupe finale ci-contre : Côté saumon

Pour l’arrière, simplement découper deux bandes de Depron 6 mm de 40 cm de long et 9 mm de large puis les coller verticalement sur leur côté de 6 mm (comme pour la matrice).

Ajouter les renforts

Pour que la partie de l’hexagone autour de la matrice se tienne bien, on y installe quelques renforts en entretoises de Depron 6 mm de largeur 9 mm. Voici à quoi doit ressembler votre construction juste AVANT FERMETURE DE LA BOITE :

Avant de coffrer le dessus

On notera les structures porte-servo, elles sont représentées en orange car ELLES DEPENDENT DE VOS SERVOS. Découper et mettre ces structures en place autour des servos qui seront dans l’appareil. Vérifier attentivement les sens de rotation de vos servos pour que les élevons fonctionnent bien avec la radio finale.
On notera aussi les fils d’alimentation (2 fils rouge et blanc) et de commande (3 fils rouge, blanc et vert) de la matrice de LED qui sont mis à la bonne longueur, remontés et enroulés dans un compartiment que l’on ouvrira au cutter (lame neuve requise) après la fermeture de la boîte (les tenir en place avec un bout de scotch).

NOTE : Les fils des servos et globalement de câblage du récepteur passent tous à l’extérieur de la boîte. Il m’est arrivé trop souvent d’avoir à changer le récepteur ou des servos sur mes avions pour y ajouter inutilement ici une petite session de chirurgie Depron…  

Maintenant que votre forme est bien renforcée, la retourner et recouvrir de scotch l’intégralité du dessous. J’ai utilisé du scotch transparent large plutôt qu’une grande feuille autocollante car je trouve plus facile de procéder bande par bande, mais vous faites comme vous le sentez.
Avec mon scotch large, je fais une première bande verticale au centre et je vais vers un côté en ayant un recouvrement d’environ 3 mm entre les bandes. Ensuite je procède de même pour l’autre côté. Pour éviter les bulles, je plaque le scotch avec une carte de crédit (périmée ou pas).

Fermer la boîte

Etape cruciale, si on oublie quelque chose à l’intérieur ou si le collage est mal fait, oups !

> Avant de passer au collage, il peut être utile de poser la structure sur une feuille de papier large et de tracer la forme de l’arrière, elle servira ensuite de référence au moment de fabriquer les élevons pendant le séchage de la boîte.

Pour le collage du dessus en Depron 3 mm j’ai utilisé la colle PU car elle laisse le temps d’encoller et de centrer. De plus son gonflement assure une bonne répartition finale même dans les zones peu encollées.

NOTE : Mon autre option était une époxy lente mais elle est lourde et n’a pas l’effet de gonflement. Il est possible aussi de faire cette étape avec de la colle contact, c’est léger et la phase d’encollage est très cool, par contre le risque est énorme à la mise en place…  

Commencer par encoller TOUTES les surfaces supérieures de la structure existante (essentiellement du Depron 6 mm sur champ, ainsi que le bord d’attaque et les côtés. Tout ce qui est en bleu clair dans le dessin ci-dessous (oui il ne faut pas traîner) :

Encollage à la PU

Pour bien assurer que la colle est partout et uniforme, je dépose d’abord un filet au tube presque partout. Puis je prends deux touillettes en bois (une dans chaque main) que j’utilise comme des spatules pour étaler/racler/nettoyer (technique apprise auprès d’un plâtrier).
Quand vous êtes content de votre encollage (ou que l’alarme sonne !), mettre en place la plaque de Depron 3 mm du dessus (encore rectangulaire), puis retourner le tout, le poser par terre sur une surface bien plate, y déposer délicatement une belle planche bien plate et CHARGER COMME UNE MULE ! ! Personnellement j’ai mis 80 kg.

Sous presse

… Et si c’est de la PU ou de l’Epoxy lente, on oublie pour une dizaine d’heures au moins.

