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Le palonnier Pipolaki

Guide pour la construction d’un palonnier de simulateur de vol

par Alfred Pipolaki

Sommaire Introduction ..………………………………………………………………………………………….. p 2 Plans généraux et éléments particuliers …………………………………………………………… p 2 Coût de fabrication .…………………………………………………………………………………... p 6 Montage ...………………………………………………………………………….………………….. p 6 Installation sous Windows XP ...…………………………………………………………………… p 16 Utilisation dans le jeu « IL-2 Sturmovik – Forgotten Battles » & « Pacific Fighters » ………. p 16 Montage alternatif …………………………………………………..…………………………….… p 17 Conclusion ...………………………………………………………………………………………… p 18

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1. Introduction

Parmi tous les éléments nécessaires à la bonne pratique d’un simulateur de vol, le palonnier est souvent un équipement négligé par le joueur. En effet, les joysticks haut de gamme ou les ensembles HOTAS disposent tous d’un troisième axe propre à assurer cette fonction. De plus, leur prix élevé n’incite pas à investir tout de suite dans un accessoire qui semble de prime abord inutile. Le désir de vouloir pousser un peu plus loin l’immersion et d’avoir des sensations plus proche du pilotage « réel » pose alors la question de l'acquisition d’un palonnier. Le degré de spécialisation d’un tel accessoire rend son achat difficile pour deux raisons. La première concerne sa disponibilité. Seuls quelques constructeurs et quelques sites Internet spécialisés en vendent comme par exemple CH Product (http://www.chproducts.com) ou la boutique en ligne SimWare (www.simw.com). Force est de constater qu’ils ne sont pas nombreux… Enfin, compte tenu d’un prix de vente moyen de 130 €, on comprend mieux la réticence de certains joueurs à faire un tel investissement. La simplicité apparente d’un tel dispositif nous incite donc à explorer une autre voie : la fabrication artisanale. Un palonnier a pour fonction essentielle d’assurer le contrôle de la gouverne de direction. A cette fin, le mouvement de translation des pédales doit se traduire par un mouvement de rotation de la gouverne virtuelle dans le simulateur de vol. L’objectif de cet article est donc de vous aider à fabriquer un périphérique de jeux fiable et solide assurant cette fonction et pour un prix n’excédant pas plus de la moitié de celui d’un modèle du commerce. J’attire tout particulièrement votre attention sur le problème du coût de fabrication. J’ai en effet constaté que celui-ci est finalement loin d’être négligeable et si vous ne disposez pas dès le début d’un certain nombre de pièces ainsi que de l’outillage nécessaire, il n’est pas certain que cette fabrication artisanale soit avantageuse. Par conséquent, avant de vous lancer, faites vos comptes en consultant le chapitre « Coût de fabrication ». Avant de vous présenter ce que j’appellerais en toute simplicité le palonnier « Pipolaki », je tiens tout d’abord à citer les sources qui m’ont permis d’initier ce projet : – Forum de discussion du site Check-Six, section Techniques & Matériels : http://www.checksix-forums.com – Construction d’un palonnier avec freins aux pieds : http://perso.wanadoo.fr/pierre.de.jenlis/SIMULATION/astuce/palonnier/pedale.htm#ugo – Réglage du palonnier dans le simulateur IL2-: http://france-simulation.com/articles/hardware/aritcle_001.htm

2. Plans généraux et éléments particuliers

2.1. Principe de fonctionnement

Le plan du palonnier Pipolaki est donné en page 3. Son principe de fonctionnement est simple. Les pédales reposent sur un lourd socle en bois de forme carrée. Chaque pédale est arrimée au socle par l’intermédiaire de deux glissières pouvant effectuer un mouvement de translation d’avant en arrière. Le mouvement de translation des deux pédales est assujetti à une tige centrale. La rotation de cette tige centrale autour de l’axe central va être transmise à un potentiomètre par l’intermédiaire d’un système d’engrenage et c’est la rotation de ce potentiomètre qui va traduire dans le jeu un mouvement de la gouverne de direction de l’avion. La présence de ressorts reliant les deux pédales offre une certaine résistance au mouvement de translation et permet le retour des pédales à une position neutre lorsque aucune contrainte n’est appliquée.

