Konverzia senzora Hallovho efektu Logitech 3D Extreme Pro: 9 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Ovládač kormidla na mojom joysticku zhasínal. Skúšal som hrnce rozobrať a vyčistiť, ale veľmi to nepomohlo. Začal som hľadať náhradné hrnce a narazil som na niekoľko rôznych webových stránok spred niekoľkých rokov, ktoré odkazovali na inštaláciu senzorov s Hallovým efektom namiesto hrncov. Vycítil som skvelý projektový nápad a rozhodol som sa, že urobím konverziu a zverejním pokyny tu, aby to urobili aj ostatní. Túto konverziu som navrhol tak, aby bola 100% ľahko reverzibilná - nie je potrebné rezať žiadne vodiče a iba 2 drôty na spájkovanie hlavná doska pre napájanie (a malé odstránenie plastov okolo plynu, ktoré nie je potrebné). Zvyšok rezania a spájkovania je na samotných nových komponentoch.

Pri demontáži joysticku si všimnite, aké veľké skrutky sú v ktorých dierach, pretože sa používajú 2 rôzne veľkosti (aspoň u mňa). Nezabudnite si tiež všimnúť, ktoré hrnce v joysticku majú v sebe kovové spony, ktoré im pomôžu zostať nainštalované. Budete ich musieť nainštalovať s novými kvetináčmi, aby držali na svojom mieste.

Zásoby:

• Joystick Logitech 3D Extreme Pro (funguje s výnimkou hrncov)
• SS495 Senzory Hallovho efektu x 4
• Diametrálne magnetizované tyčové magnety (0,1875 palca x 0,375 palca) x 4
• Skrutka do plechu #2 s guľatou hlavou, 3/16 palca dlhá x 5
• 3D tlačené komponenty (pozri nižšie)
• Rozmanitý prípojný drôt
• Rôzne teplom zmrštiteľné hadičky
• Spájkovačka
• Spájka
• Rôzne elektrické konektory

Krok 1: Objednajte a vytlačte materiály pre novú zostavu „hrnca“

V závislosti od toho, odkiaľ materiály získavate, môžu mať niektoré dlhšiu dodaciu lehotu. Dostal som SS495 z eBay za asi 6 dolárov, ale odoslali ho z Číny, takže asi 4 týždne na doručenie. Magnety, ktoré som použil, sú D36DIA od K&J Magnetics (asi 0,65 dolára za kus plus poštovné). Majú priemer 3/42 palcov x 3/8 palcov, stupeň N42. Podobný magnet od akéhokoľvek porovnateľného dodávateľa by mal priniesť podobné výsledky, ak má však inú silu, môže to ovplyvniť celkovú odozvu SS495 ako funkciu vzdialenosti od magnetu.

Ostatné časti budú musieť byť vytlačené 3D. Minimálne budete potrebovať:

• 4 x magnetické stĺpiky
• 3 x rovné základne
• 1 x šikmá základňa (POZNÁMKA: Vytvorte aspoň 2 z týchto … pozri nižšie)
• 4 x posuvné držiaky snímača

Dôrazne odporúčam vytlačiť doplnky magnetických stĺpikov a pravdepodobne aspoň 1–2 náhradné diely pre každý kus, v prípade, že sa z nejakého dôvodu zlomia. Súbor STEP aj súbor projektu Autodesk Fusion 360 sú k dispozícii na stiahnutie. Fusion 360 si môžete stiahnuť a bezplatne licencovať na 1 rok, ak si vytvoríte účet pre domácich majstrov. Je to veľmi silný kus softvéru. Môj šéf v práci má v suteréne vlastnú továreň na výrobu 3D tlačiarní, takže mi všetky tieto kúsky milostivo vytlačil. Použil vlákno Colorfabb nGen Copolyester s 80% výplňou v hrúbke vrstvy 0,10 mm.

