le FCU les EFIS

Pourquoi commencer l’équipement du FCU juste après avoir terminé la menuiserie ? Parce qu’il faut de temps en temps faire une pause, et se faire plaisir. Or, notre objectif est de disposer le plus vite possible d’un avion en état de vol, même s’il doit lui manquer beaucoup de choses. Pour sortir le train, on peut toujours appuyer sur G, en attendant mieux. Mais pour voler, il y a deux choses irremplaçables: le FCU, et les manettes de gaz.
Commençons donc par le FCU, un des éléments les plus complexes de notre avion, qui comportera deux volets: son équipement en afficheurs, commutateurs, push-pull, poussoirs, et dans un deuxième temps sa programmation.

FCU signifie « Flight Control Unit », cet élément vital du tableau de bord permet d’engager les modes « sélecté » et « managé », les pilotes automatiques et l’autothrust, et la visualisation des valeurs souhaitées (SPD, HDG, TRK, ALT, V/S, FPA). Les 4 boutons principaux du FCU peuvent être poussés, pour enclencher le mode « managé » par le FMGS, ou tirés pour le mode « sélecté » par les pilotes. Lorsque des valeurs sont sélectées, elles sont affichées sur les digits. En mode managé, elles sont remplacées par des tirets. L’altitude est en permanence affichée sur les digits.

Commençons comme il se doit par la face avant à imprimer et à rétro-éclairer. Attention, il est difficile de savoir où est la vérité en matière de dimensions du FCU. Chaque fournisseur de panneaux a sa propre interprétation des dimensions d’Airbus.
J’ai personnellement utilisé des panneaux de FCU et EFIS de FlightDeck Solutions -grâce à l’amabilité de Valério « Captain Minch »- . FDS s’opposant à ce qu’on diffuse les dimensions de ses tableaux, celles qui sont indiquées ci-dessous proviennent d’une autre source, mais sont peu différentes.
Sauf en cas d’achat de tout fait, la technique de fabrication est la même que pour l’Overhead.
Les panneaux à dessiner sont les suivants:

et nous pouvons aussi faire imprimer un transparent noir et blanc supplémentaire, utilisable tel quel pour le masquage des afficheurs du FCU :

La face avant du FCU peut être découpée, comme les autres VU, dans du plexi transparent de 3 à 4 mm. Pas de difficulté particulière.

Cette face, de réalisation personnelle ou commerciale, ne supporte aucun composant. Tout est fixé sur une « contre-face avant  » (E) vissée par 4 vis de 4 mm contre la face avant. Cette « contre-face avant » doit être assez épaisse, 6 mm est l’idéal. La découpe de la contre-face (E) est la même que celle de la face avant, à deux exceptions près: les 4 trous de diamètre 23 ne font que 6 mm sur la face intérieure, et les trois trous pour les poussoirs, qui font 10 mm sur la face avant, font 7 mm sur la face intérieure. On commencera donc par percer les deux plaques ensemble, puis on agrandira les trous de la face avant. Ceci étant fait, nous allons passer tout de suite aux circuits imprimés, dont l’encombrement déterminera les dimensions des autres composants à loger dans le FCU, et dont les perçages serviront de gabarit pour le perçage de la contre-face avant.

Avant d’aborder le montage mécanique des différents éléments, il est bon de disposer des deux circuits imprimés prévus pour le FCU. Nous ne pouvons pas changer les dimensions de ces circuits, alors que les autres éléments sont modifiables. Un circuit imprimé pour les afficheurs s’impose , mais lequel ?
Les circuits pour 3 ou 5 afficheurs d’OpenCockpits sont une solution, mais une solution complexe. En effet, le logement des pavés à LEDs des afficheurs fixes (SPD, MACH, etc…) impose de monter les afficheurs à au moins 8 mm du circuit, ce qui nécessite d’empiler des supports tulipe, les seuls qui conviennent pour ces afficheurs. Dans ces conditions, les broches du pavé à LEDs placé au dessus de l’afficheur ne touchent pas le connecteur 8 broches du circuit imprimé. Le résultat est solide, fiable, mais pas vraiment élégant:

Voici deux afficheurs montés sur un circuit imprimé d’OpenCockpits prévu pour trois, avec montage provisoire du connecteur 8 broches des segments. Le circuit imprimé est écarté du support plexi par des rondelles de 3 en nylon.
Thierry s’est donc attelé au problème et a dessiné un très beau circuit imprimé double-face supportant tous les afficheurs, les pavés à LEDs et leurs résistances. Ce circuit mesure 245 x 27 mm, la partie centrale fait 32 mm de large.La partie droite sur le plan ci-dessous prévoit une marge de recoupe pour l’ajuster au mieux à la face avant utilisée.

Ce circuit imprimé, comme la plupart des autres qui vont être proposés, a été dessiné avec le logiciel TCI (Tracé de Circuits Imprimés) Tous mes circuits imprimés ont été réalisés par la société ERCIM à Toulouse, qui conserve les typons pour la réalisation de ces circuits, à disposition des lecteurs de ce site qui voudraient les mêmes pour leur cockpit. Il suffit de leur demander le prix et le délai pour tel ou tel circuit de Simu320 (ou de Claude Kieffer) Chaque circuit a un nom bien explicite. Le circuit ci-dessus s’appelle « Simu320 FCU afficheurs ».
Si vous voulez réaliser vous mêmes vos circuit imprimés, je vous conseille de lire l’excellent tuto de Simubaron.
Ce circuit n’a pas de trous métallisés, ce n’est pas nécessaire. Il n’y a pratiquement pas de connecteurs, on soude directement des fils à leur place, traversants et soudés sur les deux faces. La fiabilité n’en souffre pas, si un fil doit se couper, il le fera aussi bien au niveau du circuit imprimé qu’à celui d’un connecteur femelle. Un circuit imprimé sans trous métallisés revient deux fois moins cher, c’est l’option que j’ai adoptée. Les fils conviennent mieux au montage mécanique proposé ci-dessous, car des connecteurs obligent à découper la pièce (H) et seront gênés par les inverseurs.

les afficheurs et pavés à LEDs nécessaires
Le deuxième circuit imprimé est destiné aux trois boutons carrés AP1, AP2 et A/THR, ainsi qu’aux trois rectangulaires LOC, EXPED et APPR.
Le fichier chez ERCIM est « Simu320 FCU K6BL »
Nous avons donc nos deux circuits imprimés, que nous équiperons plus tard. Il nous faut maintenant les différentes plaques de plexi qui supporteront les encodeurs « push-pull ».

