Mini Sega OutRun
Matériel Système
- Raspberry Pi 3
- Lot radiateurs pour PI
- Carte micro SD
- 1 alimentation 12V 3A/5V 3A
- Câbles 20 AWG
- 1 Module d'entrée - EMI
- 1 rallonge micro SD
- 5 PCB OutRun
Matériel Image
- 1 LCD 9,7"
- 1 Câble HDMI
Matériel Son
- 3 Mini Haut parleurs 4 ou 8 Ohms
- 1 PAM 8610 avec potentiomètre
- 2 câbles jack 3.5
Matériel Divers
- 4 boutons ronds pour micro switch
- 4 boutons larges pour micro switch
- 1 capuchon de potentiométre rouge et noir
- Vis 2*10mm
- Vis 2*6mm
- 4 Patins
- 1 module relai avec retardateur 5v
- 1 ventilateur 40X40X20, 12v
- 1 ventilateur 40X40X10, 5v
- 1 bande LED 5v RGB
- 1 bande LED 5v blanc
- 2 Leds cylindriques
- 1 résistance 100 Ohms
- 1 rallonge RJ45
- 1 rallonge USB
- 1 Neiman
- 1 Spinner Spin Trak
- Grille de protection de ventilateur 40X40
- 1 levier de vitesse
- 2 pédales
- 3 interrupteurs 10X15mm
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La liste du matériel utilisé est disponible : <<<<-ici->>>>
Les fichiers .STL, les stickers, etc sont disponibles :
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Présentation du projet :
La borne originale OutRun a fait un véritable carton à sa sortie en 1986 au japon !
Ce jeux mythique nous a toujours passionné et reste indémodable ! Un passionné du nom de @circuitbeard a réalisé une version mini qui nous a fortement inspiré pour le design même si au final c'est une version miniature !
Nous tenons à remercier :
- Art'Cab pour nous avoir fourni une partie du matériel "arcade".
- @circuitbeard pour l'inspiration du design.
Le Design :
Nous gardons les traits spécifiques de la borne en la réduisant au maximum.
Le but est de conserver une bonne ergonomie avec de bonnes proportions !
Pas facile à réaliser en conservant un bon angle de vision mais nous pensons avoir trouvé le bon compromis !
Un volant, une boîte de vitesses et 2 pédales, tous les ingrédients sont là pour s'amuser mais ce n'est pas tout !
Quelques esquisses lors de la conception :
Nous avons quelques idées pour améliorer l'expérience en jeux comme :
La Breeze :
Une des nouveautés que nous avons voulu absolument ajouter ! Mais c'est quoi la Breeze au fait ?
- C'est tout simplement un flux d'air assuré par un ventilateur puissant qui vous donne une immersion supplémentaire lorsque vous la sentez sur votre visage et vos mains !
Vibrations au freinage :
- Afin d'augmenter encore l'immersion ! Un moteur "petit mais costaud" assurera des vibrations lors des freinages !
La structure :
- Elle se compose de plusieurs parties dont le "corps" est la principale pièce, la plus grosse et plus longue à imprimer. Il aura fallu 5 jours en 0,2 mm avec un taux de remplissage à 30% !
Le Corps ci-dessous :
Ce n'est pas la bouteille qu'il faut regarder ! C'est la pièce juste à côté !
L'impression des différentes pièces :
- J'utilise du PLA noir de qualité avec un remplissage de 30%, 2 épaisseurs de coque.
Au total il faut compter presque deux semaines pour imprimer la totalité des pièces !
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Assemblage des pièces 3D:
Un petit guide de montage a été réalisé >>>>>>>>ici<<<<<<<<
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Conception de 5 PCB :
Afin de faciliter la fabrication de notre mini OutRun, nous avons réalisé 5 PCB :
- D-Pad : pour la navigation dans les menus, elle se trouve sur le tableau de bord
- PCB de Contrôle : pour les boutons A-B-X-Y-START-SELECT, qui se trouve en façade de la borne et le levier de vitesse.
- OutRun Master Board (OMB) : sur laquelle toutes les autres PCB sont raccordées, elle se branche directement sur les ports GPIO d'un Rapberry Pi modèle 2-3-4.
- D-Sub IN : Qui se fixe à l'intérieur de la borne et permet de communiquer avec le pédalier avec un câble DB-9 (rs232).
- D-Sub OUT : Qui se fixe à l'intérieur du pédalier et permet de communiquer avec la borne et les différents éléments (pédales, Leds, Breeze, etc).
