LePoete Fabrication d'un wagon imitant le bruit de la vapeur

L'idée est de créer le bruit d'une locomotive en marche pour une locomotive analogique (donc sans decodeur son)
le systeme marchera également avec du courant pulsé

L'idée est aussi de créer un wagon polyvalent pouvant être placé derrière toute locomotive à vapeur

J'ai donc choisi un couvert de taille moyenne classique ( on peut bien sur utiliser un couvert un peu plus court)


Pour le montage electronique il faut choisir
      des éléments faciles à trouver
      utiliser le moins de composants possibles pour limiter la taille du circuit


Le principe
 - un pont de diode pour permettre le bruit en marche avant et arrière
 - un Ci générateur de bruit blanc pour réaliser le bruit de la vapeur
 - un Ci amplificateur pour amplifier le son

1) Prise de courant

  Il faut qu'elle soit de bonne qualité il n'y a que 2 essieux . Il faut donc une prise de courant par les 4 roues
  Il faut également un minimum de frottements
 
  Ce qui m'a semblé la bonne solution c'est de prendre le courant par les pointes d'essieux
   - j'ai donc percé à 1.6 mm de diamètre les emplacements pour les pointes d'essieux et ai encastré des paliers en laiton
   - pour obtenir le courant à partir de ces paliers j'ai soudé de fins fils ( venant d'un câble multibrin)
     J'ai fait passer les fils a travers les orifices carrées au dessus des roues sur le châssis
   - les fils sont ensuite soudés du meme coté , isolés et deux fils fins sont soudés et passant à travers le trou central de la caisse vont
     rejoindre l'intérieur de la caisse

   Naturellement un problème se pose il faut utiliser des essieux ayant une roue en contact avec l'axe . J'ai donc utilisé ce que j'avais des
   essieux que j'ai coupés en ne gardant que les roues métalliques fixées à l'axe . Les éléments ont ensuite été emboités dans un axe en tube
   plastique evergreen.

   j'ai peint ensuite en noir les pointes des paliers extérieurs et les axes des roues

quelques images du montage






2) Modification du wagon

  Le wagon est démonté intégralement
   - le châssis doit etre évidé pour recevoir l'ILS
   - les essieux sont remplacés part des essieux isolés et emboités au milieu
   - la caisse est modifiée , le U des fenêtre des parties hautes de la caisse est coupé .On peut garder les éléments emboités des fenêtres
   - la plaque métallique formant le poids du wagon doit etre isolée
   

3) Réalisation du bruit en fonction de la vitesse

  pour cela j'ai collé à la cyanolite un petit néodyme de 2 mm sur un axe de bogie
  Il actionne un ILS miniature de 7 mm
  Néanmoins du fait des axes des roues il y a peu de place avec le néodyme collé j'ai donc limer un emplacement dans le plancher du châssis pour
  emboiter l'ILS
  Ainsi en fonction de la vitesse de rotation des roues on obtiendra le bruit coupé de la vapeur
  les 4 fils ( alimentation et ILS passent par le trou central de la caisse et de la plaque métallique assurant le poids du wagon

4) Réalisation du circuit électronique


  Il existe de multiples possibilités
  - un seul circuit qui fait à la fois le bruit et l'amplification ( le bruiteur utilisant un Wagon NBruhat fait antérieurement utilisait ce principe)
    le SN76488N a cette fonction ou SN76477 avec un transistor de sortie
   mais plusieurs inconvénients
      - les CI de ce type ne sont plus fabriqués donc difficile à trouver
      - les CI de format réduit que l'on peut acheter ne sont pas au pas classique
      - leur prix est élevé
      - achat à l'étanger USA ou Chine avec des frais d'envoi souvent élevés ( même en Chine)

  - On peut réaliser l'ensemble avec des transistors un transistor à fort bruit monté à l'envers une patte en l'air peut fournir le bruit blanc
    une succession de transistors peuvent l'amplifier 4 transistors sont un minimum pour obtenir un son
    mais cela necessite toutefois une tension élevée 12V au minimum

  - J'ai choisi de limiter au maximum le nombre de composants (4 condo 2 R un pont de diode et 2 Ci 8 broches)

    Voici le schéma choisi testé et utilisé ici

 

   Voici un exemple de montage sur platine d'essai

 


