Publié le 31 décembre 2022 - par

Une sirène de pompier (jouet) pour Noël

C’est en discutant un jour avec les voisins que l’idée est venue. Le petit fils (3 ans) avait un camion de pompier mais il n’avait pas de « pin-pon » et pour Noël ils avaient regardé mais pas trouvé ce qu’ils cherchaient. Dans ces cas là, le sang du #maker ne fait qu’un tour et je leur ai proposé de réaliser le gyrophare bleu avec la sirène.

Une sirène de pompier et un gyrophare avec un Arduino Nano

La dimension de la boîte est fixée par le diamètre des godets à l’endroit où je les ai coupés. Une grille permet au son de sortir. Le bouton poussoir, fixé par la suite sur une plaquette collée dans le camion, permet de lancer la séquence sirène + gyrophare. J’ai prévu 8 cycles son+lumière.

Le schéma

La réflexion pour trouver le cœur du montage n’a pas duré longtemps, j’avais rentré des Arduino Nano pour le projet de rotonde de train électrique et il m’en restait…

Comme d’habitude (pour moi) tout commence par des gribouillis sur des feuilles de papier. Cela permet de poser les idées, d’avoir un aperçu de ce qui sera réalisé…

Après pour cet article j’ai mis au propre comme ci-dessous.

Tension d’alimentation : Au départ j’avais envisagé d’utiliser 3 piles AA de 1,5 volts en série (4,5v) mais les modules MosFET sont donnés pour fonctionner de 5v à 36v. Pour ne pas prendre de risque je suis passé à 4 piles AA pour avoir du 6v (avec piles neuves).

Diodes LED : Le gyrophare comporte 3 LEDs bleues de chaque côté. Pour réduire la consommation (on utilise des piles) les LEDs ne sont pas allumées/éteintes en permanence, (comme un clignotant). J’ai choisi de les faire « flasher » brièvement pour économiser l’énergie. Les LEDs sont également commandées par un module MosFET. Les sorties D11 et D10 de l’Arduino attaque l’entrée du module. Le module reçoit la tension des piles à l’entré et l’envoie sur les LEDs quand la sortie D11/D10 passe à 1. Attention, avec ces modules, le +6v est direct, c’est la masse (GND) qui est commutée.
Les LEDs sont cachées dans des godets récupérés sur une quelconque maker faire ou maker campus (bin oui fô bien mettre la bière dans un récipient 😀  ). Ce sont des godets en plastique translucide qui diffusent bien la lumière des LEDs. Je les ai coupés à 5,5 cm, et c’est le diamètre des godets après découpe qui a défini les dimensions de la boîte…
La LED interne à l’Arduino en Pin 13 clignote en même temps

Bouton poussoir : Un bouton poussoir commande la mise en route de la sirène et des LEDs. Il est connecté à D12 qui est en entrée PULL-UP (avec une résistance interne au V+). Je n’ai pas utilisé de système matériel ou logiciel pour éliminer les rebonds car on ne fait pas du comptage et ça n’aurait pas beaucoup de sens ici.

Sirène : L’Arduino Nano génère un son qu’il a fallu trouver (voir ci dessous : Notes des sirènes). Un ampli « rustique » constitué d’un module MosFET largement surdimensionné (mais pas cher ! ~2€) se charge d’alimenter les haut-parleurs. La sortie D3 de l’Arduino produit un signal qui fait déplacer la membrane des haut-parleurs. Il y a en fait 2 haut-parleurs montés en phase et en série pour augmenter la puissance sonore. Comme j’en avais commandé un lot de 2, je les ai mis tous les deux.

Commutateurs : Un commutateur A/M coupe le +6v des piles pour isoler le montage. En cas d’oubli, toutes les 10 minutes la sirène fait du bruit pour rappeler qu’elle fonctionne, pour éviter de vider les piles. Un autre commutateur met une résistance de 30Ω en parallèle sur la 100Ω qui alimente les haut-parleurs. Cela augmente le volume sonore fourni par la sirène. Mais ça reste raisonnable, je rassure les parents qui se lanceraient dans le montage. Et puis il suffit de ne pas monter ce commutateur pour que le son reste à un volume faible.

Régime de fonctionnement :

Chaque note est jouée 1 seconde, ce qui donne 30 cycles Si/La par seconde. Au cours de chaque note les diodes s’allument deux fois 25ms avec des intervalles de 75 et 375ms. L’effet est assez réaliste. Au lieu d’allumer toutes les LEDs en même temps, on peut faire clignoter alternativement les LEDs gauches, puis droites pour économiser encore l’énergie des piles. C’est ce que fait le programme.

Notes des sirènes

Le site 12volts.eu donne des informations pour les véhicules prioritaires (2 tons) et non prioritaires (3 tons) :

Sirènes des véhicules prioritaires

Même si cela peut varier d’un pays à un autre, un véhicule d’intérêt général prioritaire en Europe dispose souvent d’une sirène dite deux-tons. Deux éléments vont alors déterminer cette tonalité : la fréquence de chaque son et la cadence (nombre de cycles par minute).