Confectionner les élevons

Rien de bien sorcier, les deux élevons sont creux avec deux nervures chacun.

Elevons

L’avant est en Depron 6 mm, les nervures et les bouts sont en Depron 3 mm ainsi que le recouvrement.

Coupe de l'élevon

J’ai confectionné mes guignols en CtP 0,8 mm mais si vous n’avez pas dépensé toute votre prime de vacances, des guignols du commerce font l’affaire (attention au poids… ils sont bien à l’arrière).
Pour l’articulation des élevons j’ai utilisé des charnières classiques, pour écouler un stock qui jaunit avec les années, mais vous pouvez utiliser du Scotch ou du Blenderm (chacun selon une expérience durement acquise).
Et on met tout ça à l’abri parce que le Depron tout léger et tout nu ça se griffe pire que de la peau de bébé.

Confectionner les abaisseurs de tension

Comme on n’a pas encore décoffré la boîte, on a le temps de faire un peu de soudure pour réaliser les deux circuits abaisseurs de tension. En effet nos accus sont 3S (~12V) et 2S (~8V) et nos LED ainsi que l’ESP8266 fonctionnent à 5V, nous allons utiliser deux instances du composant L7805CV qui nous délivre un 5V en sortie depuis une large plage de tensions d’entrée.

NOTE : Je fabrique deux 5V plutôt qu’un pour des raisons de sécurité, BigPix est destiné au vol de nuit et j’ai décidé de séparer l’électricité destinée au pur vol (moteur, Rx, LED linéaire) de l’électricité destinée à la matrice (ESP8266, LED RGB). Ces deux circuits travaillent en effet à des intensités bien différentes (ampèremètre, ampèremètre… est-ce-que j’ai une gueule d’ampèremètre !).  

Ci-dessous la représentation des deux montages… comme dirait Angelo, c’est assez trivial :

Circuit moteur et LED linéaires Circuite éclairage matrice

NOTE : Les pavés rouges dans les dessins ci-dessus sont des prises avec détrompeur, votre modèle préféré ira à condition qu’elles laissent passer un bon ampère.  

Et voilà à quoi ça ressemble en vrai :

Circuit et radiateur

On voit que le L7805CV de la matrice RGB a été monté sur un radiateur improvisé qui sera placé (ainsi que la résistance 2,2 Ohms) dans le vent de l’hélice. En effet, ce circuit peut aller au-delà de 5 W et du coup les composants chauffent bien (de ce fait c’est mieux de mettre de la pâte thermique… si vous en avez).

Découper ailettes et dérive

Les ailettes et la dérive ont des formes très semblables, la dérive est simplement un peu plus courte et les ailettes sont, si-possible, faites dans un matériau qui résiste mieux aux chocs que le Depron (du cristal conviendrait… mais il est trop lourd).
J’ai découpé mes ailettes dans de l’EPP 5 mm. Vous pouvez aussi prendre du Vector-Board de 4 mm ou 5 mm. Si vous n’avez aucun de ces matériaux sous la main, du Depron 6 mm fera l’affaire.

Ailettes Les deux ailettes sont identiques, pas besoin de reporter la forme depuis un plan on peut les dessiner à partir des 4 longueurs données ci-dessus :
    1. Découper un rectangle de 13 x 37
    2. A partir du coin inférieur gauche mesurer 5 cm en horizontal puis mesurer 7 cm à la verticale, marquer le point.
    3. Avec un réglet, tracer deux lignes partant de ce point et allant aux coins inférieur gauche et supérieur droit.
    4. Couper selon ces deux lignes et arrondir l’angle (au cutter ou ponçage).