Ďalšia poznámka: Hrniec, ktorý meria výšku tónu v blízkosti dosky pre tlačidlá na ľavej strane joysticku, môže fungovať lepšie ako šikmá základňa, nie ako rovná. Postavil som svoj joystick s rovnou základňou, ale konečná montáž bola veľmi tesná a musel som ohnúť drôty pre tento hrniec viac, ako som chcel, aby bolo všetko opäť dohromady … Možno budete chcieť na tomto experimentovať a mať aspoň možnosti..

Krok 2: Vyleštite a upravte tlačené kusy

3D tlačené kusy, ako boli navrhnuté a pravdepodobne vytlačené, budú mať určité interferencie a pravdepodobne budú pri tlači praskliny a chyby. Konkrétne, otvor pre magnet, aby sa zmestil na stĺpik, je vytlačený poddimenzovaný, takže dôjde k určitému rušeniu, aby magnet držal na svojom mieste. 7 mm otvor v základniach má navyše presne rovnakú veľkosť ako 7 mm vonkajší priemer stĺpika magnetu, takže otvor v základniach bude potrebné opatrne zväčšovať, kým nebude mať správnu veľkosť.

Na stĺpik magnetu si zaobstarajte vrták 3/16 palca a OPATRNE Vŕtajte do otvoru, kam pôjde magnet. Vŕtajte pomaly a zastavte, akonáhle sa hrot vrtáka dotkne spodnej časti kužeľového otvoru - pokračovanie môže byť odstránené materiál, ktorý drží hornú časť stĺpika na dne. Nevŕtajte dlho, dostatočne dlho na to, aby ste dieru vyčistili, aby do nej magnet zatlačil. Budete chcieť tesne priliehať, takže nie Neprestávajte vŕtať a odstraňovať materiál zo stien stĺpika, akonáhle magnet vstúpi dovnútra. Tiež by som to neodporúčal robiť, ak je plast príliš studený, pretože sa nemusí správne ohnúť a môže sa okamžite zväčšiť - ak sa plast ohne, pomôže to diera zostane tesne pod nominálnou veľkosťou 3/16 . Budete musieť experimentovať, a preto ste vytlačili ďalšie kusy:-)

Hneď ako sa magnet zasunie do stĺpika, použil som nástroj so zahĺbením na vyčistenie skosenia v hornej časti stĺpika, aby som pomohol viesť magnet na mieste. Možno budete chcieť striedať vrták a tento nástroj so zahĺbením, aby sa magnet čisto dostal dovnútra.

Aby stĺpik a magnet dobre zapadli, je potrebné vyčistiť otvory v základni. Hladkým koncom vrtáka vhodnej veľkosti s brúsnym papierom (zrnitosť asi 100 alebo 120) omotaným okolo konca SMOOTH vyčistite vnútro 7 mm otvoru v základni. Pokračujte, kým sa stĺpik len nezasunie do strany otvoru a dostatočne voľne sa neotáča. Budete sa chcieť starať aj tu, pretože nechcete, aby sa hralo medzi základňou a stĺpikom.

Pri montáži stĺpika do základne dvakrát skontrolujte, či 9 mm príruba na stĺpiku magnetu čisto zapadá do zodpovedajúcej drážky v základni, a ak je to potrebné, obrúste vonkajšiu stranu príruby stĺpika. Urobil som to tak, že som kolík pritlačil na hladký koniec 3/16 vŕtačky a vložil som ho do svojej vŕtačky (koniec vŕtačky do skľučovadla) a previedol som ním prírubu po brúsnom papieri, kým príruba nezapadne. drážku čisto.

Nakoniec ich pomocou stĺpikového a základného kovania namažte nanesením grafitu na styčné plochy ceruzkou. Nakreslite všetky párované povrchy a zanechajte veľkorysú vrstvu grafitu, čo mu pomôže pracovať oveľa plynulejšie. Povrchy podľa potreby prebrúste/očistite a znova naneste grafit, aby bola prevádzka bezproblémová.

Krok 3: Vytvorte snímač

Joystick sa k svojim vystupujúcim panelom pripája pomocou samičích 3 -kolíkových konektorov s rozstupom 0,100 . To znamená, že na výrobu konektorov môžeme použiť bežné kolíky, s určitými úpravami.