La face avant et la face intérieure étant prêtes, commençons par la fixation du circuit imprimé des afficheurs. Mettons en place provisoirement deux afficheurs et un pavé à LEDs, sur des supports tulipe:

alignons les afficheurs avec la fenêtre

et retournons la bête

On voit ici la face avant et la contre-face interne E. Le circuit imprimé doit se loger entre les vis de fixation A. Il ne doit pas  gêner les futures vis de fixation des « push pull » C. Leurs entretoises de 6 mm de diamètre doivent passer sous le circuit imprimé. Les photos montrent une face avant de FDS. Si vous faites votre propre face avant, c’est plus simple, les trous C pourront être faits à la demande, en fonction de l’encombrement du circuit imprimé.

Fixons le circuit imprimé sur la face E avec du Scotch, bien immobilisé. Attention à ne pas se tromper de côté, vu de face, les groupes de 3 afficheurs sont à gauche, les 5 à droite. Les trous B font d’origine 1,8 mm. Ils seront repercés à 2,2 mm et en même temps on « pointe » la face E, mais sans la percer, il y a la face avant juste derrière ! Retirons maintenant les vis A et perçons la face E entièrement avec un forêt de 3,5 mm. Le côté avant sera fraisé juste ce qu’il faut pour introduire la tête des vis de 3 mm qui vont fixer le circuit imprimé. Reprenons le circuit imprimé, et reperçons les 4 vis B à 3,1 mm. Il y a sur ce circuit une cinquième vis prévue, qui servira pour les faces de FCU de fabrication maison. Le perçage à 3,5 pour des vis de 3 permet un certain jeu, il ne faut surtout pas que le circuit imprimé entre en force, il se courberait rapidement.

De la même manière, fixons le circuit imprimé des poussoirs sur la face avant. Du fait du nombre important de vis de 3 pour ce circuit, il faut prévoir là aussi un peu de jeu au montage, et percer les trous à 3,5.

Sur cette photo, le circuit des poussoirs K6 était un prototype, modifié par la suite. Ne vous fiez pas au tracé des pistes.

Nos deux circuits imprimés sont donc fixés provisoirement. Nous avons une face avant imprimée et une contre-face avant (E). Cette face (E) a normalement une épaisseur de 6 mm, qui peut suffire pour guider l’axe de l’encodeur. Par prudence, et parce que tout s’use, je l’ai doublée d’un renfort (F) de même épaisseur. Les 4 pièces de renfort (F) ont une dimension de 40 x40 mm. La contre-face avant (E) comporte 4 trous de 3,2 mm pour chaque encodeur, qui vont servir à la fixation du système « push-pull » . Bien entendu ces 16 trous n’existent pas sur la face avant, et par conséquent ils seront fraisés sur 3 mm de profondeur côté face avant pour pouvoir loger un écrou de 3 mm qui ne gênera pas la face avant. Tout à l’arrière du mécanisme se trouve un autre support au perçage identique: le support d’encodeur (N) en plexi de 4 mm. Le meilleur moyen d’obtenir des perçages bien alignés est de percer en même temps les faces E, F et N . Sur la photo ci-dessous, la face E était déjà découpée et percée (panneau d’origine FDS), elle a donc servi de gabarit pour le perçage des deux autres.
Les plaques fixées sont brutes, on les perce d’abord, on les découpera ensuite. Les renforts de 40 x 40 mm découpés dans (F), laisseront pas mal de chutes, par contre on veillera à ce que le bas des supports d’encodeur (N) soit au même niveau que le bas des faces avant, sinon le FCU ne sera pas vertical.

Tout ceci étant un peu compliqué, voici le plan des différentes faces, assemblées par les entretoises,

Le perçage des 4 trous par encodeur pour les entretoises, dans (F) et (N) ne posera pas de problème si toutes les plaques sont immobilisées par des vis et écrous.

Les perçages les plus précis doivent être ceux des axes des encodeurs.
Les axes des encodeurs faisant 6 mm de diamètre, les trous dans le plexi devraient en faire autant, et pas 6,1 ou 6,2 mm, un axe de 6 tourne bien dans un trou de 6. Inutile de revenir sur la technique de perçage, toujours délicate, du plexi. Chez FDS, ces perçages font 10 mm, on y mettra donc un réducteur, un morceau de tube de 6×10 mm. C’est le guide de sortie de l’axe. Nous avons percé la contre-face avant (E) à 6 mm et les faces (F) et (N) au même diamètre. Si on veut raffiner, on peut repercer (E) et (F) à 7 mm et y introduire un morceau de tube de laiton de 6×7 de 12 mm de long, qui empêchera l’usure du plexi. Quant à (N), nous allons agrandir les trous de 6 à 8 mm, diamètre de fixation des encodeurs. Opération délicate, car on risque de les décentrer. Fixons la plaque arrière sur une planchette par des vis à bois de 3 mm, il faut que le tout soit parfaitement bloqué sous la perceuse à colonne. Perçons la planchette sur quelques millimètres, ce cône servira de guide de centrage. Et ensuite, patience, agrandissons le trou de 6 jusqu’à 8 mm, en augmentant le diamètre du forêt de 2/10 à chaque fois. Bien sûr, il faut appuyer fortement sur la plaque pour qu’elle ne décolle pas de l’embase de la perceuse.
La plaque arrière (N) sera tracée et découpée de telle manière qu’elle repose sur le plancher du Glareshield, elle est donc alignée avec le bas de la face avant du FCU, et sur le côté haut, on doit avoir la même dimension que la distance du haut de la contre-face F au plancher du Glareshield, en principe 65 mm. Cela va permettre de monter horizontalement le support des inverseurs, (H). Si cette cote est respectée, on aura un rectangle formé par la face avant, (H), (N) et le Glareshield, dans le cas contraire ce sera un losange, la face avant sera inclinée. Il ne nous reste plus qu’à découper (N) en 4 morceaux de 65 mm de haut sur 40 mm de large.
Toutes les tranches des plexis transparents qui risquent de créer des fuites de lumière vers les afficheurs seront peintes à la bombe.