Par exemple en France, le 1er ton est toujours de 435 +/- 2/100 Hz, proche du La.

Le deuxième ton dépend alors du service de secours.
Pour la police, il s’agit de 580 Hz, proche du Ré.
Pour la gendarmerie, il s’agit de 732 Hz, proche du Fa.
Pour les pompiers, il s’agit de 488 Hz, proche du Si.
Pour le SAMU, il s’agit de 651+/- 2/100 Hz, proche du Mi.

Tous ont une cadence de 50 à 60 cycles par minute, sauf les pompiers (25 à 30 cycles / minute). J’ai opté pour 30 cycles par minute.

Sirènes des véhicules non prioritaires

Les autres véhicules d’intervention urgente disposent de 3 tons.
Cela permet d’entendre qu’ils ne sont pas prioritaires.

Par exemple pour une ambulance en France :
– 1er ton de 420 Hz , proche du Sol
– 2ème ton de 516 Hz, proche du Do
– 3ème ton de 420 Hz, proche du Sol
– 4ème ton : silence de 1 seconde et demi

Programme

Pour ce qui est du programme, j’ai mis des commentaires pour dire ce que ça fait. Après comme je le dis toujours, c’est du programme de maker. Si ça fonctionne ça me va bien ! Ici le programme alterne l’allumage des LEDs, vous pouvez bien entendu faire tout allumer ensemble, modifier les temps etc.
Le programme utilise les « millis » (millisecondes) qui ne sont pas bloquantes contrairement à delay().
Le programme est « linéaire », pas de boucle, et ça déroule. Pour ce genre d’application ce n’est pas gênant. Le but n’était pas de faire le programme le plus concis possible ! Mais si ça vous amuse de réécrire le programme pour qu’il tienne en 10 lignes, je me ferai un plaisir de le publier 😉

Les fichiers 3D

La conception a été faite sur Fusion 360. Je vous mets les STL en téléchargement. Si vous voulez les fichiers Fusion pour les modifier, demandez…

stl

Le boîtier de la sirène. C’est le diamètre des gobelets qui fixe les dimensions des côtés. Les gobelets sont collés à l’araldite. La grille d’origine a été détériorée au démontage des supports d’impression, j’ai dessiné une autre grille qui vient se coller par dessus.

Les différents éléments : Le bornier de l’Arduino se visse sur les 2 supports (gris), les 3 MosFET sont collés à l’Araldite sur un support (blanc), les deux plaquettes de LEDs sont collées à l’araldite dans 2 supports (bleu). Une plaque porte sur le dessus le porte piles (vis+écrou) et les 2 HP sur le dessous collés à l’araldite. Une plaque supérieure (noir) ferme le tout.

 

Plaque porte piles et HP

Plaque supérieure

Grille des HP refaite car la grille que j’avais prévue à l’origine s’est abimée en enlevant les supports. J’ai collé celle-ci à l’araldite par dessus le trou destiné à diffuser le son.

Support du bouton poussoir collé dans le camion avec du double face. Il y a aussi 2 trous pour des vis si vous préférez.

Quelques photos

Au fond le bornier à vis et l’Arduino, un des modules MosFET est collé sur son support à droite de l’Arduino. Les plaquettes avec les LEDs sont en place mais pas encore collées dans le logement prévu.

Sous la plaque du porte piles les deux HP sont collés à l’araldite. Le module MosFET qui pilote les HP est à gauche des HP. J’ai utilisé de la gaine thermorétractable pour sécuriser les soudures, les résistances…

A l’arrière de la boîte, on trouve les deux commutateurs, A/M en haut et Volume en bas. Le gobelet est collé dans son support à l’araldite.

La boîte prête à être fermée. Les piles sont en place, les derniers tests sont bons !

Conclusion

Un projet sympa à réaliser, en plus pour un gamin ravi d’avoir une sirène de pompier ET un gyrophare. C’est aussi  une petite application de l’Arduino Nano qui peut permettre de se lancer sur une réalisation pas trop complexe. La boîte peut très bien être une boîte de récup ou un boîtier en bois trouvé dans un magasin de décoration pas cher…

Matériel

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. Auteur de plusieurs livres sur le Raspberry Pi publiés aux Editions ENI.

3 réflexions au sujet de « Une sirène de pompier (jouet) pour Noël »

  1. j2c

    Bonjour François,

    C’est toujours avec autant de plaisir que je lis ce genre de réalisation à la fois didactique et amusante.

    En voyant ce genre de réalisation, je me demande si ça ne vous intéresserai pas de publier des articles de temps à autre dans le magazine Hackable. Ce genre d’article rentrant parfaitement dans la philosophie du magazine.

     

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Bonjour
      merci pour le retour
      oh pourquoi pas, je publie de temps en temps dans Programmez et MagPi français 😉
      A l’occasion je proposerai ce genre d’article à Denis Bodor
      cdt
      francois

      Répondre

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