Principe de fonctionnement :
La simplicité même ! Il suffit de plug les nappes de câbles JST sur les différentes PCB jusqu'à la Master Board qui est elle-même pluggée sur les ports GPIO du Rapserry Pi.
On active ensuite l'option GPIO=1 dans le Recalbox.conf et le tour est joué !
OutRun Master Board (OMB) :
C'est la PCB principale, la Master Board est alimentée par du 5V à travers le connecteur bleu et permet :
- D'alimenter le Rapsberry Pi en 5v à travers les GPIO. (s'assurer de la bonne tension de l'alimentation)
- De brancher et contrôler la vitesse d'un ventilateur 5v, vous pouvez réduire le bruit et contrôler le flux d'air.
- De brancher et d'alimenter directement les leds de la borne (Topper).
- De supprimer les parasites sonores grâce à des filtres incorporés, il suffit de brancher la prise jack sortie du Raspberri Pi à la Master Board puis repartir de celle-ci vers l'amplificateur. Le son sera atténué mais pur !
- Vous pouvez à partir d'un bouton branché sur le slot ON/OFF de la carte, utiliser la fonction Shut down présente dans Recalbox. En appuyant sur celui-ci, la borne s'éteint. ( il faut activer cette option dans le recalbox.conf)
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[Attention] - Corrections à apporter sur deux PCB :
Sur les photos ci-dessus les connecteurs JST (blancs et rectangulaires) des PCB nommées : "D~SUB-Inside" et "Controls" sont dans le mauvais sens. Il est donc impératif de les positionner dans l'autre sens comme sur les photos ci-dessous.
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Les Stickers :
Nous avons réalisé et reproduit des stickers sur adobe Illustrator, avec l'aide de Ian57, nous avons réussi à sortir des planches de grande qualité voici quelques exemples et tests que nous avons réalisé :
Le but est de couvrir intégralement la borne sur les faces visibles.
Certains stickers sont laminés afin d'être encore plus résistant.
Montage à blanc :
Avant d'aller plus loin, je dois m'assurer que tout s'emboîte parfaitement, détecter les problèmes liés aux erreurs de conception et améliorer ce qui peut l'être encore...En l'occurrence tout va bien !
- Pas de décalages disgracieux ou d'anomalies visibles.
Ponçage et préparation :
La seule pièce concernée par cette étape est le "Corps", les autres pièces sont suffisamment propres pour recevoir les stickers directement.
- Pour la première phase du ponçage, je recommande des disques abrasifs perforés pour ponceuse de grain 240 pour enlever le plus gros à la main, le but est de dégrossir, vous pouvez utiliser une ponceuse mais à faible vitesse.
- On applique ensuite du mastic de carrosserie pour boucher les creux, et les grosses imperfections.
- On ponce de nouveau à la main ou à la machine mais avec parcimonie toujours avec les disques de 240.
- On dégraisse toutes les pièces avec "du dégraissant", étape très importante.
- On applique ensuite du Primaire adhérent Plastique.
- Appliquer ensuite généreusement l'apprêt 2 couches minimum, il faut que les défauts ne soient plus visibles.
- Poncer ensuite avec du papier sec de grain 500.
- Poncer à nouveau avec de papier à l'eau de grain 800.
- A cette étape la borne doit être parfaitement lisse.
La matière utilisée est du PLA, au-dessus de 60°c il fond et n'aime pas les UV! Je vous conseille fortement de faire attention avec la ponceuse, le séchage au soleil est à proscrire !
Peinture :
Après une séance de ponçage intensive, un coup d'apprêt, ponçage de nouveau, on passe les pièces à la peinture.
- J'utilise de l'apprêt, de la peinture et du vernis en bombe de qualité.
- Attention à l'excédent de peinture qui risque d'empêcher certains emboîtements.
- Une fois sèche, vous pouvez poser les 4 pâtins.
Pose des stickers :
On pose les différents stickers sur le corps de la borne uniquement, certains nécessitent d'être retouché au scalpel comme ici pour réaliser les orifices du Raspberry Pi et du Neiman :
Les stickers des Sides sont à mettre à la fin, lorsque la borne sera terminée afin de cacher les trous.
Schéma électrique simplifié de la borne:
Ne pas oublier que le Raspberry Pi est alimenté par la pcb OMB !