La dérive est faire en Depron 6mm, procéder comme pour les ailettes avec les dimensions suivantes :

Dérive

Le montage final

L’heure de décoffrer la boîte a fini par arriver. Vous enlevez les 80 Kg et la planche. Si ce que vous découvrez ne convient pas, alors reprendre les opérations à l’étape 2 “Depron et colle” - sinon passer à l’étape suivante.
Sur cette belle boîte bien solide il nous reste quelques opérations de découpe et de collage (bord d’attaque, LED linéaire, élevons, ailettes), ainsi que toute la confection du GMP (Groupe Moto Propulseur). BigPix n’est pas destiné à faire un planeur et ce GMP va de surcroît nous faire économiser un paquet de plomb.

Tester la matrice finale

Découper délicatement au cutter une petite ouverture dans le caisson qui contient les fils. Pour bien visualiser le caisson, le mieux est de tenir la structure devant un éclairage et on peut marquer l’emplacement de découpe car voit très bien les délimitations par transparence.
Agrandir ce trou proprement à une forme rectangulaire pour pouvoir y glisser l’ESP8266 mais pas plus.
Récupérer les fils, brancher la prise à 3 fils sur l’ESP8266 (celle à 2 fils reste libre pour ce test) et alimenter cette dernière… Le motif d’initialisation doit s’allumer (tadah !…).

NOTE : On peut même connecter un téléphone au réseau WiFi “BigPix” puis tester les motifs en tapant 10.1.1.1 dans le navigateur ou la barre de recherche (selon les modèles).  

Bord d'attaque


L’objectif est d’intégrer les LED linéaires au bord d’attaque tout en donnant à ce dernier un bon profil et en le renforçant à la fin avec du scotch. Bord d'attaque

Pour la mise en place des LED, poser la structure à l’envers, face scotchée vers le haut sur une table de travail. Puis à l’aide d’un réglet et d’une lame de cutter neuve, enlever une bande à 45° sur toute la longueur du bord d’attaque. L’idéal est de découper les 40 cm d’un seul trait ; si la lame s’arrête et repart, le Depron fait une marque.
Ensuite couper deux longueurs de 40 cm de LED linéaire (elles sont sécables tous les 5 cm), puis souder des fils aux deux extrémités (attention au repérage GND, 5V). Mettre une longueur de fils de 15 cm au moins côté pointe et 10 cm côté ailettes pour le raccordement aux autres bandes de LED linéaires et à l’abaisseur de tension.
Coller progressivement les deux longueurs de LED à droite et à gauche en partant du centre.
Ensuite retourner la structure, face nue vers le haut, puis poncer le haut du bord d’attaque de manière à former un profil tel que montré ci-dessus. On peut accélérer le processus en dégrossissant d’abord avec un cutter.
Lorsque tout le bord d’attaque est poncé, coller un scotch large sur chaque demi-longueur de 40 cm.

NOTE : Pour éviter les plis, je colle d’abord sur toute la demi-longueur supérieure puis je tire le scotch au centre pour en coller une petite partie jusqu’en bas en faisant le tour des LED. Ensuite je colle le scotch vers le bas progressivement en tirant dessus perpendiculairement au bord d’attaque.  

Elevons, servos et récepteur

Commencer par rallonger les fils des servos car en général ils ne font pas les 65 cm requis. Pour trouver la bonne longueur de fils, installer d’abord le récepteur en découpant son logement dans la partie droite à l’avant de la structure, symétrique à l’emplacement de l’ESP8266 (laisser l’emplacement hachuré bien dégagé pour la boîte GMP).

Installation radio

La forme à plat sur une table de travail, présenter les ailerons puis procéder en fonction de la méthode choisie pour faire les charnières (perçage ou ci-dessous Blenderm).
Comme pour le logement de l’ESP8266, percer délicatement au cutter les logements des servos en les ayant d’abord repérés à la lumière traversante.
Mettre les servos et les tiges en place de manière à bien repérer l’emplacement souhaité pour les guignols (je les mets perpendiculaires à l’articulation mais ça n’est pas obligatoire). Ce qui est obligatoire, c’est que l’axe du guignol soit bien dans un axe perpendiculaire à l’articulation (comme ci-dessous), sinon le mouvement de la gouverne sera plus important d’un côté que de l’autre.