Chcel som sa uistiť, že nezasuniem kolíky dozadu do konektora, a tak som odrezal kus plastu, ktorý som mohol prilepiť na základňu kolíka hlavičky, aby som vytvoril záložku kľúča. Plast pochádzal z detskej lekárskej lyžice Walgreens a ja som ho na mieru narezal cínkovými nožničkami a nožnicami na drôt, aby som dostal správnu veľkosť. Potom som pomocou super lepidla pripevnil plastové úchytky k základni kolíka hlavičky, aby som vyrobil konektor. Hotový konektor sa do konektora joysticku zasunie iba jedným spôsobom. Som si istý, že ak chcete, môžete si vytlačiť aj tieto.

Keď sú pripravené kolíkové hlavičky, musíme začať spájkovať drôty. Použil som drôt 28AWG, aby bol flexibilný a dúfajme, že všetko zapadne do malého rozstupu pinov na snímači. V mojom joysticku mali všetky 3 konektory rovnaký vzor - túto konfiguráciu budete chcieť overiť vo svojom, pretože v mnohých verziách tohto joysticku môžu existovať odchýlky. S plastovou záložkou čelom k vám a kolíky nadol:

Ľavý kolík bude VCC (5 VDC - červený na obrázku)

V strede bude signál napätia späť na joystick (biely so žltým zmenšením na obrázku)

Vpravo bude GND (na obrázkoch čierna).

Vodiče spájkované na kolíkoch záhlavia by mali byť dlhé asi 2 palce - to vám poskytne dostatok priestoru na vytvorenie spojenia v joysticku, nie však také dlhé, aby pri opätovnom zostavovaní obťažovali.

Na strane senzora SS495 budete chcieť potvrdiť postupnosť zapojenia vo svojom technickom liste. Ten môj používal nasledovné, pričom FLAT strana senzora smerujúca k vám smerovala nadol:

Vľavo: VCC (5 VDC)

Stred: GND

Vpravo: signál

Orientáciu nájdete na obrázkoch. Keď je snímač vyrobený, odporučil by som ho pripojiť k zdroju napätia/doske a skontrolovať, či sa výstup mení so zmenou magnetického poľa … keď som vyrobil svoj prvý snímač, nechal som na senzore vymeniť signálové a uzemňovacie vodiče a veľmi rýchlo sa veľmi zohrialo … Akýmsi zázrakom som zo senzora neuvoľnil magický dym. Nezabudnite skontrolovať, či sa snímač nezahrieva a či poskytuje očakávanú zmenu napätia so zmenou magnetického poľa.

Krok 4: Zostavte „hrnce“

So senzorom zapojeným do konektora a magnetickými stĺpikmi zapadajúcimi do základní je teraz možné zostaviť celú nádobu. Všetky podrobnosti o montáži nájdete v 3D modeli z kroku 1.

Najprv - slovo varovania - počas záverečného testovania a nastavenia joysticku som si všimol, že plyn musí mať v porovnaní s inými osami zníženú citlivosť, a ako taký musí byť snímač ďalej od magnetu ako na ostatných stĺpikoch.. V prípade, že potrebujete upraviť sklíčko alebo základňu, aby bol senzor dostatočne ďaleko, budete možno musieť počkať na zostavenie jedného konečného hrnca, až kým nedosiahnete nastavenie škrtiacej klapky. Nakoniec som úpravu vykonal tak, že som zo sklíčka odlepil plast, ale chvíľu to trvalo… bolo by jednoduchšie založiť vrecko, do ktorého vstupuje snímač, a urobiť ho hlbšie.

Ok, pokračovanie ….

Pri každom senzore a diapozitíve použite super lepidlo na upevnenie senzora na diapozitív, ako je to znázornené na 3D modeli. Zúžené časti senzora idú do vrecka, pričom plochá plocha senzora smeruje von k magnetu. Drôty idú hore a von z úplne plochej strany kĺzačky. Dbajte na to, aby snímač nevyčnieval za spodok posúvača alebo aby pri prevádzke prekážal prírube na stĺpiku magnetu.