Schéma électrique simplifié du pédalier :
Montage des PCB et divers éléments :
Le montage commence en fixant les différentes PCB à l'intérieur de la borne :
- J'utilise des vis 2x6mm, je place et visse la PCB de contrôle sur la face de la borne en ayant pris soin avant de mettre en place les boutons cylindriques.
- Je visse ensuite la PCB D-SUB IN à l'arrière et enfin la PCB de l'amplificateur PAM 8610.
- J'en profite aussi pour visser mon ventilateur 12v dédié à la Breeze avec les deux orifices du haut prévus avec des vis de 2.5x30mm.
- Je fixe ma rallonge SD dans l'orifice prévu à l'arrière avec une peu de colle.
- Je place ensuite mon Raspberry Pi, mon ventilateur 40X40X10 avec sa grille qui assurera la ventilation dans la borne.
- Je plug maintenant ma PCB OutRun Master Board (OMB) sur les GPIO de mon Raspberry PI.
- Je branche mon ventilateur sur le bornier de l'OMB.
- Je branche mon câble HMDI.
- Je branche 1 câble Jack du PI à l'OMB puis un autre qui repart de la sortie de mon OMB jusqu' à la prise jack de l'amplificateur.
Montage et réglage du relai pour la Breeze :
La première étape consiste à brancher le relai sur une alimentation 5v afin de régler le timer ! Mais quel Timer ?
- Afin de rendre le principe plus sympa nous avons utilisé un relai tempo, une sorte de retardateur qui permet de déclencher "la Breeze" qu'après une pression de 2 à 3 secondes sur la pédale.
- Pour réaliser cette étape, vous devez brancher le relai sur l'alimentation 5V et compter le temps que met à se déclencher le relai, un petit "CLAC" se fera entendre lors de son déclenchement.
- Pour augmenter au diminuer le délai, vous devez avant tout débrancher l'alimentation du secteur puis tourner la petite (vis plusieurs fois) qui se trouve à côté du relai à l'aide d'un tournevis adapté, un sens permet d'augmenter le délai, l'autre permet de le diminuer, à vous de trouver le bon sens !
- Rebrancher l'alimentation et compter combien de temps le petit "CLAC" met à se faire entendre.
- Répéter l'étape jusqu'au temps voulu.
- Fixer ensuite le relai dans la borne avec le support prévu.
- Brancher ensuite la phase du ventilateur (fil rouge) sur le deuxième slot du bornier du relai coté ventilateur breeze (connecteur 3 pins).
- Brancher un fil (rouge) sur le premier slot du bornier (juste à coté de l'autre) qui sera relié au +12v de l'alimentation.
- Le fil noir du ventilateur sera directement relié au neutre de l'alimentation.
- Sur l'autre extrémité du relai tempo, là où se trouve le petit bornier (2 pins) bleu foncé, brancher le un fil rouge qui sera relié au + de la pcb D-SUB IN.
- Brancher ensuite un fil noir qui sera relié au - de la pcb D-SUB IN comme dans les photos ci-dessus.
L'alimentation :
- Mettre en place le module EMI (bloc électrique).
- Souder/fixer la phase, le neutre et la masse, puis mettre de la gaine thermo rectractable pour isoler et rendre sécuritaire cette partie.
- Faire glisser la prise dans son logement et passer les vis de 3mm dans les trous, ne pas hésiter à repercer si les trous sont trop petits.
- Mettre les écrous et visser raisonnablement.
- Fixer ensuite l’alimentation au châssis, vous devez utiliser deux vis de diam 2,5 mm et de 10 mm de longueur environ, que vous passerez par l'arrière de la borne.
- Positionner l'alimentation dans son logement et visser raisonnablement.
- Réaliser ensuite les branchements de la phase, neutre et terre.
Tests et réglage de l'alimentation :
Attention au 220v !!
- A l'aide d'un multimètre, contrôler la tension de la sortie 5V pour atteindre au maximum 5,20v.
- L'alimentation possède une petite vis permettant d'affiner le réglage. A l'aide d'un tournevis et d'un multimètre, vous pouvez changer la tension.
- Le 12V est prédéfinie, pas de réglage à faire mais ça ne vous empêche pas de contrôler la valeur de celle-ci.
Amplificateur audio 12v PAM 8610 :
Attention au 220v !!
- Brancher les câbles d'alimentation de l'amplificateur sur le 12v et le neutre de l'alimentation.
Neiman :
- Le Neiman assure le démarrage du PI, des leds et divers composants 5V de la borne, il se clips tout simplement dans son logement.