Figure 1 : comportement dynamique du palonnier

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2.2. Eléments constitutifs

Le palonnier Pipolaki utilise essentiellement des planches en bois aggloméré récupéré dans ma cave : - 1 planche de 360 × 360 × 20 mm d’aggloméré couleur sombre : le socle principal ; - 2 planches de 280 × 110 × 20 mm d’aggloméré couleur sombre : les socles des pédales ; - 2 planches de 280 × 110 × 15 mm d’aggloméré blanc : les pédales. - Divers morceaux d’aggloméré blanc pour fabriquer les cales pied et le coffrage.

! Je pense que l’épaisseur du socle principal doit être au minimum de 20 mm afin d’assurer au palonnier un certain poids et donc une certaine stabilité.

Il faut aussi prévoir un tasseau de bois de 500 × 35 × 12 mm pour fabriquer la tige centrale.

! Le bois utilisé pour la tige centrale devra être assez tendre pour pouvoir y creuser les cavités nécessaires à la mise en place des axes secondaires. Il devra aussi être suffisamment solide pour supporter les contraintes inhérente à son rôle : participer à la transmission du mouvement de translation entre les deux pédales.

Les autres éléments utilisés sont énumérés ci-dessous à titre indicatif.

- 4 glissières en inox de 310 × 15 × 8 mm ; - 4 montants métalliques de 120 × 15 mm percé de 4 trous de 6mm ; - 2 ressorts de traction d’une longueur totale de 14 mm et d’un diamètre de fil de 1,2 mm ; - 2 charnières percée de six trous ; - 2 vis de diamètre 6 mm et de longueur 40 mm pour les axes secondaires ; - 2 disques d’engrenage de rapport de transmission 1 :1,5 ; - 1 vis de diamètre 6 mm et de 70 mm de longueur pour faire l’axe central ; - 1 carte électronique de joystick Logitech WingMan Extreme Digital avec connecteur sur port jeux ; - 1 potentiomètre 100 k! ; - 1 tige creuse de 40 mm de long en PVC (∅ intérieur 6 mm et ∅ extérieur 7 mm) ; - diverses plaques de métal fin ; - diverses vis, écrous et rondelles ;

2.3. Les glissières

J’insiste tout particulièrement sur l’importance du choix des glissières. Il faut qu’elles coulissent parfaitement et sans le moindre frottement. Selon moi, la précision du palonnier est liée à deux choses :

1) le bon agencement des divers éléments entre eux ; 2) l’absence de frottement lors du déplacement des pédales.

Malheureusement, les glissières que j’ai choisies coulissent moins bien que je ne l’imaginais. Si vous rencontrez ce problème, l’utilisation d’un lubrifiant au Téflon parvient à diminuer les frottements dans une proportion tout à fait acceptable. Je pense néanmoins qu’un autre type de glissière serait mieux adapté. Par exemple, un modèle utilisant de petites roues enchâssées entre deux rails.

Figure 2 : glissière en inox – vérifier qu’elles coulissent parfaitement !!!

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2.4. Les ressorts

Les ressorts sont le 2ième point sensible du palonnier Pipolaki. Ils doivent posséder plusieurs propriétés relatifs à : - leur type ; - leur rigidité ; - leur longueur.

Les ressorts se doivent d’être de type « traction ». Il possèdent alors deux anneaux à leurs extrémités ce qui permet de les accrocher facilement. Leur rigidité doit être suffisamment importante pour permettre de ramener les pédales à une position neutre. Elle ne doit pas être trop importante sans quoi, l’effort à fournir sur les pédales sera désagréable. Enfin, il est indispensable que la longueur de ces ressorts soit légèrement inférieure à la distance qui sépare les deux pédales. De cette façon, il existe en permanence une certaine tension, ce qui facilite le retour des pédales à la position neutre.

Figure 3 : ressort accroché à l’un des montant métallique

! Il est tout a fait possible de remplacer les ressorts (difficile à trouver) par deux gros élastiques. Les sensations sont-elles meilleures ? Aucune idée car je n’ai pas testé cette solution.

2.5. Les disques d’engrenage

Le mouvement de rotation des la tige centrale est transmis au potentiomètre via deux disques d’engrenage. L’utilité d’un tel dispositif dont le taux de transmission est de 1 :1,5 est double :

1) Déporter le mouvement de rotation afin de pouvoir placer le potentiomètre ; 2) Accroître l’angle de rotation du potentiomètre grâce au taux de transmission supérieur à 1.