5) Explication simplifiée du circuit


   Je ne suis pas électronicien de formation donc mes explications pourront paraitre simplistes

    un pont de diode assure l'alimentation en marche avant et arrière

    un condensateur au minimum de 220 MF (C1) est nécessaire entre le + et - a la sortie du  pont de diode si on utilise du courant pulsé
    je peux passer soit d'une alimentation analogique classique à une alimentation pulsée sur mon circuit
   
    le MM5837 assure la réalisation du bruit blanc
    le condo de 0.22 en broche 3 (C2) va donner la sonorité ( 100 nf peuvent etre utilisés )
    la résistance de 4.7K (R1) n'est pas critique on peut utiliser une R de 1K a 6.8K
    le condo qui suit (C3) est de 100 ou 200 nf et bloque le courant continu parasite
    le LM386 est un amplificateur nécessitant peu de composants pour une puissance de sortie importante
    on peut encore augmenter le gain si on le désire par une résistance et un condensateur entre les broches 1 et 8 ( voir le datasheet du constructeur)
    la sortie se fait à travers un condensateur de 100 MF minimum (C4)
    Enfin l'ILS permet d'alimenter le LM386 réalisant ainsi le bruit martelé de la vapeur
    Pour qu'il y ait un bruit résiduel de vapeur on ajoute une résistance de 1K (R2) ( plus ou moins selon le bruit résiduel que l'on désire)
    pour augmenter le son une R de 470 ohms sera utilisée une de 2.2 K si on veut diminuer ce bruit

   J'ai utiliser des condensateurs électrolytiques de 0.22 car j'en avais et qu'ils avaient un volume réduit mais tout condo de 100nF minimum convient

6) le Haut-Parleur

   On peut utiliser diverses possibilités
   - on trouve des HP plats de 10 mm de diamètre ou 15 mm (de 8 ohms) j'ai les deux types
   - on peut trouver des HP type buzzer passif (42 ohms) de 10 mm qui doivent  etre collés sur le fond de la caisse pour donner un son ayant la résonnace de la
     vapeur .Ils ont l'avantage d'etre tres solides , donner une bonne sonorité et d'un prix dérisoire (acheté 1 euro les 6)

7 Variantes
 a)
 on peut remplacer l'ILS par un capteur à effet hall toutefois du fait de l'épaisseur du capteur et le fait qu'il ne réagisse que s'il
 existe une distance faible entre le capteur et le néodyne il faudra découper le châssis et le positionner correctement . En outre pour couper ou laisser passer
 l'alimentation du LM 386 il faudra ajouter un transistor supplémentaire ...a vous de voir
 b)
 J'ai réalisé l'ensemble sur une petite plaque d'essai a trous du fait du faible nombre de composants (et de la rapidité de réalisation)on peut bien sur réaliser une
 plaque classique de circuit imprimé ce qui permettrait de réduire sans doute un peu la taille du circuit , on peut remplacer un certain
 nombre de composants ( condo ou résistance) par des modèles CMS dans ce cas


 J'espère avoir été clair dans mes explications

8 Vidéo


 voici quelques exemples video du son que cela donne

 

 



 Naturellement d'autres wagons suivront (utilisant à chaque fois des techniques différentes)
   - pour le bruit du diesel
   - pour le sifflet de la locomotive  vapeur ou le klaxon d'un autorail etc

Ingénieux !

Les images correspondant aux schémas n'apparaissent pas chez moi, et les liens servimg ne fonctionnent pas

Bonjour Le Poète,

Bravo pour cette réalisation.

Je suis impressionné par la platine qui supporte les composants. Elle a la bonne taille pour tenir dans un wagon à l'échelle N. Et il y a encore de la place pour le haut-parleur.

J'aime bien l'idée de couper le son à chaque tour de roue, c'est bien adapté à une loco vapeur mais cela ne le fera peut-être pas pour une loco diesel ou un klaxon.

Bonne fin de semaine.

SavignyExpress a écrit:

Bonjour Le Poète,

Bravo pour cette réalisation.

Je suis impressionné par la platine qui supporte les composants. Elle a la bonne taille pour tenir dans un wagon à l'échelle N. Et il y a encore de la place pour le haut-parleur.