Pause. Nous avons donc maintenant une belle collection de plaques de plexi. Nous allons maintenant fabriquer les encodeurs « push-pull ».

Les boutons de sélection Speed, Heading, Altitude et VS ont trois commandes possibles: en rotation pour sélection d’une valeur, poussés pour engager le mode « managé », c’est à dire pour confier la commande du vol au FMGS, ou tiré pour engager le mode « sélecté » et dans ce cas l’avion va aller vers la valeur sélectionnée à l’afficheur.
Les « push pull » se décomposent ainsi, de gauche à droite :

SPEED ou MACH: encodeur avec fonction PULL pour sélecté et PUSH pour « managé ». Bouton rond à embase de 21,5 mm
HDG ou TRACK : encodeur avec fonction PULL pour sélecté et PUSH pour managé. Bouton cannelé à embase large avec triangle.
ALT: encodeur pour la sélection de l’altitude, avec PULL pour « sélecté » et PUSH pour managé. Bouton gros cannelage sans triangle La fonction 100/1000 a été supprimée, c’est une caractéristique interne de FS: quand on tourne le bouton plus vite, on change d’incrémentation.
V/S ou FPA : encodeur avec PULL pour « sélecter » et PUSH pour LEVEL OFF. Bouton rond à embase de 21,5mm, identique à Speed (pour simplifier)

Le FCU nécessite donc 4 encodeurs de type CTS288 (OpenCockpits) . Pour les fonctions PULL, on utilisera un inverseur miniature à retour au centre (ON) OFF (ON) On pourrait, pour la fonction PUSH, utiliser le contacteur incorporé au CTS288, mais cela ne simplifie rien, autant utiliser l’inverseur sur sa deuxième position ON, avec l’avantage d’avoir une course identique pour les deux fonctions, plus agréable.
Le FCU comporte également 3 poussoirs cylindriques, genre 07100 de GoTronic.

ROSE/ARC: 1 commutateur rotatif à 45° 8 positions (OpenCockpits)
RANGE: 1 commutateur rotatif à 45° 8 positions
BARO: cas spécial, la sélection du QFU demande 1 encodeur CTS288, la sélection InHg-HPa demande soit un commutateur rotatif standard à 30°, soit un interrupteur à l’intérieur de l’EFIS, commuté par la rotation du bouton concentrique InHg-HPa. La commande PULL STD est du même type que les « PULL » du FCU, mais il n’y a pas, normalement, de fonction PUSH (voir plus bas…)

La principale difficulté de ces pièces est de faire simple, mais fiable, car ce sont des éléments vitaux.
Sur le FCU, il s’agit de commander un encodeur en rotation par un bouton, et d’enclencher un contact quand on tire ou qu’on pousse ce bouton. Ce qui signifie que l’axe de l’encodeur doit être rigide dans le sens de la rotation, mais doit posséder une possibilité de « s’allonger ». On pense immédiatement à un système de goupille coulissant dans une boutonnière. La réalisation de ce principe n’est pas des plus faciles. J’ai fait cinq prototypes successifs avant de trouver une solution satisfaisante…
Les entretoises écartent la face arrière support des encodeurs de 48 mm par rapport à l’arrière de la contre-face F. Ces entretoises sont en fait des morceaux de tube d’aluminium de 4×6, traversés par une tige filetée de 3 mm avec écrous. Il est très important que les 4 entretoises de chaque encodeur aient exactement la même longueur, au 1/10è de mm près, sinon la plaque (N) sera très légèrement de travers, ce qui risque de bloquer l’axe. Pour vérifier que tout tombe bien, fixons les renforts (F), le support (N) et les 4 entretoises, en serrant les écrous progressivement.

Les entretoises ont été mesurées au pied à coulisse et apairées par paquets de 4 de dimensions identiques.
Préparons les 4 axes: il s’agit de morceaux de tige d’acier de diamètre 6 mm, coupés provisoirement à 55 mm de long. A environ 5 mm d’une extrémité, limons un petit plat, pointons et perçons l’axe de part en part bien verticalement avec un forêt de 2 mm. Il est indispensable de l’immobiliser dans un petit étau à main sous la perceuse à colonne. Nettoyons une « corde à piano » de 2 mm, fil d’acier qu’on trouve dans les magasins de modélisme. Coupons 4 morceaux de 18 mm environ, et enfonçons-les dans le trou de l’axe. Chauffons au chalumeau (modérément) et mettons une goutte de soudure à l’étain de plombier. Essuyer immédiatement le surplus avec un chiffon. Quand tout est refroidi, meuler les quelques mm de l’axe dépassant de la corde à piano, pour que celle-ci soit pratiquement au bout de l’axe. Les 4 axes sont presque prêts, il ne nous restera plus, après montage définitif de l’ensemble encodeur, qu’à recouper et meuler l’autre extrémité selon le bouton choisi.
Recoupons les axes des encodeurs à 10 mm de long. Fixons provisoirement les 4 encodeurs sur la face arrière (N). Découpons 3 manchons dans du tube acier de 6 x 8 mm, d’une longueur de 20 mm environ. Il est très important que la longueur totale du manchon monté sur l’axe de l’encodeur soit de 23 mm par rapport au support N (voir le plan). Enfilons un manchon sur un encodeur, serrons le tout dans un étau à main, et perçons l’ensemble le plus verticalement possible à 2 mm. On peut en rester là, et la fixation manchon/encodeur se fera par une vis de 2 mm avec écrou et rondelle, ou par une goupille de même diamètre. Pour éviter tout jeu, on peut aussi améliorer le système: re-perçons l’axe de l’encodeur à 2,5 mm et taraudons à 3 mm. Re-perçons chaque trou du manchon, séparément, à 3,1 mm, et fixons avec une vis de 3×10 mm à tête ronde. Aucun jeu, sauf celui interne à l’encodeur.
Dès lors, encodeur, manchon et axe doivent être numérotés pour ne pas les mélanger.

Note: Les tiges de 6 n’entrent pas toujours dans du tube de 6 intérieur, et les axes des encodeurs n’ont pas toujours le même diamètre que les tiges acier. Il faudra peut être passer un forêt de 6,1 mm dans le tube, voire 6,2. Mais, s’il peut y avoir un peu de jeu côté axe acier, il n’en faut absolument pas du côté axe encodeur, le manchon devrait être enfilé légèrement en force. Ce qui signifie qu’il faudra peut être repercer le manchon à 6,1 d’un côté et à 6,2 de l’autre.