L’engrenage le plus grand est fixé sur la tige centrale (colle ou petite vis) tandis que l’engrenage le plus petit est fixé sur le potentiomètre. On notera sur la figure 4 la présence de deux cavités de par et d’autre de l’engrenage fixé sur la tige central afin d’éviter que celle-ci n’entre en contact avec le petit engrenage lors d’une rotation importante.

! Il est important de bien ajuster les deux engrenages. Un jeu trop important diminue sensiblement la précision du palonnier.

Figure 4 : disques d’engrenage fixés à la tige centrale et au potentiomètre

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3. Coût de fabrication Je ne vous cache pas que le coût de construction du palonnier « Pipolaki » n’est pas négligeable. Il est certain que d’autres choix peuvent être fait concernant sa conception afin de minimiser le paramètre prix. Je me suis focalisé sur d’autres facteurs : solidité, fiabilité, facilité de construction, ergonomie... Certains trouveront donc que le palonnier « Pipolaki » est un peu onéreux et je leur donne raison. A eux de proposer des améliorations en vue d’en réduire le coût. Voici le prix de quelques pièces acheté dans un magasin de bricolage :

- 4 × glissières (de tiroirs) : env. 10 € ; - 4 × montant métalliques (support de ressort) : env. 5 € ; - 2 × ressorts de traction (diamètre de fil 1,2 mm) : env. 5 € ; - 2 charnières : env. 5 € ; - 2 engrenages de modélisme : 8 € !!! - 1 potentiomètre 100 k! : env. 2€ ; - divers vis, écrous et rondelles : env. 5 € ; - patins en feutre anti-dérapant : env. 10 €.

Le total avoisine les 50 euros. Pour être parfaitement honnête, je dois dire que la construction d’un palonnier n’est viable d’un point de vue économique que si l’on dispose dès le départ d’un certain nombre d’éléments. Si vous devez tout acheter y compris les planches de bois et les outils, je pense qu’il est préférable de faire l’acquisition d’un palonnier neuf. On notera le prix excessif des engrenages de modélisme. Je pense qu’une solution alternative serait donc préférable : transmission par courroie (élastique ruban) ou engrenage issu d’un vieux jouet, etc…

4. Montage Voici maintenant les étapes du montage pas à pas.

4.1. Montage des pédales

Il faut dans un premier temps s’occuper du socle des pédales et des pédales elles-mêmes. En effet, une fois qu’elles seront fixées par leur glissière au socle central, toute opération de découpe ou de perçage sera plus difficile.

! Le sens du cale-pied de la figure 11 n’est pas dû au hasard. En effet, la colle à bois ne prend bien que si l’une des deux surfaces au moins est poreuse.

Figure 5 : mise en place des montants de support des ressorts

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Figure 6 : mise en place des glissières et perçage de divers trous

Figure 7 : mise en place des charnières

Figure 8 : on peut maintenant fixer la pédale

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Figure 9 : puis on place les vis de soutien de la pédale…

Figure 10 : … après avoir percé deux trous de faible profondeur pour les accueillir

Figure 11 : il ne reste plus qu’à coller le cale-pied

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4.2. Préparation du socle central et de la tige centrale

Pendant que la colle sèche, on peut s’occuper du socle central.

Figure 12 : vue générale du socle central

Figure 13 : zoom sur le trou du socle central

! Notez le rebord intérieur du trou de la figure 13. Il permettra à une vis à tête plate de s’y loger parfaitement sans dépasser de la planche.

Pour fabriquer la tige centrale, j’ai choisis d’utiliser un tasseau de bois large et peu épais qui traînait dans ma cave. L’inconvénient d’un tel choix est de devoir creuser dans la masse du bois une cavité suffisamment longue et régulière. Comme je possède une Dremel avec de nombreux outils, cela ne m’a pas posé de problèmes particuliers (http://www.dremeleurope.com/fr/fr/start/index.htm). La figure 15 nous montre la cavité creusée à l’extrémité de la tige centrale. C’est dans cette cavité que va circuler l’axe secondaire fixé au centre du socle de la pédale. Pour permettre un mouvement régulier avec peu de frottements, j’ai décidé de fabriquer le dispositif de la figure 16. Deux rondelles et un cylindre de PVC sont glissés sur une longue vis. L’ensemble peut se monter dans la cavité de la tige centrale (figure 17 et 18) et la vis est elle-même fixée au socle de la pédale. Lorsque la tige centrale est montée sur l’axe central et est fixée aux pédales par l’intermédiaire des axes secondaires, on obtient quelque chose qui ressemble à la figure 19.

