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[WIP 99%] Transformer un vélo d'appartement en contrôleur Prop Cycle

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Message par Bouz le Sam 15 Juin 2019 - 18:43

Parce que les beaux jours arrivent, il est temps de se mettre à faire un peu de sport.
Et parce qu'un vélo d'appartement trône fièrement et inutilement dans mon grenier, il est temps de lui trouver une utilité.
Et comme le vélo d'appartement, c'est carrément ennuyeux et pas fun, je vais tenter devant vos yeux ébahis de le transformer en contrôleur de jeu géant.
Mesdames et messieurs, en route pour la construction d'un vélo Propcycle, qui sera placé devant une borne pour profiter de l'écran et de l'audio.
Note amusante, ça pourra aussi servir pour jouer à d'autres jeux, comme Hang On et Paper Boy!

1ère étape: étude de faisabilité

Je ne me pose pas trop de questions de ce côté-là, sinon je ne tenterai pas le coup :-)

2ème étape: étude d'antériorité

Aucune importance. Le plus intéressant, c'est de concevoir ce truc, pas de voir comment quelqu'un d'autre aurait pu s'y prendre. Je regarderai quand j'aurai fini, à la rigueur.

3ème étape: étude d'intérêt

Technique: 100%
Fun: 100%
Intrinsèque: 7%

=> Globalement, c'est pas si mal, on va y aller.

4ème étape: Un cahier des charges

Pouvoir jouer à Propcycle en pédalant. Avoir une vitesse dans le jeu proportionnelle à la vitesse de pédalage.
Avoir un pseudo guidon, comme sur la borne d'arcade.
On ne va pas aller jusqu'à faire pencher le vélo, par contre (pour le moment?)
Avoir tous les contrôles en analogique, sinon ça va gâcher le plaisir.

5ème étape: OK, mais comment on va faire, en gros?

En gros, alors, parce que dans le détail, je ne sais pas...
J'ai acheté quelques cartes Arduino pro micro. La particularité de ces cartes, c'est qu'elles peuvent se comporter comme une souris ou un clavier. Et elles possèdent des entrées analogiques. Donc on peut lire des valeurs analogiques, et les retranscrire en valeurs analogiques (déplacements de souris) compréhensibles par Mame.
Seule inquiétude pour le moment: une souris, ça a 2 axes. Une vélo volant, ça en a 3. Par contre, il reste toujours la possibilité d'envoyer une série plus ou moins rapide d'appuis sur une touche de clavier pour commander l'un des axes.
Clairement, il va falloir tenter des choses!

Pour ce qui est de lire les axes...
Guidon: 2 axes = 2 potentiomètres.
Pédalier: je sens bien des aimants collés sur le volant d'inertie du vélo et un capteur à effet Hall qui compte les passages...

6ème étape: Démontage du vélo pour voir comment c'est fait là-dedans

Voilà la cible:
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Au passage, je m'aperçois qu'à force de faire de la balançoire sur les pédales, mes filles en ont arraché une. Challenge accepté.

Après démontage du carter latéral, on aperçoit 2 roues: celle de gauche est solidaire du pédalier. Celle de droite est le volant d'inertie. Avec un bon multiplicateur qu'on ne voit pas, elle tourne environ méga plus vite que l'autre.
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7ème étape: Tests de détection de la rotation de la roue

Je vois des fils qui traînent là-dedans. Probablement un capteur qui compte les retours et remonte dans le tube jusqu'à l'écran de stats du vélo. Je me demande si je ne pourrais pas utiliser moi aussi ces fils pour interprêter la vitesse.
Je démonte l'écran et je trouve un connecteur, je vais pouvoir vérifier l'utilisabilité des fils.
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Le connecteur est un simple jack mono. Je le débranche, je tiens le connecteur et les électrodes du multimètre en contact d'une main, et je tourne les pédales avec l'autre. Ca, c'est du sport.
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Résultat: un bip par tour de pédalier. Ca va manquer un poil de précision, il va falloir évacuer cette piste.