Akonáhle lepidlo stuhne, je možné zostaviť zvyšok hrnca. Magnety môžu byť v tomto mieste inštalované do stĺpikov trochu náhodne - pomocou ihlových klieští ich pri inštalácii do joysticku neskôr počas konečných úprav otočíte. Ak sa ho chcete pokúsiť priblížiť, pomocou kompasu nájdite strany magnetu. Tu je to, čo potrebujete vedieť:

Sever na kompase ukazuje na stranu magnetu, ktorá bude dávať 0V signál zo snímača

Juh ukazuje na signál 5V

Otočením senzora v banke smerom k CCW (proti smeru hodinových ručičiek, pri pohľade z hornej časti hrnca) by sa malo znížiť napätie, takže senzor sa bude pohybovať smerom na sever, krútením CW by sa mal senzor pohybovať smerom k južnému pólu, čím sa napätie zvýši.

Keď sú v stĺpikoch nainštalované magnety, umiestnite stĺpik do základne a potom nasuňte sklíčko na základňu a pomocou skrutky č. 2 držte všetko pohromade. Skontrolujte bezplatnú, ale nie odfláknutú prevádzku, podľa potreby upravte.

Krok 5: Úpravy joysticku

Ak ich chcete odstrániť, pevná rovnomerná sila ich dostane von, ak sú držané v malých kovových sponách. Hrniec kormidla je držaný iba so samotnou zostavou držadla a nemal by bez problémov vyjsť.

Senzory Hallovho efektu vyžadujú na správnu funkciu plných 5 VDC, ale joystick dodáva do hrncov iba asi 4,2 V, takže budeme musieť veci trocha prepájať. Aby sme získali dostatok bodov pripojenia pre 5VDC a GND, potrebujeme prepojky z prichádzajúceho konektora USB. Vyberte dosku z joysticku, aby sa dala upravovať.

Ako napájací konektor/prepojku som použil niekoľko 4 -kolíkových konektorov z napájania počítača, okolo ktorého som mal položené. Všetko, čo vám poskytne minimálne 3 pripojenia pre kolíkový konektor, bude fungovať. Vodiče z konektora boli spájkované dohromady a na spoločný vodič, jeden vyrobený pre 5 VDC (červený) a GND (čierny), a tam, kde to bolo vhodné, sa použili zmršťovacie trubice. Tieto boli spájkované na spodok USB záhlavia na doske spolu s malým kondenzátorom 3,3uF (len pre prípad). Nebola som si istá potrebou čiapky, ale myslela som si, že to nemôže bolieť. Očividne buďte pri spájkovaní veľmi opatrní, aby ste nevytvorili spojenia, ktoré nemáte v úmysle.

Po pripojení napájania k doske je možné toto znova nainštalovať na joystick tak, že konektory odvediete od dosky smerom k strane joysticku, kde vstupuje hlavný kábel.

Ďalej budete musieť odstrániť lepidlo, ktoré zaisťuje 3 vodiče snímača kormidla (modré, čierne, hnedé) vychádzajúce z hornej časti. Opatrne odstráňte lepidlo a podľa potreby ho odstrihnite.

Z tohto konektora opatrne vyberte modré a hnedé vodiče z konektora. To sa dá dosiahnuť jemným páčením na prídržnej svorke pre každý kolík v konektore. Neskôr k týmto kolíkom pridáte predlžovacie vodiče, aby ste pre snímač vykonali pripojenia 5 VDC a GND.

Na ostatných 2 konektoroch základnej dosky vykonajte rovnaké kroky. Pri konektore, ktorý smeruje k 2 hrncom v blízkosti základne páčky (náklon páčky), vyberte červený a čierny vodič z konektora. Na konektore, ktorý smeruje k škrtiacej klapke a bočným tlačidlám, odstráňte červený a biely vodič (pre istotu ich vysledujte späť k plynu).