Guignol

Fixer les guignols et les relier aux servos, régler les tiges au neutre puis allumer la radio après avoir relié les servos au récepteur.
Avec la radio, régler les débattements maximum (au niveau de la dérive) :

    • 15 mm vers le haut
    • 15 mm vers le bas

Confectionner la boîte GMP


Le moteur ainsi que le contrôleur et les deux Li-Po sont enfermés dans une petite boîte qui constitue le nez de BigPix. Cette boîte est fabriquée à part puis on la colle à la fin à la structure après y avoir découpé son emplacement.
La construction de la boîte doit assurer le centrage final de BigPix. On voit ci-dessous le CG à 25% de la pointe avant :

Centre de gravité

Boîte GMP On voit ici cette boîte en cours de montage (oui j’ai fait ça avant de fermer… c’est pas bien).
Il est TRES important d’effectuer la mise en place de TOUS les éléments (moteur, contrôleur, Li-Po, Rx, servos, ESP8266… et aussi les ailettes et la dérive) AVANT collage pour s’assurer que le centre de gravité de l’appareil ne nécessitera PAS de plomb (faire tenir les éléments en place avec du scotch, des élastiques, des aiguilles…).

La première étape consiste à découper les trois pièces en CtP puis à couper des longueurs de 4 cm dans une brochette de diamètre 3 (idéalement en bambou).

Fuselage vu de côté

Placer le moteur sur la cloison pare-feu. Faire en sorte que le moteur soit aligné avec le bas de la cloison de manière à descendre l’axe de traction de la structure. Marquer les 4 trous à percer, puis les percer ensuite dans la cloison pare-feu avec un foret de 2.

Fuselage vu de dessus

Percer également 4 trous dans la cloison pare-feu à 7 mm des bords verticaux. On y enfilera et collera des longueurs de 4 cm de tige à brochettes qui serviront de liaison mécanique avec les flancs de renfort en CtP.
Ensuite découper les flancs de la boîte GMP en Depron 6 mm puis ajuster tout cela avec la structure en CtP tout juste réalisée de manière à ce que les flancs s’alignent avec les deux entretoises centrales de l’avant de la matrice de LED RGB (comme ci-dessus).

NOTE : La longueur des flancs en Depron 6 mm n’est pas indiquée sur le schéma… car elle dépend de votre GMP. Mettez tout en place et trouvez la longueur pour que le CG soit au bon endroit. Dans mon cas, cette longueur est de 16 cm.  

Sur un plan de travail, coller la cloison pare-feu avec les flancs CtP après les avoir bien mis en place, puis coller ensuite les flancs en Depron de chaque côté de la structure en CtP. Coller aussi les longueurs de brochette pour bien renforcer l’avant de la boîte.

Le fuselage prêt à être collé dans l'aile

Couper à 45° le coin supérieur avant des flancs en Depron pour ajouter un peu de profilage aérodynamique à la boîte GMP, puis y coller une entretoise en balsa ou spruce (ou plusieurs longueurs de touillette côte-à-côte).
Coller également des touillettes en bois sur les bords supérieurs de la boîte GMP pour éviter qu’ils ne s’abiment à l’usage.
Découper deux bandes de Depron 3 mm pour faire le couvercle et le plancher de la boîte GMP. Le plancher doit être à l’intérieur, il est 12 mm moins large que le couvercle. Le coller en place. Pour fermer le couvercle, on peut le tailler et le courber à l’avant afin qu’il se glisse sous le profilage, puis on met un bloqueur à l’arrière (ou idéalement un aimant). Coller également une entretoise en travers à l’arrière pour la tenue mécanique de la boîte.

Façonner le nez de BigPix

Découper l’avant de la structure pour y loger la boîte tout juste terminée.