Je reviens donc à mon plan de départ, les aimants et le capteur à effet Hall. L'idée est de coller des aimants, probablement 4, sur le volant d'inertie. Avec ça, j'aurai une précision d'environ 40 impulsions par tour au lieu d'une. Les variations de vitesse de pédalage pourront prendre effet beaucoup plus rapidement dans le jeu.

Je fais un test avec un circuit minimaliste: un capteur à effet Hall (un A3144, ça coûte rien). C'est le petit machin noir à côté du fil rouge, à gauche sur la photo. Quand on passe un aimant devant, il passe au potentiel 0. Quand on l'enlève, il passe en flottant et une résistance pullup remonte le niveau à 5V. La sortie est envoyée sur un transistor pour allumer une LED.
Bon, donc, en résumé: je passe un aimant devant, la LED s'éteint. Je l'éloigne, la LED se rallume.
On remplace le transistor par une entrée du microcontrôleur et c'est réglé: une impulsion à chaque fois qu'un aimant passe devant le capteur.
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Le microcontrôleur en question sera un Arduino Leonardo pour la phase de développement, puis un Arduino Pro Micro pour le système final.
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8ème étape: Modification du vélo pour gérer le pédalage

Collage de 8 aimants autour du volant d'inertie. Après test, ça nous fait 50 impulsions par tour de pédalier. Mieux qu'une seule impulsion. Finalement, un reste de super glu a fait l'affaire. Il ne faut pas se tromper de sens, le capteur ne détectant qu'une seule polarité.

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Je passe des câbles dans la tubulure du vélo et je prépare des connecteurs (on en voit un bout sur la photo, en bas).

Je bricole le boîtier de l'afficheur pour y ajouter un câble et un connecteur (le truc blanc), sur lequel je pourrai connecter le microcontrôleur par la suite.

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Il se raccorde sur les câbles que j'ai tirés par le tube du guidon...

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Une fois rebranché, c'est comme si je n'étais pas passé par là.

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De l'autre côté du câble, je branche un petit PCB avec le capteur à effet Hall, la résistance pullup et un condendateur de découplage. Le capteur à effet Hall est placé au plus près des aimants. Il a une portée d'environ 1,5cm, ce n'est pas énorme.

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Je referme le tout et je teste toute la chaîne. J'alimente 2 pins en 5V et je colle la sonde d'oscilloscope sur le pin de signal. Il faut ajuster un peu la position du capteur pour bien attraper tous les aimants, mais à la sortie, on observe bien toutes les impulsions.

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9ème étape: Le programme du microcontrôleur

La bonne nouvelle, c'est que j'ai trouvé un super projet adressé à l'Arduino Leonardo / Pro Micro, pour simuler un Joystick jusqu'à 10 axes (il m'en faudra 3) et autant de boutons qu'on veut (il m'en faudra 2).

Petite victoire du jour: j'arrive à simuler un joystick avec les axes et les boutons que je veux:
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... et le code du microcontrôleur est fait. Vu qu'on se connait à peine, je vous fais grâce de la vidéo de moi en train de pédaler pour calibrer le capteur!

10ème étape: La confection du volant

Je ne suis pas super équipé pour la mécanique, mais je ne jette rien et j'ai des tas de cochonneries, et une dizaine de petits roulements à billes. Il va falloir faire preuve d'imagination...

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Je fais rapidement l'impasse sur la poèle à frire. Ca aurait été pour faire un volant, mais pas pour un yoke d'avion ou un guidon...

Contrainte: il va falloir que ce soit méga solide: en équilibre sur une selle de vélo avec le yoke pour unique point d'appui, il faut que ça tienne le poids d'un enfant.
Je fais le choix de la tige en fer de crémone de volets bien costaud. Par contre, elle ne rentre pas dans mes petits roulements à billes. J'essaie un petit montage pour voir...