Krok 6: Vytvorte prepojovacie vodiče a zapojte napájanie

Aby som pripojil výkonové hlavičky ku konektorom napájajúcim senzory, vyrobil som 3 sady prepojok. Môžete použiť existujúce drôtové prepojovacie pole, ak ich máte … to sú v zásade všetky.

Každý drôt bol dlhý asi 6 palcov - upravte podľa vlastného uváženia. Potrebné sú 3 z každej farby (červená a čierna pre 5 VDC a GND). Spájkovacie kolíky z napájacieho konektora na každom konci a teplom zmrštiteľná trubica podľa potreby. držte všetko pohromade. Vložte kolíky do príslušných kolíkov konektorov, ktoré ste uvoľnili v predchádzajúcom kroku:

Kormidlo (twist):

Modrá - 5 VDC (červená prepojka, červená hlavička)

Hnedá - GND (čierna prepojka, čierna hlavička)

Plyn:

Červená - 5 VDC (červená prepojka, červená hlavička)

Biela - GND (čierna prepojka, čierna hlavička)

Stúpanie a vybočenie (náklon páčky):

Červená - 5 VDC (červená prepojka, červená hlavička)

Čierna - GND (čierna prepojka, čierna hlavička)

Druhý koniec prepojky zasuňte do príslušného napájacieho konektora.

Upraviť 7. mája 2020 - Ďalšie informácie nájdete v schéme zapojenia PDF.

Krok 7: Upravte puzdro škrtiacej klapky

Jedna trvalá úprava joysticku - z telesa škrtiacej klapky trčí zbytočný kus plastu, ktorý prekáža našim novým senzorom. Budete ho musieť odrezať v jednej rovine so zvyškom krytu.

Pred vybratím krytu škrtiacej klapky sa pokúste na vonkajšej strane označiť relatívnu polohu prevodového stupňa v puzdre k rukoväti škrtiacej klapky. Keď pohnete plynom, v určitom bode uvidíte, že na prevodovom stupni je značka označujúca východiskovú alebo referenčnú polohu. Akonáhle to zistíte, označte polohu rukoväti škrtiacej klapky značkou, aby ste vedeli, ako všetko zarovnať pri spätnom zostavovaní. Pred rozobratím si dajte na kontrolu trochu času.

Na obrázkoch vidíte, kde sa nachádza oblasť, z ktorej je potrebné vystúpiť. Práve som použil list píly a držal som ho v jednej rovine so zvyškom okraja krytu a odrezal som časť, ktorá mu mala prekážať. Po odstránení je možné nainštalovať hrniec škrtiacej klapky.

Pri inštalácii škrtiacej klapky znova nainštalujte kovovú svorku, ktorá drží nádobu v puzdre škrtiacej klapky, a uistite sa, že je zarážka. Potom zarovnajte prevodový stupeň a páčku plynu tak, ako boli, keď ste ich rozobrali, a všetko spolu priskrutkujte.

Krok 8: Nainštalujte a nastavte hrnce

Po inštalácii plynového hrnca budú ostatné 3 v zásade rovnaké. Hrnce v spodnej časti palice dostávajú kovové úchytky v stĺpiku, aby ich držali na mieste, a horné pre ovládanie kormidla nie. Pripojte každý snímač k príslušnému konektoru. Pripomenutie možného použitia uhlovej základne namiesto rovnej na hrnci v blízkosti ľavých tlačidiel, aby vodiče senzora nezasahovali do dosky - vyskúšajte a overte.

Po inštalácii všetkých 4 hrncov budete musieť nastaviť uhlovú citlivosť každej osi, ako aj stredový bod. Na to budete potrebovať joystick. Pokiaľ je to žiaduce, je to možné vykonať pripojením joysticku k akémukoľvek adaptéru USB nabíjačky, pretože všetko, čo skutočne potrebujeme, je napájanie senzorov. V opačnom prípade by malo byť pripojenie k počítaču v poriadku - uistite sa, že z akéhokoľvek dôvodu neskratujete 5 VDC na GND.

