Konverze senzoru Hallova efektu Logitech 3D Extreme Pro: 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Ovládání směrovky na mém joysticku zhaslo. Zkoušel jsem hrnce rozebrat a vyčistit, ale moc to nepomohlo. Začal jsem tedy hledat náhradní hrnce a narazil jsem na několik různých webových stránek z doby před několika lety, které odkazovaly na instalaci senzorů s Hallovým efektem místo hrnců. Vycítil jsem skvělý projektový nápad a rozhodl jsem se, že převodu udělám a zveřejním zde pokyny, aby to mohli udělat i ostatní. Tuto konverzi jsem navrhl tak, aby byla 100% snadno reverzibilní - nejsou potřeba žádné dráty, které je třeba řezat, a pouze 2 dráty, na které lze pájet hlavní deska pro napájení (a malé odstranění plastů kolem plynu, které není potřeba). Zbytek řezání a pájení je na samotných nových součástkách.

Při rozebírání joysticku si všimněte, jaké velikosti šroubů jdou do kterých otvorů, protože jsou použity 2 různé velikosti (alespoň na mé). Nezapomeňte si také poznamenat, které hrnce v joysticku mají kovové spony, které jim pomohou zůstat nainstalované. Budete je muset nainstalovat s novými hrnci, aby držely na svém místě.

Zásoby:

• Joystick Logitech 3D Extreme Pro (funguje s výjimkou hrnců)
• SS495 Senzory Hallova jevu x 4
• Diametrálně magnetizované tyčové magnety (0,1875 palce x 0,375 palce) x 4
• Šroub do plechu č. 2 s kulatou hlavou, 3/16 palce dlouhý x 5
• 3D tištěné komponenty (viz níže)
• Rozmanitý propojovací drát
• Různé smršťovací bužírky
• Páječka
• Pájka
• Různé elektrické konektory

Krok 1: Objednávka a tisk materiálů pro novou sestavu „hrnce“

V závislosti na tom, kde získáte materiály, může mít některá delší dodací lhůtu. Dostal jsem SS495 z eBay asi za 6 $, ale oni poslali z Číny, takže asi 4 týdny dorazili. Magnety, které jsem použil, jsou D36DIA od K&J Magnetics (asi 0,65 dolaru plus poštovné). Jsou 3/16 "průměr x 3/8" dlouhý, stupeň N42. Podobný magnet od jakéhokoli srovnatelného dodavatele by měl přinést podobné výsledky, i když pokud má jinou sílu, může to ovlivnit celkovou odezvu SS495 jako funkci vzdálenosti od magnetu.

Zbytek kusů bude muset být vytištěn 3D. Minimálně budete potřebovat:

• 4 x magnetické sloupky
• 3 x rovné základny
• 1 x šikmá základna (POZNÁMKA: Vytvořte alespoň 2 z těchto … viz níže)
• 4 x Slide Mounts

Důrazně doporučuji tisknout doplňky magnetických sloupků a pravděpodobně alespoň 1-2 náhradní díly pro každý kus, v případě, že se z nějakého důvodu zlomí. Soubor STEP i soubor projektu Autodesk Fusion 360 jsou k dispozici ke stažení. Fusion 360 lze stáhnout a licencovat zdarma po dobu 1 roku, pokud si vytvoříte účet fandy. Je to velmi silný kus softwaru. Můj šéf v práci má v suterénu vlastní továrnu na výrobu 3D tiskáren, takže mi všechny tyto kousky laskavě vytiskl. Použil kopolyesterové vlákno Colorfabb nGen s 80% výplní o tloušťce vrstvy 0,10 mm.

Další poznámka: Hrnec, který jde měřit výšku v blízkosti desky pro tlačítka na levé straně joysticku, může fungovat lépe jako šikmá základna místo rovné. Postavil jsem svůj joystick s rovnou základnou, ale konečná montáž byla velmi těsná a já jsem musel ohýbat dráty pro ten hrnec víc, než jsem chtěl dát všechno dohromady… možná budete chtít experimentovat na tomto a mít alespoň možnosti.

Krok 2: Polské a přizpůsobené tištěné kusy

3D vytištěné kusy, jak byly navrženy a pravděpodobně budou vytištěny, budou docházet k interferencím a pravděpodobně dojde k otřepům a vadám při tisku. Konkrétně je otvor pro magnet, aby se vešel na sloupek, vytištěn poddimenzovaný, takže dojde k určitému rušení, které by udrželo magnet na místě. Kromě toho má otvor 7 mm v základnách přesně stejnou velikost jako 7 mm vnější průměr magnetického sloupku, takže otvor v základnách bude nutné opatrně zvětšovat, dokud nebude mít správnou velikost.