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Figure 14 : vue générale de la tige centrale

Figure 15 : gros plan sur l’extrémité de la tige centrale

Figure 16 : gros plan sur un axe secondaire

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Figure 17 : gros plan sur l’axe secondaire fixé à la tige centrale (vue de dessus)

Figure 18 : gros plan sur l’axe secondaire fixé à la tige centrale (vue de dessous)

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4.3. Installation des pédales et de la tige centrale

Il est enfin possible de fixer les glissières des pédales sur le socle du palonnier. On peut ensuite vérifier que les pédales et la tige centrale se comportent correctement, avec ou sans ressorts. La figure 19 nous montre l’utilité de fixer les pédales sur des charnières : il est possible de les soulever facilement pour accéder aux axes secondaires : pratique en cas de montages et de démontages successifs.

Figure 19 : les pédales sont fixées sur le socle…

Figure 20 : …et on vérifie que tout coulisse parfaitement

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4.4. Mise en place du potentiomètre et de la carte électronique du joystick

Une fois que la tige centrale est bien en place et après avoir vérifié qu’elle tourne sans problème mais sans jeu excessif, il faut se préoccuper de l’installation du potentiomètre. D’abord fixer l’engrenage sur sa tige (fig. 21), puis trouver une solution pour le fixer fermement sur le socle (fig. 22). On note sur la figure 22 la présence d’une cavité sous la cale de bois. Les fils électrique qui relient le potentiomètre à la carte électronique peuvent s’y loger. Il ne reste plus qu’à visser le tout sur le palonnier (fig. 23). Vous remarquerez que le potentiomètre possède à sa base un renflement noir clairement visible sur la figure 21. J’ai donc été obligé de creuser un petit trou dans le socle du palonnier pour pouvoir positionner le potentiomètre. Ce renflement est donc très utile puisqu’il participe au maintien du potentiomètre. Notez également la longueur de son axe. Cela constitue un degré de liberté très appréciable qui permet d’adapter la hauteur du petit engrenage à la position du grand engrenage fixé sur la tige centrale. J’ai ensuite installé le coffrage qui accueille la carte électronique du joystick (fig. 24 & 25). Toutes les faces sont collées sur le socle à l’exception d’un côté. Cela permet d’insérer ou d’enlever sans problème la carte électronique. Vous remarquerez sur la figure 25 les deux cavités qui laissent passer les fils du potentiomètre ainsi que le câble qui mène au port jeux. Le coffrage est ensuite recouvert d’une plaque métallique et les ressorts sont fixés (fig. 26).

! Avant de fixer définitivement le potentiomètre de 100 k!, il est préférable que la position de sa tige soit à mi-parcours (50 k!) lorsque les pédales sont en position neutre. En effet, les extrémités résistives d’un potentiomètre ont souvent un comportement non linéaire. Il vaut donc mieux l’utiliser sur sa plage de fonctionnement centrale.

Figure 21 : gros plan sur le potentiomètre et son engrenage

Figure 22 : le potentiomètre est maintenu par une plaque de métal, elle-même fixée à une cale en bois

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Figure 23 : le potentiomètre est fixé sur le socle du palonnier

Figure 24 : le coffrage en bois contenant la carte électronique est installé

Figure 25 : ce coffrage est en parti démontable

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Figure 26 : le coffrage est recouvert pour plus de sécurité par une plaque métallique

Les finitions consistent à placer sous le socle du palonnier de larges bandes de feutre anti-dérapant. J’ai également choisit d’en placer sur les pédales pour plus de confort.

Figure 27 : c’est finit !

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5. Installation sous Windows XP Utiliser un vieux joystick WingMan Extreme Digital présente un avantage inattendu : il est automatiquement reconnu par Windows. Il s’installe et se calibre aussi sans problème grâce à la fenêtre des contrôleurs de jeu dans le panneau de configuration.

Figure 28 : fenêtre des contrôleurs de jeu

6. Utilisation dans le jeu « IL-2 Sturmovik – Forgottent Battles » & « Pacific Fighters » Pour utiliser le palonnier dans le simulateur de vol, il suffit de lancer le jeu et d’aller dans le panneau de réglage des commandes. Il faut alors descendre jusqu’à la section HOTAS et assigner le mouvement du palonnier à la gouverne de direction comme le montre la figure 29.