Préparons maintenant les rondelles PUSH et PULL.
Ces rondelles poussent le levier de l’inverseur sur chacune des positions ON. L’écartement entre rondelles doit être d’environ 4 mm, et il est réglable, car chaque rondelle est soudée sur une « bague d’arrêt de roue » de diamètre 5,2 mm (magasins de modélisme ou Weymuller), agrandie à 6 mm, serrée là où il faut sur l’axe par une vis à 6 pans creux.

Il existe des bagues d’arrêt de 6,2 mm, mais elles sont trop larges pour des axes de 6, au serrage la rondelle se met de travers.
La soudure des rondelles larges de 6 sur les bagues est simple: on fixe une longue vis de 6 verticalement dans un étau, on y met un écrou, et on pose par dessus la rondelle et la bague, sans sa vis. On chauffe -cela va vite- et on dépose un bon cordon de soudure étain de plombier. On laisse refroidir -c’est long- on nettoie et on passe au suivant. Les rondelles doivent être bien perpendiculaires à l’axe.

On peut maintenant monter l’axe avec deux rondelles dans les faces (F) et (E) , installer un encodeur, et fixer le tout avec les entretoises. Et vérifier que tout tourne bien, et qu’il n’y a pas de jeu transversal. Plaçons la face avant et marquons ce qu’il va falloir recouper le l’axe pour l’enfiler correctement dans son bouton.
Il n’y a plus qu’à fixer l’inverseur, sur une planche de médium de 5 ou 6 mm, qui a l’avantage d’être opaque, donc d’éviter les fuites de la lumière du rétro-éclairage vers les afficheurs. Bien entendu, la plaque support H et sa contre-plaque inférieure sont découpées et percées en même temps. La plaque H peut être ajustée d’avant en arrière, la course du bouton G dépend de la fixation plus ou moins enfoncée de l’inverseur dans H. Tous ces réglages doivent permettre un enclenchement net et fiable de l’inverseur, on doit entendre et sentir nettement le déclic.

Le câblage d’un circuit imprimé double face de cette taille est délicat. Il est indispensable de disposer d’un fer à souder à panne pointue, de soudure de 0,5 mm et d’une bonne loupe éclairante. Pour des raisons de coût, il n’y a pas de trous métallisés, et il y a 6 traversées à réaliser avec un bout de queue de résistance, soudé des deux côtés su circuit, ce qui établit le contact entre les pistes des deux faces.
Nous allons commencer le câblage par la soudure de supports tulipe des afficheurs et des pavés à LEDs. La plupart des broches sont soudées sur des pistes côté soudure, pas de problème, mais deux d’entre elles, la 2 et la 5, le sont également côté composants, il faudra donc déposer une goutte de soudure de ce côté, ce qui ne peut se faire qu’avant la pose de la rangée de tulipe d’en face, les broches 6 à 10, il ne faut pas oublier ces deux soudures ! Même opération à faire sur le support de 12 tulipes des pavés SPD et MACH: la 6ème tulipe, reliée au JUMP-DP est soudée sur deux faces.
Lorsque tous les supports sont soudés, on passe tout à l’ohmmètre pour vérifier la continuité des soudures. Par exemple, toutes les pattes 2 des afficheurs sont reliées ensemble, à vérifier, mais on vérifie aussi qu’il n’y a jamais de contact entre la 2 et la 1 ou la 3. Excès de précaution peut être, mais on ne sait jamais.

Sur la photo ci-dessus, on voit les 6 traversées à souder des deux côtés: ne pas oublier, même si les trous sont métallisés. Les broches 2 et 5 des supports tulipe sont également à souder des deux côtés. 
Les résistances R1 à R5 (voir le plan TCI) sont destinées aux pavés à LEDs HLMP. Ces indicateurs, qui font un peu double emploi avec les indications du FMA sont de deux types: les HLMP 2400 jaunes à 2 LEDs, et les HLMP 2450 jaunes à 4 LEDs. Chaque LED individuelle consomme 20 mA et a une chute de tension interne de 2,2 Volts en moyenne. Sur le CI de Thierry, les LEDs sont toujours en parallèle, un HLMP 2400 consommera donc 40 mA, un 2450 80 mA. Ces intensités étant trop élevées pour une commande directe par les sorties Output d’une carte Master, il faudra passer par une carte à relais (voir OpenCockpits). La tension commutée par les relais et envoyée aux pavés à LEDs sera de 5 Volts. Ce qui va nous permettre de déterminer la valeur de la résistance à mettre en série. Un petit tour sur un site de calcul de résistances facilitera le travail. A noter que les pavés HDG et V/S fonctionnent ensemble, de même que TRK et FPA, ce qui nous fait à chaque fois 4 LEDs à alimenter, et que les pavés LAT, ALT et LVL-CH sont toujours allumés, leurs 12 LEDs auront donc une seule résistance commune. Remarquons enfin que la résistance R2 alimente 4 LEDs, en tenant compte du point décimal allumé en position MACH, par l’intermédiaire du strap à mettre entre JUMP et DP.

Remarque importante. Il faut alimenter les pavés en 5 Volts et non en 12 Volts, car la chute de tension nécessaire serait alors très importante, nécessitant des résistances de puissance allant jusqu’à 4 watts pour R5. Même en 5 volts, il vaut mieux prévoir pour R1 à R5 des résistances carbone de 1 watt. Le problème est que ces résistances sont trop grosses pour pouvoir être montées directement sur le circuit imprimé, côté composants, elles obligent à reculer le circuit et les afficheurs sont trop enfoncés. La meilleure solution, bien que pas trop rationnelle, est de monter les 5 résistances sur un petit bout de circuit imprimé à pastilles ou à bandes. Chaque fil de chaque résistance sera relié aux pastilles du circuit imprimé prévues pour les résistances R1 à R5.