Toto sú ciele úpravy:

Stred osi: 2,3 VDC ± 0,1

Nízke napätie osi: 0,6 VDC ± 0,1 (os stúpania vytiahnutá späť k rukoväti škrtiacej klapky, os R-L zatlačená úplne doprava, otočenie rukoväte úplne doľava, plyn na plný „-“alebo 0%)

Vysoké napätie osi: 4,0 VDC ± 0,1 (os stúpania posunutá dopredu smerom od rukoväti plynu, os R-L zatlačená úplne doľava, kľučka sa otáča úplne vľavo, plyn na plný „+“alebo 100%)

V mojom testovaní to predstavovalo približne limity, v ktorých som bol schopný maximalizovať citlivosť joysticku. Zdá sa, že prechod signálu na 5 VDC alebo 0 VDC pre signál nefunguje … prestal reagovať na zmenu napätia pod asi 0,4 V a nad asi 4,5 V. Ďalej, keď som prvýkrát testoval systém s pôvodnými hrncami, 0,5 a 4,3 V boli extrémy, ktoré som pozoroval vo všetkých 4 obvodoch.

Pripojte multimetr k systému tak, že GND merača je pripojený k napájaciemu konektoru GND (čierny) a + svorka elektromera snímajúceho signál senzora (je možné ho čítať súbežne s akýmkoľvek pripojením k joysticku). Začnite posúvaním hrnca v strede jeho rozsahu. Kliešťami na ihly jemne krútte magnetom, kým napätie zo snímača nie je asi 2,5 V. Potom posuňte joystick alebo plyn na jednu zo zastávok a zistite, či je dosah snímača príliš vysoký alebo nízky. Ak sa snímač presunie do polohy vysokého napätia a nameraná hodnota prekročí 4,3 V, bude potrebné snímač posunúť mimo magnet. Ak je napätie vysoké a hodnota je menšia ako 4,1 V, presuňte snímač bližšie k magnetu. Upravte a opakujte testovanie v oboch smeroch, kým napätie nie je v rozsahu. Ak je jedna strana v dosahu, ale druhá strana je mimo rozsah, stred bude možno potrebné upraviť miernym pootočením magnetu, aby sa stredový bod posunul. Úprava bude iteračný proces a pravdepodobne mi trvalo asi hodinu, kým som všetky 4 hrnce upravil k svojej spokojnosti. Nastavenie kormidla je časovo najnáročnejšie, pretože zakaždým vyžaduje aspoň čiastočnú opätovnú montáž rukoväte, aby ste získali skutočný pocit z úpravy hrnca.

Po úprave, pred zmontovaním joysticku, odporúčam pripojiť joystick k počítaču a spustiť kalibráciu. To potvrdí, že všetky osi sa pohybujú v smere, ktorý zamýšľate, a že žiadna z nich nie je obrátená (magnetom otočeným o 180 ° od miesta, kde by mal byť).

Krok 9: Záverečná montáž a test

Po úprave hrnca dvakrát skontrolujte funkčnosť všetkých osí pomocou kalibrácie joysticku na počítači a uistite sa, že každý pohyb zodpovedá smeru, ktorým sa chcete vydať.

Akonáhle je všetko v poriadku, zalepte všetky drôty, aby sa pri skladaní vecí nepohybovali.

Pri inštalácii hlavného krytu, ktorý má dosku plynu a tlačidiel, dávajte pozor na káble vychádzajúce z ľavého bočného hrnca - na mojom joysticku drôty z tohto senzora trčali a zasahovali do dosky a ja som sa musel ohnúť. drôty snímača z cesty. Ako som už spomenul v úvode, keby som vedel, že sa to stane, možno by som tu namiesto toho použil uhlovú základňu, aj keď som to mohol nechať fungovať tak, ako to bolo.

Po konečnej montáži vykonajte konečnú kalibráciu a test! Užite si to!

Ak máte na čokoľvek otázky, pokojne zanechajte komentáre a ja vám na ne odpoviem, ako najlepšie budem vedieť, alebo nahrajte ďalšie obrázky.