Faire son propre avion télécommandé

[article en construction]

Il y a de nombreux sites web fournissant des informations et tutoriels sur comment construire un avion télécommandé à propulsion électrique. Le but de cet article est de vous donner un aperçu d’ensemble du processus.

Attention: Ne surtout jamais monter une hélice sur le moteur sans la supervision d’un adulte expérimenté et compétant.

Afin de faire voler votre avion dans les meilleures conditions de sécurité, informez-vous auprès de votre club d’aéromodélisme local dont vous pouvez trouver les coordonnées sur le site de la Fédération Française d’AéroModélisme (en France) ou la British Model Flying Association (au Royaume-Uni).

Autres liens utiles:

  • FliteTest, chaîne YouTube en anglais. Voir en particuler leur « Beginners Series »
  • HobbyKing, magasin en ligne avec un large choix mais des frais de port vers la France plutôt élevés. Ebay est aussi assez bien fourni à ce niveau.
  1. L’électronique

a. La radio

 

TransmitterRC receiver

Une radio est constituée d’un émetteur et d’un récepteur (de quelques grammes seulement). Sauf sur les systèmes sophistiqués équipés d’un module de télémétrie (pour mesurer le niveau de la batterie de l’avion par exemple) la communication est mono-directionnelle. Les systèmes récents utilisant la bande des 2.4GHz utilisent des encodages à large spectre qui permettent à plusieurs radios d’opérer simultanément sans interférences. Le temps où il fallait gérer l’allocation des fréquences au sein des radio club amateurs est quasiment révolue. Vous pouvez vous représenter un radio comme un appareil qui permet de transmettre plusieurs nombres entre 0 et 1. Chaque nombre est ce qu’on appel un canal. Chaque canal permet de commander un élément comme par exemple un servo-moteur (voir ci-dessous) ou la vitesse du moteur de propulsion. L’interface électrique est constituée de 3 fils par canal: 0V, 5V, Signal. Le fil Signal est celui qui porte l’information concernant le nombre à transmettre. Il est encodé par un passage de 0V à 5V pendant une durée de 1ms (pour un 0) à 2ms (pour un 1) puis retour à 0V, avec toutes les valeurs intermédiaires de durées pour représenter de façon quasi-continue un passage de 0 à 1. La plupart des radio échantillonnent cette durée avec une précision de 256 à 1024 pas.

b. Le moteur de propulsion

Motor

La plupart des moteurs de propulsion sont maintenant de type « brushless », c’est à dire que le système de balais et collecteurs qui pose des problèmes de fiabilités a disparu. La partie tournante est constituée d’une collection aimants permanents et la partie fixe de bobines. Ces moteurs sont incroyablement puissant en regard de leur petite taille, et développent typiquement quelques centaines de Watts. Ils prennent leur alimentation par une entrée triphasée dont la tension et la phase qui doit être  ajustée en permanence en fonction de la position relative du rotor et la vitesse souhaitée. Cette tâche est remplie par l’ESC

c. ESC

ESC

L’ESC (Electronic Speed Controler) est connecté à plusieurs éléments:

  • Une connexion à la batterie, avec des fils supportant un fort ampérage (20A).
  • Une  connexion triphasée au moteur de propulsion (gros fils aussi).
  • Une connexion au récepteur de radio qui reçoit le canal portant la vitesse de rotation souhaité, et qui alimente la radio en 5V par régulation et adaptation de la tension de la batterie.

Le contrôle de la vitesse du moteur est une opération compliquée qui est assurée par un microcontrôleur embarqué dans l’ESC. Il est assez courant de rencontrer des ESC programmables, ce qui est un plus mais pas nécessaire: arrêt automatique du moteur si la tension de la batterie descend en dessous d’un certain niveau, tension maximum à appliquer au moteur, etc.

d. La batterie

Battery

Typiquement on utilise des batteries de 2 ou 3 cellules Li-Ion, chaque cellule délivrant une tension de 3,6V nominale, jusqu’à 4V quand elle est bien chargée. Ne jamais laisser descendre la tension en dessous de 3V car la batterie serait irréversiblement endommagée.

Vous remarquerez 2 connections différentes: une paire de fort diamètre permet la consommation du courant, et une bande de plusieurs fils (il y en a autant que de cellules en série + 1) qui permet de les recharger. La raison pour laquelle on ne recharge pas par les fils de consommation (seulement) est que comme les cellules ont des capacités très légèrement différentes (rien n’est parfait) il faut pouvoir ajuster la tension pour chacune d’entre elle. Si on ne rechargeait que par le fil de consommation, on ne pourrait pas rattraper une cellule dont la tension est plus basse qu’une autre.

Battery charger

(chargeur)

e. Les servo-moteurs

Servo

Les servos sont de petits moteurs qui contient en plus des engrenages et de l’électronique de contrôle. Leur axe peut tourner sur 180° (typiquement) et l’angle est déterminé par la valeur transmise par le canal auquel ils sont connectés. On les utilise par exemple pour contrôler l’angle des ailerons, du gouvernail de direction, du gouvernail de profondeur. On appelle ces éléments les surfaces de contrôle de l’avion.

Typiquement le servo est connecté à une surface de contrôle par des control horns + rods, mais je trouve ça compliqué et délicat. J’ai trouvé (réinventé peut-être mais je ne l’ai vue nulle part avant) une méthode plus simple et directe. Le but est de connecter le bras du servo directement sur la surface de contrôle, tout en lui permettant de bouger dans la direction perpendiculaire au mouvement souhaité, ce qui est nécessaire à cause du non(alignement des axes du servo et de la surface de contrôle. Pour cela je crée un rail avec un morceau de barette et j’utilise un trombone déplié connecté d’un côté au bras du servo et de l’autre côté à la surface de contrôle, en passant par le rail qui transmet à la surface le mouvement auquel nous nous intéressons.

Barettes Servo aileron 3 Servo aileron 2 Servo aileron 1

f. Connections électriques

Connectors

Il est nécessaire de connecter quelques fils. L’ESC et le moteur sont vendus avec des fils étamés mais sans connecteurs. Il existe de nombreux connecteurs et il n’y a pas de norme établie quand à leur utilisation car ils ont tous des avantages et inconvénients. Pour ma part j’ai choisi des « Bullet 3.5mm » qui sont simples à souder et supportent un fort ampérage.

2. Construire la structure de l’avion

[à écrire]

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