Les pavés à LEDs LAT + ALT+ LVL-CH (résistance R5) sont alimentés en permanence, ils pourraient donc être reliés directement à l’alimentation 5V du cockpit. Le passage par un relais, n’est donc pas obligatoire, mais simplifie le câblage. On peut commander ce relais par SIOC (sortie J2 pour ce relais = BAT 1).
Les LEDs L1 et L2 doivent être soudées côté composants. La LED L3 doit être reliée par deux fils fins aux pastilles L3 et COM à la gauche du circuit. Pour une alimentation en 5 volts, en passant par la carte relais, la résistance à incorporer est de 150 ohms, 1/4 de watt suffit ici.
On peut se demander pourquoi on utilise une carte à relais, si on dispose par ailleurs d’une carte USB Output capable d’alimenter tous les pavés. En fait, c’est obligatoire car la carte USB Output a toutes ses sorties avec le + commun, incompatible avec le câblage des pavés et le circuit imprimé proposé.

Après montage, les trois LEDs L1 à L3 seront encapsulées dans un morceau de tube plastique opaque de 6 mm intérieur, pour éviter d’éclairer les afficheurs à proximité.
A l’arrière du FCU, dans le Glareshield central, se trouve donc une carte à 8 relais. Cette carte est alimentée en entrée par une tension de +5V, prise sur une sortie LED de la carte Master (J2). La programmation SIOC commande une sortie LED, dont la tension déclenche la carte relais, qui ferme un relais, connectant du 5 Volts sur les pavés à LEDs du circuit imprimé afficheurs du FCU. Les pavés à LEDs sont la plupart du temps regroupés à plusieurs, il y a 5 groupes, d’où les 5 résistances du tableau ci-dessous, et l’utilisation de 5 des 8 relais. Il serait dommage de laisser les trois autres à l’abandon, nous allons les utiliser pour la commande des trois LEDs L1, L2 et L3, qui pourraient très bien être branchées sur trois sorties de la carte Master, sans résistance. Bien entendu, puisque nos relais commutent du 5 Volts, il faudra là aussi intercaler une résistance, alors que directement sur la Master, on s’en passerait. Les trois résistances L1, l2 et L3 ont une valeur de 150 Ohms.
Récapitulatif des résistances pour les pavés à LEDs et LEDs, alimentation 5 volts:

			Intensité I	Résistance R
R1	SPD	2 LED	40 mA	82 Ohms
R2	MACH + dp	4 LED	80 mA	39 Ohms
R3	HDG+HDG/VS+VS	8 LED	160 mA	18 Ohms
R4	TRK+TRK-FPA+FPA	8 LED	160 mA	18 Ohms
R5	LAT+ALT+LVL-CH	12 LED	240 mA	12 Ohms
L1	LED L1	1 LED	20 mA	150 Ohms 1/4W
L2	LED 2	1 LED	20 mA	150 Ohms 1/4W
L3	LED 3	1 LED	20 mA	150 Ohms 1/4W

Commençons par les connexions des afficheurs.
Les afficheurs demandent deux connecteurs. Tout d’abord un connecteur HE100 femelle à 16 broches pour les 16 cathodes des digits 1 à 16. Ce connecteur sera branché sur le connecteur mâle des cathodes sur la carte Display 1. Tous les fils peuvent être blancs, sauf le n°1, pour éviter de mettre le 1 à la place du 16 sur la Display. Les fils (groupes A à D en bas du circuit) sont soudés des deux côtés du circuit. Il faut faire très attention à ne pas établir de court-circuit avec la piste reliant les broches 5 des afficheurs, qui passe tout à côté. Il n’est pas inutile de vérifier à l’ohmmètre à chaque soudure de fil. Pour éviter des lectures erronées dues aux retours par les LEDs des digits, il faut retirer les afficheurs pour cette opération.

Il est pratiquement impossible de mettre des connecteurs sur le circuit imprimé, qui seraient gênés par la plaque de support (H) et surtout par certains des inverseurs. On soudera donc les fils directement sur le circuit. Tous ces fils seront dénudés assez long,1 cm environ, pour pouvoir être soudés des deux côtés du circuit imprimé. L’idéal est d’étamer le fil sur 5 mm environ, et de laisser les 5 mm restants dénudés, mais sans étamage, cela laisse de la souplesse et minimise les risques de cassure. Enfin, lorsque chaque groupe de fils est soudé et vérifié, on enfile un petit bout de thermo-rétractable pour éviter d’éventuels court-circuits entre fils, et on bloque le tout avec un cordon de colle (pistolet à colle chaude). Cela reconstitue pratiquement un connecteur.La place étant limitée entre les sorties des fils et la plaque (H), on s’arrangera pour qu’ils sortent à plat contre le circuit imprimé. Pour éviter de tirer sur les fils, ils sont munis de colliers et éventuellement fixés sur la planchette (H).

Enfin, ne pas oublier que tous les fils sortent du côté soudures, à l’arrière du circuit …

première phase du câblage des connecteurs: le connecteur 16 broches des cathodes communes
Nous allons maintenant câbler le connecteur dénommé CEN-G4 des digits. Sur la carte Display de OpenCockpits, le connecteur des segments, à 8 broches avec le point décimal non utilisé ici, est dans l’ordre, de a à g. Par contre, sur le circuit imprimé .tci proposé , il n’a pas été possible de suivre le même ordre pour le connecteur des segments, situé au milieu du C.I. Les numéros figurant en jaune sur le plan .tci, vont de 1 à 10 de bas en haut. Les 5,6 et 7 soit n’existent pas, soit sont à oublier pour le moment.
On aura donc la correspondance suivante entre les numéros portés sur le plan du C.I. et les segments des afficheurs:

Nous allons donc préparer un cordon de 8 fils, en faisant bien attention à ce que chaque fil côté C.I. corresponde bien au connecteur correspondant sur la carte Display: le 1 (segment d) branché sur le connecteur d de la Display. Le fil noir de masse est à relier au connecteur d’entrée CEN-G1 dans le bloc de menuiserie du même nom. Même technique que celle exposée précédemment, le fil a étant de couleur différente.
Le circuit imprimé proposé a un seul connecteur de cathodes pour les 16 afficheurs, il faut donc commander tous les afficheurs du FCU par une seule carte Display, on ne peut pas les répartir sur deux cartes. Attention au branchement, souvenez-vous que l’affichage commence par le chiffre des unités.