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Ca tourne vachement bien. Par contre, il faut mettre en place une buttée pour bloquer le mouvement axial. J'ai hésité à utiliser le mouvement axial dans des tubes en PVC, mais je ne savais pas comment détecter précisément le mouvement axial.

Je prépare de quoi serrer la tige en fer, en découpant des morceaux d'une buche de bois de chauffage en chêne (parce que c'est costaud).

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Je serre la tige en 2 points pour la bloquer entre les deux planches. J'écarte autant que possible les roulements pour plus de stabilité, tout en gardant les planches les plus proches possible pour limiter l'encombrement (le guidon sera posé devant le guidon d'origine):

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Pour que tout ça glisse bien, j'intercale des joints fibre de plomberie entre les 2 surfaces de bois:

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11ème étape: L'électronique du volant

Le facteur est passé aujourd'hui  cheers . Il a déposé une enveloppe contenant des accéléromètres. C'est la plaquette en bas à droite sur la photo. En collant ça sur mon yoke et en faisant un peu de math, je devrais pouvoir détecter un roulis et un tangage. Creusage de tête en perspective  scratch

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Calcul du roulis OK. Pour le tangage, j'ai vraiment pas le courage, j'ai fait une approximation, mais c'est plutôt proche quand même.
Tout ça pour dire que le programme du microcontrôleur est fait, et ça marche plutôt bien!
Du coup, j'ai profité d'une soirée tranquille pour faire la carte qui reçoit tous les machins compliqués.

On trouve donc dessus, dans l'ordre de lecture:
- Le connecteur qui va sur le capteur du vélo
- Le connecteur qui va sur l'accéléromètres
- Le "level shifter", qui permet le dialogue entre le microcontrôleur 5V et l'accéléromètre 3.3V
- Le microcontrôleur ATMega32u4 sur une plaquette Arduino Pro Micro avec son port micro USB
- Le régulateur de tension pour produite le 3.3V à partir du 5V

Et en haut à droite, l'accéléromètre et son connecteur curieusement soudé (j'ai repiqué le fil d'interruption qui est tout à gauche sur le pin de droite qui est dans le vide)

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12ème étape: La confection du volant

Maintenant que je suis rassuré sur la faisabilité technique (ouf, j'aurais eu l'air malin!), je peux retourner au bricolage. Mais ça, ça fait un peu trop de bruit pour être fait le soir en semaine!

Je travaille dans mon grenier, et il fait méga chaud. Ca va donc être un peu calme pendant quelques semaines, j'en peux plus!

Ceci dit, j'ai rigidifié le boitier en bois, j'ai recoupé l'axe du yoke à la scie (et j'ai bien transpiré), et j'y ai fait un joli trou que j'ai taraudé à moitié, puis j'ai pété mon taraud dedans et j'ai du faire un autre trou, que j'ai taraudé sans rien casser.