Découpe du nez

Poser l’aile bien à plat sur le plan de travail, la boîte GMP doit se loger sans jeu dans la découpe de l’aile - le plus simple est d’utiliser la boîte elle-même comme gabarit de découpe.
Mettre un film plastique sur la table pour ne pas coller tour ça ensemble définitivement puis coller la boîte à l’aile (Cyano, Araldite ou PU selon ce qui reste dans les tubes…).

Ensuite, découper en Depron 6 mm le renfort inférieur que l’on collera sous la structure. Tailler les bords de ce renfort à 45° avec une lame de cutter neuve AVANT collage.

Renfort à l'intrados

Quand le collage de la boîte est sec, retourner le tout. Avec une lame de cutter neuve, détourer délicatement et retirer le scotch de la surface du dessous de l’aile destinée à recevoir le renfort, sinon le collage ne prendra pas. Puis encoller le renfort et le fixer en place.
Après séchage, remettre du scotch sur ce renfort destiné à prendre tous les atterrissages dans les dents. J'en ai profité pour mettre aussi du scotch sur le nez et sur le couvercle de la boîte GMP.

Coller la dérive et les ailettes

La dérive et les ailettes sont déjà découpées car elles ont servi au centrage, il suffit maintenant de les coller.
Pour la dérive, on colle à la cyano en faisant bien attention à l’alignement dans l’axe de vol et à la mise en croix (dérive à 90° de la surface de l’aile)
Pour les ailettes, j’ai utilisé de la PU donc il a fallu faire un montage avec élastiques et baguettes pour les tenir en place :

Collage des ailettes

LED de contour pour le vol de nuit

BigPix peut voler dans cet état mais de jour uniquement. Pour le vol de nuit il faut terminer le contour des ailettes avec des LED linéaires de manière à bien visualiser l’assiette et la direction de l’appareil dans le noir.
Dans ce qui reste de LED linéaire, découper deux bandes de longueur 35 cm pour les coller en bas sur la face du dessous des ailettes, puis quatre bandes de 10 cm pour en coller deux le long du bord de fuite de chaque ailette, une au-dessous et une au-dessus.

Raccord des LED extérieurs

Relier ces différentes bandes entre elles pour la partie droite et pareil pour la partie gauche, en soudant des fils 5 V et GND afin qu’elles soient toutes alimentées.

Le fuselage Dans l'herbe

Le vol de BigPix


Préparatif Matrice allumée
La nuit sur le terrain, une lampe est bien pratique pour effectuer les branchements sans se tromper.

Prêt au lancer Tout fonctionne Décollage
Pour le décollage, le BigPix est posé à plat sur la main. Avec une très faible charge alaire, il s'envole sans difficulté après une petit impulsion.

J’ai mis dans BigPix tout ce que je connaisais des avions maniables, faciles et lents. Le pilote doit en effet assurer le spectacle, et de nuit !
On retrouve donc les ailettes de l’excellent Polyclub, un poids plume qui nous met à 14,4 g/dm², des gouvernes qui ont été agrandies par rapport à celles de l’Hexafly car BigPix est tout plat, il n’a pas le profil KF de ce dernier.
Au final, ça vole comme une fleur, le seul point délicat est le décollage, la surface inférieure étant plate et lisse, rien pour agripper. Je pose BigPix à plat sur la main, légèrement en avant du CG, puis je mets 2/3 gaz en gardant le pouce de l’autre main sur la profondeur, ça part gentiment droit devant à une condition : avoir respecté les angles d’anti-couple et de piqueur moteur… sinon c’est le crash quasi assuré (mais BigPix est solide !).

Thierry et sa machine novatrice
Thierry et son surprenant BigPix en vol de nuit. Nul doute qu'il va faire des adeptes chez les pilotes noctambules.

Conctacter l'auteur : Thierry Joubert

BigPix - Light painting
 
 
 
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