deuxième phase: le connecteur des segments
Voyons maintenant le connecteur consacré aux LEDs et pavés, qui demande 10 fils: 5 pour les pavés, 3 pour les LEDs, 1 pour la masse commune des pavés à LEDs, et un autre fil de masse pour les – communs aux trois LEDs. Bien entendu ces deux fils de masse pourraient être réunis en un seul, toutes les masses étant communes, mais c’est plus clair et évite un strap sur le circuit imprimé.
Le connecteur côté carte relais, répertorié CENG-2, et immédiatement entré dans le tableau Excel des connecteurs, peut être un HE14, sur lequel se branche un connecteur femelle FH100 allant vers les relais. Les fils peuvent être du câble en nappe, ou, plus solide, des fils classiques de 0,20 mm², jaunes puisque c’est du 12 Volts.
Côté circuit imprimé, il n’est pas indispensable de souder des fils directement sur le circuit, comme c’était le cas pour les branchements des afficheurs. On peut souder des connecteurs HE14 de la manière suivante: agrandir si nécessaire les trous des pastilles à 0,8 mm, prendre un morceau de HE14 de 4 ou 6 broches et en prenant appui sur une table, repousser avec un tournevis la barrette de liaison en plastique jusqu’au bout des broches. Enfiler les broches dans les trous du circuit, souder des deux côtés, puis repousser délicatement la barrette le plus près possible contre le circuit: il reste suffisamment de longueur de broches pour y fixer un connecteur femelle HE100).

Note générale: si un fil, une broche ou autre est soudé un peu de travers par rapport à une pastille de circuit imprimé, ne jamais essayer de la redresser à la pince, on est sûr d’arracher la pastille ou la piste en cuivre. Il faut toujours refondre la soudure, rectifier la position et laisser refroidir. Pour les opérations éventuelles de déssoudure, il n’y a rien de mieux que les fers à souder à air chaud, pas encore très courants mais très efficaces.

Lorsque tout est branché, il est bon pour le moral de vérifier le fonctionnement, en alimentant la carte relais en 12V, et en envoyant du +5V successivement sur chacune de ses 8 entrées.

 et troisième phase: le branchement sur la carte 8 relais

Ce circuit a été prévu avec des résistances pour chaque LED de poussoir K6BL. Ceci permet de l’utiliser avec une carte relais, mais pas avec une USB Output, qui a les + communs. Dans le cas de branchement direct sur les sorties de la carte Master, les résistances de LEDs seront remplacées par des straps en fil fin (queue de résistance par exemple). Attention: les connecteurs sont du côté opposé aux poussoirs! Quand on a câblé le circuit précédent, celui-ci ne pose aucun problème.  Ce circuit peut être équipé de connecteurs HE14, ils ne gênent pas. La seule précaution à prendre est de ne pas oublier les traversées en fil soudé sur deux faces. à chaque fois qu’une piste verte arrive sur la même pastille qu’une piste rouge (voir photo ci-dessus).

Il est indépendant du FCU et des EFIS et sera décrit au chapitre « Electricité-Eclairage ». Il s’agit de deux rangées de LEDs en bandes situées dans le Glareshield central et qui éclairent l’ensemble du compartiment uniformément et sans ombre.

Le FCU est une des pièces les plus complexes et les plus onéreuses d’un cockpit d’A320. Voici ma liste de courses.
Pour le FCU seul, il nous faut:
16 afficheurs jaunes HDSP 7403 (OpenCockpits) , 1 € pièce ………………………….. 16,00 €
2 pavés à LEDs HLMP 2450 et 13 HLMP 2400 (Farnell) 3.00 €………………………. 45,00 €
3 LEDs jaunes 5 mm 0,15 € ……………………………………………………………………………… 0,45 €
1 circuit imprimé pour les afficheurs…………………………………………………………………. 13,00 €
1 circuit imprimé pour les poussoirs K6 …………………………………………………………… 12,00 €
6 poussoirs K6BL (ITT, DigiKey) 2.08 € ………………………………………………………….. 12,48 €
6 encodeurs CTS288 (OpenCockpits) 3.00 € …………………………………………………. 18,00 €
3 poussoirs cylindriques (07100 GoTronic) 0.60 € …………………………………………….. 1,80 €
5 inverseurs (ON) OFF (ON) 07008 1.90€ …………………………………………………………..4,50 €
3 paquets bagues d’arrêt de roues d. 5,2 (Weymuller modélisme) 1,70€ ……………..5,10 €
1 m de tube alu 4×6 mm (entretoises) ………………………………………………………………….3,00 €
1 m de tige filetée de 3 mm ……………………………………………………………………………….. 3,00 €
10 barrettes de supports tulipe 08190 0,80 € …………………………………………………….. 9,00 €
1 barrette de connecteurs HE14 ref 0800 ……………………………………………………………0,60 €
2 barrettes connecteurs femelles FH100 …… 2.50€ …………………………………………… 5,00 €
Plexi 5 mm 46 € le m² …………………………………………………………………………………………2,57 €
1 film transparent et impressions laser ……………………………………………………………..10,00 €
1 carte Display OpenCockpits…………………………………………………………………………. 33,00 €
1 carte à 8 relais (KM Tronic)…………………………………………………………………………… 22,00 €
4 Boutons spéciaux moulés en époxy …………………………………………………….les 4: ….2,76 €
Frais de port, visserie, moule silicone ………………………………………………………………35,00 €
TOTAL: …………………………………………………………………………………………………………..254,26 €
Liste donnée à titre indicatif, les prix ont certainement changé.

EFIS signifie Electronic Flight Instrument System . Il ne s’agit pas d’un panneau, mais d’un ensemble de systèmes regroupant les ND et les PFD, dont les paramètres d’affichage peuvent être modifiés par les deux panneaux latéraux que, par simplification, nous appellerons « EFIS ». Chaque panneau EFIS comporte deux zones de commandes: celles du PFD (Baro, FD et ILS) et celles du ND (type d’affichage, échelle, sélection des aiguilles).

On retrouvera sans surprise le principe de montage du FCU, avec quelques variantes. Chaque EFIS comporte un circuit imprimé pour 5 afficheurs (les 4 de gauche seulement sont utilisés). Il s’agit d’un circuit de OpenCockpit, inutile de le refaire. Il y a également un circuit imprimé pour les 5 poussoirs à LED K6BL, et , sur le même typon, un autre pour les 2 du bas.  Si vous voulez les faire réaliser par ERCIM, le nom de ces 4 circuits pour EFIS, à faire réaliser ensemble, est « Simu320 EFIS »

La face avant de 3 à 4 mm est doublée par une contre-face en plexi de 6 mm, qui supporte les composants.
Voici le plan de découpe des face avant et contre-face de chaque EFIS, les fraisages au forêt à bois sont destinés au logement des écrous et rondelles. Les autres perçages (circuits imprimés, etc…) sont faits à la demande.