J'aime bien l'idée de couper le son à chaque tour de roue, c'est bien adapté à une loco vapeur mais cela ne le fera peut-être pas pour une loco diesel ou un klaxon.

Bonne fin de semaine.

Merci de tes commentaires

Bien sur ce schéma n'est valable que pour un son vapeur

Pour un sifflet c'est un autre système qui sera utilisé avec cette fois ci l'inverse c'est à dire qu'un aimant sur la voie declanchera le sifflet vapeur ou diesel ...il faudra
des wagons différents

Pour le son diesel je n'ai pas encore etudié la solution . En effet il existe deja des bruiteurs diesels mais pour le HO donc complexes et volumineux ....

Les schémas que je poste sont des réalisations perso (donc introuvables ailleurs sur le net) testés et montés donc fonctionnels et pas seulement théoriques
En fait j'ai des fait des tests multiples avec divers composants en essayant au max de supprimer des composants sans altérer l'idée voulue ..et bien sur
j'essaie d'en faire profiter un maximum d'amateurs pour leur plaisir

A noter que les schemas de générateur de son sont rares sur le net . il en existe de complexes pour le O ou le HO et quelques uns sur les forums Us
d'ou l'idée de les concevoir et de les publier

Superbe idée et belle réalisation !!

Les idées simples sont souvent les meilleures.

Bravo lepoete pour ce montage et pour toutes les explications le concernant...

lepoete a écrit:

(…) Bien sur ce schéma n'est valable que pour un son vapeur (…) Pour un sifflet c'est un autre système qui sera utilisé avec cette fois ci l'inverse c'est à dire qu'un aimant sur la voie declanchera le sifflet vapeur ou diesel ...il faudra
des wagons différents

Pour le son diesel je n'ai pas encore etudié la solution . En effet il existe deja des bruiteurs diesels mais pour le HO donc complexes et volumineux ....

Les schémas que je poste sont des réalisations perso (donc introuvables ailleurs sur le net) testés et montés donc fonctionnels et pas seulement théoriques
En fait j'ai des fait des tests multiples avec divers composants en essayant au max de supprimer des composants sans altérer l'idée voulue ..et bien sur
j'essaie d'en faire profiter un maximum d'amateurs pour leur plaisir

A noter que les schemas de générateur de son sont rares sur le net . il en existe de complexes pour le O ou le HO et quelques uns sur les forums Us
d'ou l'idée de les concevoir et de les publier

L'imitation de l'essentiel du bruit d'une loco vapeur peut effectivement se faire relativement simplement en pure synthèse sonore à partir d'un générateur de bruit blanc. Pour le son d'un diesel, c'est nettement plus compliqué.

La bonne solution pour une imitation convaincante de sons riches et complexes sans aboutir à un montage type "usine à gaz" n'est pas la synthèse sonore, mais la lecture d'un échantillon du vrai bruit numérisé.
Pour pouvoir embarquer un tel dispositif dans du matériel roulant en N, cela impose un saut technologique. Finis les composants discrets et les montages sur plaques à trous prépercées, bonjour les composants CMS, dont des circuits intégrés archi-miniaturisés "avec beaucoup de pattes", et les circuits imprimés double face, voire multicouches.
Bref, je pense que cela nécessite des moyens, en termes de recherche et développement et de réalisation industrielle, hors de portée d'une personne seule, même disposant des bonnes connaissances techniques.

C'est un peu triste comme constat, mais ne nous mentons pas…

Si on n'est pas exigeant sur le réalisme du bruit, on peut toujours trouver un moyen de le synthétiser grossièrement, mais il ne faut pas s'attendre à des merveilles. Il y a quelques années, je m'étais attaqué à la synthèse d'une sonnerie de passage à niveau, autant dire que le résultat était moins que moyen ! Et encore, je n'avais pas la contrainte de l'encombrement puisque la carte électronique n'avait aucune raison d'être embarquée dans un wagon.

@Dmarrion

Je pense que tu te trompes...
http://www.technoblogy.com/show?QBB

- Un seul composant (hors alimentation et sous reserve d'un haut-parleur avec un bon rendement)
- Boitier DIL, peut même être soudé sur les bonnes vieilles platines pre-perforée au pas 2,54
- Si tu as dejà un Arduino, tu peux te servir de l'Arduino comme d'un programmateur pour AVR ATTiny

Par contre, il faut savoir programmer en C sans le Framework Arduino, et s'approprier l'architecture du microcontrôleur (timer, interruption, registres, ...)