- Le +5v de l'alimentation arrive au Neiman, puis du Neiman jusqu'au connecteur bleu de la PCB OBM. Lorsque vous tournerez la clef, la pcb OMB sera alimentée en 5V.
Le - de la pcb OMB va directement au 5 v de l'alimentation.
Les haut-parleurs :
- 2 haut-parleurs se fixent sur le support HP puis se glisse dans la borne, 4 vis 11x2mm assurent son bon maintien.
- Les relier à l'amplificateur en prenant garde aux polarités.
Le 3 ème Haut-parleurs qui lui sera dans le pédalier sera branché sur le bornier gauche "L" de l'ampli avec un des HP de la borne. Il y aura donc une sortie de l'ampli qui alimentera 2 haut-parleurs en même temps.
Rétro-éclairage des compteurs :
- Le rétro éclairage des compteurs est assuré par 2 leds 5v.
- La tension préconisée est de 3.3v, il est donc nécessaire de mettre une résistance de 100 Ohms sur le montage.
- Les leds se fixent sur le support à l'aide de 2 clips de maintien.
- Fixer ensuite l'ensemble sur le panel en ayant placé avant les deux compteurs transparents recouverts par les stickers.
- Vous verrez quelques photos supplémentaires dans les prochaines étapes.
Tableau de bord :
- Poser le sticker sur le tableau de bord
- Fixer la PCB D-pad sur le panel.
- Fixer le Cover ( le truc qui ressemble à des lunettes Zarby !) sur les compteurs et le panel avec 4 vis 2x6mm et 2 vis 11x6mm.
- Fixer le levier de vitesse avec deux vis type ventilateur (photos ci-dessous) et poser les "2 caches" qui cacheront les trous.
- Fixer le spinner : "Spin Trak"
- Le levier de vitesse aura comme commandes : X et Y, les fils de celui-ci sont reliés aux bornes prévues sur la PCB contrôle (photos ci-dessous).
- Fixer le volant sur l'axe du "Spin Trak" avec les deux vis disponibles sur la tête du Spinner avec une clef hexagonale.
- Brancher le câble usb du spinner sur le Raspberry Pi.
- Fixer le panel avec 3 vis 2X20mm que vous placerez dans les orifices prévus, ceux-ci se trouvent dans l'encastrement où sera logé le Bezel un peu plus tard.
Bezel :
- Placer le LCD9.7 pouce dans le bezel.
- Mettre ensuite la pièce permettant de maintenir le LCD en place avec des vis de 2x6mm sans trop serrer, sinon vous risquez d'avoir des zones lumineuses à ces endroits.
- Installer ensuite les 2 cartes de gestion du LCD sur les supports comme sur les photos ci-dessous.
- Brancher ensuite la carte au 12v directement sur l'alimentation.
- Approcher l'ensemble et brancher le câble HDMI à la carte.
- Tirer ensuite un câble (rouge-noir) qui part du bornier LED de l'OMB (pcb branchée sur le Raspberry pi), il servira à alimenter les Leds du Topper.
- Le faire passer à travers le support Haut-parleurs jusqu'en haut de la borne comme sur les photos ci-dessus/dessous.
- Mettre un connecteur rapide pour la suite, de votre choix.
- Placer ensuite le bezel dans la borne en le glissant par le haut, attention de trop tirer sur les câbles :
Topper :
- Placer et coller le ruban LED à l'intérieur du Topper, retirer au préalable la gaine qui protège les fils et couper la prise USB à ras.
- Faire passer les 2 fils dans le trou du topper.
- Fixer le Topper sur la partie haute de la borne avec 6 vis 11x2mm et positionner les 2 fils dans la rainure prévue jusqu'au trou puis les faire passer dedans.
- Poser ensuite le Sticker sur la surface, il cachera la rainure et les 2 fils.
- Brancher le câble des LEDS avec un connecteur sur le câble 5v que l'on avait préparé, comme sur les photos ci-dessous.
- Poser l'ensemble dans les fixations prévues, vous devrez faire une sorte de "pivot" pour les insérer correctement, ils doivent s'insérer SANS FORCER. il faut légèrement tirer le bezel vers l'avant pour que les emboîtements trouvent bien leur place.
- Mettre des vis 2X11mm de chaque côtés.
- Poser le vitre de protection du Topper avec 4 vis 2x11 mm.
- Mettre le sticker sur le Topper.
- Poser et visser une Side puis emboîter le header
- Poser l'autre Side
- Poser les stickers sur les 2 Sides et le Header.