La face avant est de couleur RAL 7011. Volontairement, les fenètres ne sont pas tracées, leur découpe au cutter sera simplifiée, on coupera « là où ça tombe »… sans risque de laisser des traits apparents.

Il s’agit de circuits simple face, les poussoirs K6BL étant placés du côté opposé aux soudures. Pour que les pattes des K6BL ressortent bien côté soudures, il faut supprimer les deux ergots de centrage, ce qui permet de plaquer le poussoir contre le circuit. Ces deux circuits ne sont pas conçus pour recevoir des connecteurs, la soudure directe de fils, comme exposé précédemment, s’impose car des connecteurs soudés côté soudure et non du côté composant sont fragiles. Si on tire trop sur le connecteur pour une raison ou une autre, il y a un grand risque d’arrachage des pastilles, voire de la piste en cuivre. Donc des fils partout, allant vers un connecteur mâle, sur lequel on mettra un femelle relié à la carte.
Les plexis face avant et contre-face avant étant découpés et percés selon le plan ci-dessus, on peut faire les trous de fixation des trois C.I. dans la contre-face avant.
Pour que les boutons actionnent correctement les poussoirs, il faut écarter les C.I. de 5 mm de la face avant (deux écrous de 3).
Le C.I. des afficheurs est un 5 digits de OpenCockpits. Attention, si vous en avez en stock, le perçage de fixation a changé, en cas de mélange avec des plus récents on peut avoir des surprises. Le connecteur 5 broches doit être coudé, au moins pour l’EFIS copilote. Le positionnement des C.I. dès maintenant sert à mesurer l’espace disponible pour loger le mécanisme du push-pull, dans mon cas 32 x 50 mm. Ce sera la dimension des différentes plaques de plexi que nous allons découper

L’idéal serait de disposer d’un tour pour faire ces boutons en aluminium, ce serait parfait.
Faute de tour, on peut préparer une pièce-mère qui servira à faire un moule en silicone et tirer ensuite des pièces en époxy ou en résine polyuréthane,  qui seront percées au diamètre voulu. Cette pièce-mère peut être « tournée » facilement en prenant un morceau de grosse bougie, percée à 6 mm et embrochée dans un mandrin de perceuse. La découpe à la forme se fait très précisément avec des petits ciseaux à bois posés sur une cale.
Cette technique permet de faire la plupart des types de boutons, tant que le perçage central dans la pièce en époxy n’est pas trop gros. Le petit bouton du concentrique est un bon exemple de ce qu’on peut faire facilement.
L’axe de 6 mm est collé à l’Araldite dans le bouton. Autre technique, illustrée ci-dessous, un tube acier de 6×10 (ou un de 6×8 + un de 8×10 collés l’un dans l’autre), et un bouton de 15 mm environ (rondelle découpée dans du plexi, bouchon de dentifrice etc…), c’est plus solide que l’époxy, et il n’y a pas à craindre que le perçage pour l’axe soit de travers.

Le gros bouton pose un problème, puisqu’un des perçage doit faire 13 mm de diamètre, trop risqué pour faire cela à la perceuse. Une autre technique s’impose alors:

Des tubes enfilés l’un dans l’autre
Au centre du mécanisme il y a donc un axe de 6 mm, on en trouve facilement.
Cet axe coulisse dans un tube de 6 x 8 en acier qu’il faut repercer à 6,1 ou 6,2 pour que l’axe coulisse bien. Ce tube entre bien dans un tube de cuivre de plomberie de 8 x 10, qui peut être collé sur le précédent à l’Araldite. On a ainsi un 6 x 10.
Le tube cuivre de 8×10 est alors enfilé et collé dans un morceau de tube de cuivre de 10×12, lui-même enfilé et collé dans un 12×14. Viennent ensuite deux manchons à souder de 14×16 et 16×18, ce qui nous donne le diamètre extérieur du gros bouton.
Normalement, il y a en plus une bague de 18×22 au centre, qui tourne dans le trou de 23 mm des faces avant. Cette pièce, qui peut être en plexi ou en bois (épaisseur 12 mm) ne se voit pas, elle affleure la face avant, et peut être supprimée. Dans ce cas, bien entendu, le trou de la face avant et de la contre-face sera de 18 à 19 mm au lieu de 23.
L’axe de 6 est ainsi bien guidé. Il peut coulisser d’avant en arrière, tiré par le petit bouton, pour la fonction push-pull, mais il est bloqué vers l’avant par l’ensemble de tubes acier/cuivre à l’intérieur du gros bouton. Vers l’arrière, il faudra une bague d’arrêt, nous verrons cela.
Il restera à colmater les espaces entre les tubes sur la tranche visible, puis à peindre le tout en noir, le petit bouton étant gris.

Les deux boutons concentriques sont prêts, et vous aurez remarqué que le tube de 6×8 est 5,5 mm plus long que les autres. C’est en effet sur ce tube que va se fixer le dispositif de commande de l’interrupteur inHg / hPa. La première version de mes EFIS comportait un micro-switch, commandé par une came en styrène enfoncée à force sur le tube de 6×8. Le système n’est pas mauvais, mais un peu compliqué, car en plus de la came il faut prévoir des butées pour limiter la course du bouton à l’angle entre les deux inscriptions inHg et hPa sur la face avant. En voici les photos, à titre indicatif, car ce principe n’est pas forcément à jeter aux oubliettes, d’autant plus qu’il peut solutionner un petit problème de SIOC, nous verrons cela.
le micro-switch en position fermé :

 le micro-switch en position ouvert :

Le micro-switch est installé entre la face avant et le premier plexi.
La solution que j’ai choisie pour mes EFIS est plus simple à réaliser. J’ai utilisé un potentiomètre à interrupteur. Evidemment, ce n’est pas le potentiomètre qui nous intéresse, il ne sera jamais branché, mais son interrupteur. C’est un des rares cas où on peut utiliser un interrupteur à commande rotative sans dépenser des fortunes pour acquérir cet oiseau rare. Le montage est très simple: une roue dentée de 20 mm (ref. 24656 chez GoTronic) est repercée à 8 mm et enfoncée à force sur le tube de 6×8. Une autre roue identique est positionnée entre les entretoises, son centre est pointé, puis le trou est percé dans le support en plexi à 9,7 mm, ce qui permet d’y visser le potentiomètre. La roue dentée est percée à 6 mm et enfoncée à force sur l’axe du potentiomètre. C’est tout. L’interrupteur est dès lors commandé par la rotation du gros bouton, la butée côté hPa est donnée par l’interrupteur, de l’autre côté, on peut mettre une goupille dans le gros bouton, qui dépassera suffisamment pour aller buter sur une des entretoises dans la position inHg, mais ce n’est pas vraiment indispensable. Un seul interrupteur suffit, puisque SIOC fait la différence entre un inter fermé et un autre ouvert.