Petites images parce que c'est pas super intéressant pour juste un trou à la sortie.
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Ce matin, il faisait relativement frais. Avec un bout de chêne qui passait par là (toujours du bois de chauffage), j'ai fait un support pour les inclusions de roulements à billes. Le support est fixé sur l'axe via le trou taraudé.
L'axe passera donc par les deux roulements. J'ai mis une tige filetée dedans pour visualiser.
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Vu que je commence à prendre goût à faire des trous dans des trucs, j'entreprends de perforer la tige et à la tarauder, un trou de chaque côté. Ca permettra de bloquer la rotation du manche sur l'axe... Pour percer au milieu de l'axe, et que les deux trous soient parallèles, je commence par faire un trou dans un écrou. Il suffit ensuite de placer l'écrou sur la tige et de s'en servir de guide...
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Vu qu'une tige filetée, ce n'est pas très agréable au toucher, et que j'aime bien faire des trucs en bois, je vais tenter de l'habiller avec... du bois.
Et vu que le pin, c'est du bois pas solide et moche, et presque trop facile (!), je vais essayer de faire quelque chose avec du chêne.
Je commence par prendre une buche de chêne blanc refendue...
Je lui mets une face plate et une face perpendiculaire à la dégau, et je mets une 3ème face parallèle à la raboteuse (et j'enlève les traces de brûlures au passage. Le chêne, c'est dûr).
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Après tout ce cirque, on se retrouve avec un joli lingot tout lisse et super dur!
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Je découpe ce morceau en 2 barres de même taille. Ca me fait des sections carrées de 35mm. Je les coupe de manière à faire deux manches courbés en L.
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Pour faire un L, je vais faire un assemblage en enfourchement simple. Comme son nom l'indique, il est simple.
Mais quand même, il faut couper sans ce bois sacrément dur. Et mes ciseaux à bois mériteraient un coup d'affutage, je leur fais des infidélités depuis que je me suis mis à l'électronique!
Je commence par marquer les 35mm autour des morceaux de bois pour marquer les limites de coupe.
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Après ça, je marque les coupes avec la double pointe, de l'autre côté du trusquin. Et j'attaque la découpe. Je commence par la partie mortaise, c'est la plus casse pieds. Au moins, ce sera fait.
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Une coupe transversale à la scie à chantourner, et il va falloir terminer cette horreur au ciseau à bois.
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Bien plus propre. Plus qu'à faire les 3 autres morceaux de bois, mais je crève de chaud, on verra un autre jour Wink
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Quelques coups de scie plus tard...
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Et quelques gouttes de colle plus tard...
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Et après séchage, rabotage et ponçage, on a une bonne base pour commencer à tout casser bat
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L'idée est d'enfiler ces deux bouts de bois sur les tiges filetées, un peu comme ça:
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Pour ça, il faut percer bien dans l'axe:
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Pour avoir ça un peu mieux en main, j'arrondis les angles à la défonceuse, et je crame le bois au passage parce que ma fraise est à moitié morte. Ca commence à ressembler un peu plus à un manche:
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Après ça, avec du lubrifiant pour les outils à bois, j'enfile le manche sur la tige filetée. Pour que ça ne tourne pas, j'enfile une vis dans la tige filetée à travers le bois, dans le trou que j'avais taraudé:
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Ca tient super bien, alors j'enchaîne sur la poignée suivante:
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Reste deux choses mécaniques à faire: mettre des butées de fin de course, et des ressorts de rappel. Concernant les ressorts, je ne sais pas encore comment m'y prendre, et je n'ai pas des masses de ressorts. Peut-être avec des bouts de chambre à air? A voir...
En attendant, j'ai déjà mis en place un élégant ( ptdr ) système de butées avec des vis plantées élégamment (...)
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Et la petite touche presque finale, je fixe l'accéléromètre sur l'axe horizontal. De cette position, il pourra capter les deux axes de rotation.
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J'en oublie presque qu'il faut que j'ajoute des boutons sur ce machin. Je crois que je vais quand même tester ce drôle de yoke avant...

Et voici donc la chose en action...


Retour de vacances, je bricole vite fait un système de rappel au centre avec des morceaux de chambre à air.
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Prochaine étape: fixer tout ça sur le vélo. On dirait bien que je vais devoir faire sauter le compteur du vélo parce que, l'air de rien, tout ça prend un peu de place... Je commence par démonter le compteur. On voit mon joli câble qui sort...
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Il va falloir rattraper la pente du support. Je découpe des skis et je les fixe sous le bouzin.
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Il ne reste plus qu'à visser tout ça par-dessous. Vu que c'est dans du chêne, c'est dur, mais ça tient à mort!
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Et voilà, tout est en place. Je branche, je teste!
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Deux fils à re-sertir parce qu'à force de tout trimbaler, j'ai cassé des cosses.
Passé ce petit détail, je galère pour calibrer les 3 axes, je lance Mame + Propcycle, je m'aperçois qu'il tourne avec un framerate pourri sur cet ordinateur, mais je fais abstraction.
Premier essai sur le vélo: le jeu de dit sans arrêt de pédaler moins vite. J'ai aussi un peu de mal à tirer virtuellement sur le manche, bien que je tire dessus physiquement. Apparemment, le calibrage n'est pas au top.
Il va falloir passer par la case développement pour modifier le firmware du contrôleur pour permettre son calibrage direct, sans passer par la couche Windows.
J'ai quand même réussi à crever 5 ballons, et c'était très cool.