Pédalier :
- Retirer les 8 patins en caoutchouc des pédales puis les insérer dans les 8 orifices de la partie inférieure du pédalier.; vous pouvez utiliser un point de colle afin qu'ils ne bougent plus.
- Insérer et visser la pcb "D-SUB OUT".
- Coller le ruban led RGB comme sur la photo, attention à ce que l'extrémité du ruban ne soit pas en contact avec le bord sinon le capot ne pourra pas se refermer correctement.
- Installer le HP sur la partie supérieure.
- Installer la grille de protection du HP avec les 4 vis 2x6mm
- Démonter les pédales et les éléments à l'intérieur (microswitch etc)
- Fixer ensuite la partie inférieure des pédales avec 4 vis+écrous (photos)
Les pédales possèdent à l'origine un seul microswitch, nous allons en installer 2 par pédale en utilisant des vis un peu plus grandes tout simplement. Les microswitch de la pédale de gauches serviront à activer les vibrations et le freinage. Les microswitchs sur la pédale de droite serviront à activer La Breeze et à accélérer.
- Installer et fixer les 2 microswitchs en utilisant 2 vis plus grandes (qui traversent les 2 microswitchs) mais en gardant le même principe de fixation sur le support d'origine.
- Fixer avec les deux vis d'origine, le support avec ses 2 microswitchs.
- Coller ensuite le support moteur (transparent sur la photo ici) dans la même position.
- Prendre la petite patte métallique (qui était à l'origine dans la pédale pour maintenir le câble) et la poser sur le moteur comme sur les photos ci-dessous.
- Percer un trou de diam 1.5 en utilisant le trou de la pièce métallique comme guide.
Le but et de fixer cette petite pièce métallique qui va maintenir fermement le moteur afin qu'il ne se déloge pas de son emplacement lors des vibrations.
- Visser fermement (vis de 2X6mm) et vérifier que le moteur ne bouge pas.
- Passer l'ensemble des fils dans l'orifice à l'arrière de la pédale et descendre le faisceau de fil dans le boitier inférieur.
- Remettre ensuite la partie supérieure de la pédale avec son axe métallique ainsi que la petite vis qui va en dessous, celle-ci permet de maintenir l'axe en place.
Même principe pour la pédale de droite sans le moteur bien sûr :-)
- Il faut maintenant installer les interrupteurs sur la partie supérieure du pédalier, la poignée, les caches fils ainsi que le OutRun transparent (vis 2x6mm).
Les 3 interrupteurs permettent d'activer ou de désactiver : La Breeze, Les Leds et les vibrations.
- Préparer le câblage des différents interrupteurs, il n'y a pas ordre précis pour les fonctions à respecter, à vous de choisir ! Pour ça, vous devez souder ou fixer les câbles sur les interrupteurs que vous relierez par la suite à ceux des pédales.
- Relier ensuite les différents fils à la PCB en respectant les fonctions qui sont inscrites dessus.
2 possibilités pour la puissance des vibrations du moteur : le 3v ou le 5v.
Le 5 volts permet d'avoir des vibrations plus violantes que le 3v, au choix !
- Si vous préférez utiliser le 5v, brancher le + du moteur sur le bornier noté "LED"
- Si vous préférez utiliser le 3v, brancher le + du moteur sur le bornier noté "B"
Vous pouvez vérifier à l'aide d'un multimètre que chaque élément fonctionne correctement lorsque vous appuyez sur les pédales.
Une fois les tests concluants, vous pouvez fermer le boîtier avec des vis 2x6mm.
! Attention ! au câble RS 232 que vous utilisez !
Vous devez absolument utiliser un Câble DB9 (RS232) type "DROIT" sous peine de détériorer le Raspberry Pi.
En effet, il existe plusieurs types de câbles : "DROITS" ou "CROISES" avec des inversions de pins.
Vous devez donc vous assurer d'utiliser un câble droit, vous pouvez vous servir d'un multimètre pour vérifier que les pins sont bien identiques des deux côtés.
Câble droit : OK !
Câble croisé : NON !
Résultat :
Les proportions et la jouabilité sont plutôt bonnes ! La Breeze souffle sans être trop, les vibrations sont sympa même si j'avoue ne pas freiner beaucoup !
Le pédalier est plutôt agréable si l'on se positionne bien au dessus.
Cette petite borne est une réussite, elle est toute aussi jolie qu'agréable à jouer !