Nous avons dit que le petit bouton devait être tiré pour passer en affichage baro Standard, donc un « Pull ». C’est vrai, mais ce n’est pas ce que j’ai fait… Ce serait une grosse complication mécanique que d’installer un contacteur sur l’axe en question, alors que nous disposons d’un bouton poussoir tout fait dans l’encodeur CTS288 . Après consultation de mes co-équipiers pour avoir leur avis sur cette importante question d’éthique airbussienne, nous avons décidé de transformer le PULL en PUSH, l’argument majeur est que de toute façon cela ne change en rien la gestuelle du pilote, les choses restent à leur place, et il s’agit d’une fonction qui n’est utilisée que deux fois au cours d’un vol, avec une confirmation évidente sur l’affichage de la pression. Désolé donc pour les puristes, il faudra donc pousser sur le petit bouton.
Le deuxième étage de notre système sera occupé par un ressort (on ne peut pas se fier au seul mini-ressort du CTS288 pour ramener l’axe en arrière) et par une bague de butée de 6 mm intérieur.
Le gros bouton ne peut pas avancer, car la roue dentée bute sur la première cloison en plexi, il ne peut pas reculer non plus, car il bute sur le petit bouton, mais à condition que celui-ci ne puisse pas reculer non plus. D’où cette bague d’arrêt qui bloque l’axe en mouvement arrière. En poussée, c’est bien entendu l’encodeur qui bloque. Difficile de faire plus simple.

On commencera par découper trois morceaux de plexi de 5 mm environ de 32 x 50 mm. Ce sont les cloisons intermédiaires. On perce les 4 coins à 3,5 mm, en superposant les trois cloisons. A chaque trou, on immobilise par une vis et un écrou. Puis on repère bien le haut et l’avant de chaque cloison, par un marquage au feutre indélébile. On pose le tout sur la contre-face avant et on perce les trous de fixation, qui seront fraisés sur l’avant à 6,5 mm pour y loger une vis TF de 3 x10 mm.
Il faut ensuite faire un trou de 6 mm pour l’axe. Si la face avant n’est pas percée, pas de problème, on perce les 4 épaisseurs en même temps à 2,5 mm environ, puis on agrandit à 6,1 le tout en même temps. Pour éviter les éclats, on fraise la sortie de la dernière cloison à 6 mm sur quelques mm de profondeur, puis on perce par l’autre côté. Si la face avant est déjà percée, on prend le pied à coulisse, on le règle à la moitié du diamètre et on s’en sert comme d’un compas à pointes sèches: on appuie un côté du pied à coulisse sur l’extérieur du trou et on trace par rayure un petit arc de cercle au centre. On répète trois fois, l’intersection des arcs de cercle est le centre, précisément. On perce alors à 2,5 puis à 6 mm.
Reste à agrandir le trou de 6 de la dernière cloison à 8 mm pour l’encodeur, et à mettre les premières entretoises, de 25 mm, sur la contre-face avant.

Couper un axe de 6 de 92 mm de long. Repercer à 6 mm une des deux roues dentées de 20 mm (ref. 24656 de GoTronic), bien centrer ce perçage. Cette roue doit entrer en force sur l’axe d’un potentiomètre. Repercer la deuxième roue dentée à 8 mm, elle doit entrer sur le bout de tube de 6×8 qui dépasse du gros bouton.
Coller à l’Araldite le petit bouton sur l’axe l’axe de 6, qui doit dépasser de 73 mm, enfiler le petit bouton dans le grand, enfiler la roue n°2 sur le tube de 6×8, et la coller en bout du gros bouton, elle sera naturellement bien centrée. Vérifier que le petit bouton ne se colle pas dans le grand (!) et que tout tourne sans point dur.
Prenons maintenant la cloison n°1, enfilons l’ensemble boutons et plaçons la roue dentée du potentiomètre à sa place, pas trop serrée contre l’autre, et à égale distance des deux perçages des entretoises. Pointons avec précision son centre, qu’il n’y a plus qu’à percer à 10 mm, avec les précautions habituelles, pour la fixation du potentiomètre.
Recouper l’axe du potentiomètre à 12 à 15 mm, et installer le tout. La partie de l’axe du potentiomètre qui dépasse de la roue dentée va servir à fixer une cale de butée pour limiter la course du potentiomètre. On peut maintenant monter le premier étage, avec des entretoises de 25 mm.

Le deuxième étage, avec entretoises femelle-femelle de 20 mm va comprendre un système à ressort. Ce ressort fait environ 16 mm de long. Pour ma part, j’ai pris un ressort de traction de 8 mm intérieur, je l’ai étiré pour séparer de façon permanente les spires, et coupé à 16 mm. Cela fait un ressort de compression bien adapté. La photo ci-dessous explique bien le montage.
Quant au dernier étage, celui qui supporte l’encodeur, il est très simple, les entretoises font 30 mm. L’axe de 6 mm ne touche pas l’axe de l’encodeur, il y a un espace de 2 mm environ entre eux. La liaison pourrait être rigide, mais il y a un plus grand risque de points durs si l’alignement n’est pas parfait. J’ai choisi un accouplement souple, comme un cardan, réalisé avec un petit bout de tube de silicone de 6 mm intérieur, serré sur les deux axes par des colliers nylon. Cela n’introduit pas de souplesse désagréable en rotation, et permet de pousser sur l’axe avec 100% de fiabilité. Avec même un avantage supplémentaire: la course du poussoir de l’encodeur est très faible, ce n’est pas trop « parlant ». Le tube silicone augmente cette course car il commence par s’écraser sur 1 mm environ, avant que les axes ne se touchent et agissent sur le poussoir. C’est simple et efficace.