Bon, je voulais en finir avec ce projet et crever des ballons, alors j'en ai mis un bon coup cet après-midi.
Je suis repassé sur la calibration. J'ai mis en place un système de calibration automatique: je relie un pin à la masse et la séquence se lance pour piloter la calibration dans le gestionnaire Windows. Tout est calibré au poil de fesse. Et pourtant...
En jeu, c'est toujours autant pas top:
- on me dit tout le temps de pédaler moins vite
- la direction est un peu trop violente, j'ai du mal à viser.

Et tout à coup... je me dis que c'est peut-être parce que mon PC de bricolage est trop pourri... En effet, il me saute des frames sans arrêt et il tourne à bloc pour faire marcher le jeu dans Mame.

Je branche donc un autre PC à la place, je refais la calibration magique, et là, c'est le miracle: tout fonctionne à la perfection:
- le pédalier répond au pied et à l'oeil
- les commandes sont super smooth, de la folie
- le seul bémol, c'est qu'il fait 35°C dans mon grenier, alors il est compliqué de pédaler trop vite. Heureusement, on peut toujours tricher sur la calibration et faire croire qu'on pédale vite alors que non... En même temps, je ne sais pas à quel point il fallait pédaler vite sur le jeu d'arcade, je n'y ai joué qu'une fois dans ma vie il y a une bonne vingtaine d'années dans une salle d'arcade lyonnaise.

Du coup, j'ai demandé à ma fille de 8 ans de me filmer en train de pédaler. Je préfère prévenir avant...
Toujours est-il que je prépare une vidéo résumé-démonstration.

Voilà la vidéo avec un rapide résumé de la fabrication et une petite démo en vol:


100% quand j'aurai fini de bricoler l'adaptation de signal vidéo pour brancher le PC dans ma borne et jouer comme un pro avec du vrai son!!!


Dernière édition par Bouz le Jeu 25 Juil 2019 - 0:08, édité 22 fois (Raison : Avancement)
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Message par Joker le Sam 15 Juin 2019 - 21:43

Un projet ambitieux ,il y aura un mode dopé ?

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Message par Bouz le Sam 15 Juin 2019 - 22:12

@Joker a écrit:Un projet ambitieux   ,il y aura un mode dopé ?
Si je soupçonne du dopage, je mets le frein de vélo à fond ;-)
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Message par Bouz le Sam 15 Juin 2019 - 23:26

Edit: ajout du démontage du vélo et des premiers tests.
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Message par Sanjuro 2: le défi le Lun 17 Juin 2019 - 22:09

super projet, si tu as des astuces en circuit bending je commence tout juste study

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Message par Bouz le Lun 17 Juin 2019 - 23:10

@Sanjuro 2: le défi a écrit:super projet, si tu as des astuces en circuit bending je commence tout juste study

C'est rigolo, ça aussi! Je me suis un peu amusé avec un PLL le mois dernier. Avec une boucle de verrouillage foireuse, on peut faire des sons vraiment space. Mais de là à brancher ça sur un clavier... Ca, par exemple:

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Message par Bouz le Lun 17 Juin 2019 - 23:32

Edit: ajout du capteur à effet Hall au-dessus du volant d'inertie, découverte d'un projet pour simuler avec joystick avec un Arduino Leonardo / Pro Micro (youpi!), et note: on peut aussi jouer à Hang On et à Paper Boy, si on veut faire un peu de sport!
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Message par Gustav XIII le Mar 18 Juin 2019 - 9:08

Excellent projet, très original, bravo.