Jmarc69
N'iste qui aime les défis délirants comme cela

Ma petite contribution :

Je n'ai pas de MM5837 sous la main mais pour les ATtiny85 aucun problème
Pour transformer ce petit microcontrôleur en générateur de bruit blanc, j'ai utilisé un code (616 octets)  trouvé sur le net: cliquer sur ce lien

J'ai réalisé un montage simplifié sans ampli, en raccordant le HP à la sortie du microcontrôleur via un condo de 100 μF.
Si certains veulent le tester voici le code:

Code:

// Generates digital pseudo "white" noise
// Uses a 31 bit maximum length linear feedback shift register
//   feedback taps:  3, 31
//   can also try:   6, 31   7, 31   13, 31
//
// LFSR cycles through (2^31 -1) states before repeating
// All possible register values except all 0's are generated
// (all zeros would lock up the lfsr and never change state)
//
// Output noise pin:  GPIO 4,  ATTiny85 pin 3
//
// Requirements for Arduino IDE:
// Install ATTiny85 board file support https://github.com/damellis/attiny
//
// Tested with Arduino IDE 1.8.13
// Arduino IDE settings:   Board/Processor:  ATTiny85
//                         Clock:            Internal 8 or 16 MHz (burn bootloader to ensure fuses set)
//                         Programmer:       Arduino as ISP (Using an Uno to program ATTiny85 over SPI)
//                                           General usage: https://youtu.be/7Rz9A9VbDx4?t=300
// Gadget Reboot
// https://www.youtube.com/c/GadgetReboot/videos

const int noisePin = 4;  // noise output pin

uint32_t lfsr = 0xACE1FFFF;  // linear feedback shift register with non-zero seed number

void setup() {

  pinMode(noisePin, OUTPUT); // noise pin

}

void loop() {

  // 31 bit LFSR with taps at 3, 31 where position 1 is at MSB and 31 at LSB position
  // input to LFSR is position 1 and output is taken from position 31
  //    (bit 1)  _ _ x _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ x   (bit 31)
  //               tap 3                                                               tap 31

  // using 32 bit lfsr register (uint32_t) where MSB is 31 and LSB is 0
  //   LFSR tap 3 is found at bit position 29 in register
  //   LFSR tap 31 is found at bit position 1 in register (bit 0 is not used)
  //   Output is taken at bit position 1 for 31 stage LFSR
  //   (bit 31)  _ _ x _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ _ _   _ _ x _  (bit 0)
  //               tap 3                                                               tap 31

  uint32_t reg = ((lfsr >> 1) ^ (lfsr >> 29)) & 1;  // perform xor of tap points with result in reg LSB (bit 0)
  lfsr = (lfsr >> 1) | (reg << 31);                 // perform LFSR shift for this clock cycle and feed output back to input

  digitalWrite(noisePin, bitRead(lfsr, 1));         // send the lfsr output to the noise pin
  //delayMicroseconds(3);  // optionally experiment with slowing down the lfsr "clock"
}

Cela pourrait être une piste pour reproduire le montage de lePoete que je remercie à nouveau. 
Qu'en pensez vous?

Bonne continuation

StrongSpirit a écrit:

@Dmarrion

Je pense que tu te trompes...
http://www.technoblogy.com/show?QBB

- Un seul composant (hors alimentation et sous reserve d'un haut-parleur avec un bon rendement)
- Boitier DIL, peut même être soudé sur les bonnes vieilles platines pre-perforée au pas 2,54
- Si tu as dejà un Arduino, tu peux te servir de l'Arduino comme d'un programmateur pour AVR ATTiny

Par contre, il faut savoir programmer en C sans le Framework Arduino, et s'approprier l'architecture du microcontrôleur (timer, interruption, registres, ...)

Tu penses que je me trompe sur quel point ?
1) Qu'il est très difficile de parvenir à reproduire un son de moteur diesel crédible en synthèse pure et qu'il vaut mieux passer à la lecture d'échantillons ?
2) Qu'un dispositif imitant le son d'un moteur diesel à partir de la lecture d'échantillons nécessite des moyens industriels ?