Figure 29 : fichier config.ini ouvert avec le bloc-notes

Le palonnier est considéré comme étant un 2ième joystick. Par conséquent, il est impossible de régler sa zone morte ou sa sensibilité dans le panneau « Configuration matériel » ! « Périphériques d’entrée ». Pour remédier à cet inconvénient, il faut modifier le fichier config.ini du jeu. Dans ce fichier se trouvent toute une série de paramètres relatifs à la plupart des options du simulateur de vol. Ainsi, lorsque l’on sélectionne par exemple une résolution de 1024×768, cette information est inscrite dans le fichier config.ini aux lignes 6 et 7 dans le paragraphe [Window]. Il ne reste plus qu’à trouver les lignes qui font référence aux différents paramètres des joysticks. Elles sont situées entre les paragraphes [rts_mouse] et [Render_DirectX] comme le montre la figure 30.

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Figure 30 : modification des paramètres du palonnier dans le fichier config.ini

Dans ma configuration, le joystick principal est un Microsoft Sidewinder Force Feedback 2 (fig. 28). Les caractéristiques de son axe de roulis (commandes des ailerons) sont données par la ligne :

1X = 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 Les caractéristiques de son axe de tangage (gouverne de profondeur) sont données par la ligne :

1Y = 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 Le premier chiffre (ici 5) indique la valeur de la zone morte. Le dernier chiffre (ici 10) indique la valeur du filtrage. Entre ces deux chiffres est exprimée la courbe de réaction de l’axe. Avant l’installation d’un palonnier indépendant, les caractéristiques de l’axe de lacet (gouverne de direction) du joystick (rotation du manche) étaient données par la ligne 1RZ. Pour plus de lisibilité, j’ai mis toutes les valeurs de la ligne 1RZ à zéro car cet axe ne me sert plus. Après plusieurs tests, j’ai finalement trouvé que la ligne 1U1 contrôlait le palonnier. J’ai alors pu modifier cette ligne pour mettre les valeurs de zone morte, de sensibilité et de filtrage que je voulais. Cela donne finalement :

1U1 = 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10

! Je ne prétends pas que ces réglages soient les meilleurs. Ils sont juste donnés à titre d’exemple. Je précise que la ligne qui gère la manette des gaz intégrée à mon Joystick Microsoft est notée 1U. Comme le potentiomètre que j’ai utilisé pour le palonnier était celui de la manette des gaz de mon vieux WingMan, il est assez normal de le trouver sous la notation 1U1 dans le fichier config.ini.

7. Montage alternatif Tout le monde ne dispose pas d’un vieux joystick pour fabriquer un palonnier. Je propose donc à titre indicatif une méthode alternative basée uniquement sur l’utilisation d’un potentiomètre et d’un câble de port jeu. Je précise que cette idée provient du site http://perso.wanadoo.fr/pierre.de.jenlis/SIMULATION/astuce/palonnier/pedale.htm#ugo. Le principe repose sur une bonne connexion entre les broches d’une prise de port jeu et le potentiomètre comme le montre la figure 31. Sur cette figure, l’auteur utilise deux autres potentiomètres afin de se servir de son palonnier comme d’un frein différentiel Je suppose qu’il est possible de simplifier ce diagramme électrique comme je le fais sur la figure 32.

! Attention, je ne garantis d’aucune façon le bon fonctionnement du palonnier avec un branchement comme celui de la figure 32. Chacun devra faire sa propre expérience dans ce domaine…

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Figure 31 : diagramme électrique de connexion de trois potentiomètres à un câble de port jeu

Figure 32 : simplification de la figure 31 pour un seul potentiomètre

L’installation sous Windows XP doit pouvoir se faire via le panneau « ajouter un contrôleur de jeu ». Il est alors possible de définir un nouveau type de contrôleur en définissant le nombre d’axes et de boutons via le panneau « contrôleur de jeu personnalisé ».

8. Conclusion Ce petit manuel n’a pas d’autres prétentions que de vous donner quelques idées pour vous permettre de vous fabriquer vôtre palonnier. Je reste à l’écoute de vos suggestions et de vos conseils mais je n’assurerais aucun service après vente concernant la construction de ce palonnier ou d’un autre… Ce guide est librement utilisable par tous à condition de ne pas le modifier ni d’en faire le commerce.

Fait à Toulouse par Alfred Pipolaki le 29 novembre 2004. apipolaki@libertysurf.fr