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Message par manu260 le Mar 18 Juin 2019 - 10:17

je suis épaté !! dieu
Moi, je ne sais faire que des Lego...

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Message par cypher le Mer 19 Juin 2019 - 17:16

Clairement pas le genre de projet que l'on voit tous les jours! yesss

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Message par Bouz le Mer 19 Juin 2019 - 21:59

Merci, c'est motivant yesss

Pour fêter ça, Edit: passage à 15% et arrivée du contrôleur de jeu "Vélo Décathlon" avec les bons axes dans les contrôleurs Windows.
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Message par Bouz le Dim 23 Juin 2019 - 22:17

Edit: le logiciel est prêt, et le volant est en cours d'élaboration!
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Message par cypher le Dim 23 Juin 2019 - 22:20

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Message par Bouz le Mar 25 Juin 2019 - 22:05

Edit: j'ai reçu des accéléromètres. Au travail!
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Message par Kameha le Mer 26 Juin 2019 - 22:58

C'est génial ! Je capte carrément pas tout dès que c'est technique (peut-être penser aux analphabètes de l'électronique comme moi) mais ton projet est enthousiasmant (et bien présenté !).
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Message par Bouz le Mer 26 Juin 2019 - 23:42

Merci, ça fait plaisir Wink
Pour ce qui est de l'électronique, je ne sais pas trop par quel bout expliquer tout ce bazar. Il faudrait presque faire un sujet séparé pour ne pas embêter tout le monde. C'est déjà long à lire, alors si ça devient technique, je crains de perdre tout le monde Sleep
J'ai d'autres sujets qui tournent autour de l'électronique, mais pas sûr de passionner les foules:
- un diviseur de fréquence pour brancher un spinner moderne sur une 60in1 (déjà fait)
- un configurateur de panel d'arcade, pour paramétrer l'emplacement des boutons sur le panel (à l'étude)

En attendant, Edit: programme fait, et réalisation de la carte électronique terminée.
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Message par Joker le Jeu 27 Juin 2019 - 7:56

Cool ça avance bien se sera fonctionnel pour le tour de France ? bounce podium

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Message par Bouz le Jeu 27 Juin 2019 - 13:23

@Joker a écrit:Cool ça avance bien se sera fonctionnel pour le tour de France ? bounce podium

Avec les essais pendant la canicule. Le timing parfait yesss
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Message par Bouz le Sam 29 Juin 2019 - 21:20

Edit: des petits trous. Il fait chaud, je dois lever le pied sous peine de fondre!
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Message par Bouz le Dim 30 Juin 2019 - 12:24

Edit: il fait moins chaud ce matin, ajout du 2ème axe.
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Message par raditz le Lun 1 Juil 2019 - 12:07

Quel créativité, chapeau yesss
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Message par Bouz le Lun 1 Juil 2019 - 22:36

Merci cheers
Edit: j'attaque la partie manche. Il faut que ça tienne bien en main et que ce soit doux au toucher. (...)
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Message par Bouz le Mar 2 Juil 2019 - 22:08

Edit encore: le collage.
Prochaine étape: perçage pour enfiler ça sur les tiges, et mise en forme (arrondi) des deux poignées.
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Message par Bouz le Mer 3 Juil 2019 - 22:02

Edit: j'en finis avec la partie bois. Prochaine étape, je branche et je teste.
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Message par theWave le Mer 3 Juil 2019 - 22:46

Tu as du sacré matos pour bricoler je vois.

Par contre tu es fou, on te l'a déjà dit ?? mrgreen

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ancien directeur du service de renseignements NGS, il a le bras long comme un anaconda sous stéroïdes, si un gros bonnet doit se coucher, c'est qu'il en a donné l'ordre.
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