A lire tes explications, je pense que tu es d'accord avec moi sur le point  n°1, mais que tu penses que je me trompes sur le point n°2

Je vais donc exposer ci-après ce qui a motivé mes propos.

La difficulté, c'est la durée de l'échantillon.
Le schéma proposé en suivant le lien que tu donnes est un lecteur d'échantillons courts. La durée maxi d'un son échantillonné est directement proportionnel à la capacité de mémoire de stockage, et inversement proportionnel à la définition (nombre de bit) et à la fréquence d'échantillonnage.
Même en 8 bits et 8 KHz, ce qui donne une bande passante max de 4 kHz et une définition qualité téléphonique, la durée max n'est que de quelques secondes avec la mémoire interne d'un petit microcontrôleur.

Un tel schéma convient donc pour un son de courte durée (un coup de klaxon, par exemple), à mon avis il ne peut pas convenir pour un bruit de moteur qui doit fonctionner en permanence, avec de surcroit des variations suivant le régime moteur (donc suivant la vitesse du train ou suivant la tension analogique à la voie). Pour ça, il faudrait une mémoire importante. Pour autant ça ne suffirait pas, car aussi importante qu'elle soit, la mémoire ne peut pas stocker des heures d'échantillons : il faut donc partir d'un échantillonnage suffisamment long, et le lire en boucle indéfiniment, tant que le montage est sous tension.
Donc 2 difficultés :
- avoir une mémoire suffisamment importante pour stocker assez d'échantillons pour avoir un son crédible
- pouvoir les lire en boucle pour ne pas avoir de limite de durée.
Edit : S'ajoute à cela une 3° difficulté à laquelle j'ai fait allusion sans développer :
- Il faut changer d'échantillons suivant le régime moteur (sifflement du turbo qui n'apparait qu'après un certain temps du moteur à haut régime et qui monte crescendo, qui décroit lentement en fréquence et intensité après l'effort, etc).

A noter que lire en boucle un son échantillonné n'est pas si simple, car il faut choisir soigneusement le début et la fin de lecture sous peine de produire de bruits bizarres à chaque réitération.
En temps que musicien amateur, j'ai un clavier échantillonneur - lecteur. Avec cet instrument, je pourrais par exemple enregistrer un bruit de vitre qui se brise, puis ensuite jouer le son de plusieurs vitres qui se brisent en accord, tenu indéfiniment. Un tel appareil a besoin d'une mémoire importante, et de plus je peux dire que c'est compliqué et long pour arriver à boucler la lecture proprement, même sur un son plus continu et constant qu'un carreau cassé : il faut que l'échantillon au point de fin de lecture soit presque identique à celui du point de début de lecture, sinon c'est "couac" à chaque réitération. Le soft du synthé propose un bouclage automatique (recherche des points de début et de fin optimums), mais le résultat est à chaque fois juste ridicule. Il faut le faire à la mano et s'armer de temps et de patience…

Je n'ai jamais eu sous les yeux un décodeur sonore du type de ceux qui équipent les locos récentes, mais ça m'étonnerait beaucoup que la technologie mise en oeuvre dans ces appareils soit maîtrisable sans process et moyens de production industriels.

Bravo le poete !!! merci pour les explications très détaillés… et cette belle réalisation.
L'idée de Fantasio et d'un ATtiny est aussi bonne…
Je retiens l'idée de la roue de codage qui est excellente et qui donne un resultat bluffant sur les videos…
Pourquoi ne pas rajouter des diodes (fin de convoi) puisque y a déja le pont de diode ? (deux en un)
Encore Bravo

Fantasio a écrit:

. . .
Cela pourrait être une piste pour reproduire le montage de lePoete que je remercie à nouveau. 
Qu'en pensez vous?

Bonne continuation

C'est une piste intéressante, y'a de quoi faire !
Plein de pins et d'espace libres pour découper le son et/ou modifier l'horloge . . .

Super boulot ...bravo ...

Bonjour à tous,

Pour les klaxons SNCF, il y a aussi les pages de Ptitrain.com, comme par exemple: https://www.ptitrain.com/electronique/cheznoslecteurs/doiditon02.htm.

Bon début de semaine.