Pro magnetický sloupek pořiďte vrták 3/16 "a OPATRNĚ vyvrtejte do otvoru, kam půjde magnet. Vrtejte pomalu a zastavte, jakmile špička vrtáku narazí na dno zúženého otvoru - pokračování může být odstraněno materiál, který drží horní část sloupku na dně. Nevrtejte dlouho, jen tak dlouho, aby se otvor vyčistil, aby do něj magnet zatlačil. Budete chtít těsné uchycení, takže ne Neprovádějte vrtání a odstraňování materiálu ze stěn sloupku, jakmile magnet zasáhne dovnitř. Nedoporučoval bych to ani v případě, že je plast příliš studený, protože se nemusí správně ohnout a může se okamžitě zvětšit - pokud se plast ohne, pomůže to otvor zůstává těsně pod nominální velikostí 3/16 ". Budete muset experimentovat, a proto jste vytiskli další kousky:-)

Jakmile se magnet dostane do sloupku, použil jsem nástroj se zahloubením k vyčištění zkosení v horní části sloupku, aby pomohl vést magnet na místo. Možná budete chtít střídat vrták a tento nástroj pro zahloubení, aby se magnet čistě dostal dovnitř.

S dobře zapadajícím sloupkem a magnetem je třeba vyčistit základní otvory. Hladkým koncem vrtáku vhodné velikosti s brusným papírem (zrnitost asi 100 nebo 120) omotaným kolem konce SMOOTH vyčistěte vnitřek 7 mm otvoru v základně. Pokračujte, dokud se sloupek jen nevklouzne po straně otvoru a přiměřeně volně se neotáčí. I tady budete chtít dávat pozor, protože nechcete mít velkou hru mezi základnou a sloupkem.

Při montáži sloupku do základny znovu zkontrolujte, zda 9 mm příruba na magnetickém sloupku přesně zapadá do odpovídající drážky v základně, a v případě potřeby pískujte vnější část příruby sloupku. Udělal jsem to tak, že jsem přitlačil sloupek na hladký konec 3/16 vrtáku a vložil jej do svého vrtáku (konec vrtáku do sklíčidla) a přejížděl přírubou po smirkovém papíru, dokud příruba nezapadne drážku čistě.

Nakonec je pomocí sloupkového a základového kování namažte nanesením grafitu na kontaktní plochy tužkou. Nakreslete všechny spárované povrchy, abyste zanechali velkorysou vrstvu grafitu, což mu pomůže pracovat mnohem plynuleji. Podle potřeby obrouste/očistěte povrchy a znovu naneste grafit, aby byl provoz hladký.

Krok 3: Vyrobte senzor

Joystick se ke svým vystupujícím potům připojuje pomocí samičích 3kolíkových konektorů na rozteči 0,100 . To znamená, že k výrobě konektorů můžeme použít běžné kolíkové kolíky, s určitými úpravami.

Chtěl jsem se ujistit, že nebudu vkládat kolíky zpět do konektoru, a tak jsem odřízl kus plastu, který jsem mohl přilepit na základnu kolíkového kolíku, aby se vytvořila záložka klíče. Plast pocházel z dětské lékařské lžičky Walgreens a já jsem jej nařezal na cínové nůžky a nůžky na drát, abych dostal správnou velikost. Pak jsem použil super lepidlo k připevnění plastových úchytů k základně kolíku záhlaví, abych vytvořil konektor. Hotový konektor se do konektoru joysticku zasune pouze jedním způsobem. Jsem si jistý, že pokud chcete, můžete si je také vytisknout.

Když jsou připraveny záhlaví kolíků, musíme začít pájet dráty. Použil jsem drát 28AWG, aby byl flexibilní a doufejme, že vše zapadne do malého rozteče pinů na senzoru. V mém joysticku se všechny 3 konektory řídily stejným vzorem - tuto konfiguraci budete chtít ověřit ve svém, protože v mnoha verzích tohoto joysticku mohou existovat rozdíly. S plastovým jazýčkem směrem od vás a kolíky dolů:

Levý pin bude VCC (5 VDC - červený na obrázku)

Uprostřed bude napěťový signál zpět na joystick (bílý se žlutým zmenšením na obrázku)

Vpravo bude GND (na obrázcích černý).

Dráty připájené na kolíky záhlaví by měly být asi 2 dlouhé - to vám poskytne dostatečný prostor pro připojení v joysticku, ale ne tak dlouhé, aby se staly obtěžováním při opětovné montáži.

Na straně senzoru SS495 budete chtít potvrdit sekvenci zapojení v datovém listu. Můj použil následující, přičemž FLAT strana senzoru směřující k vám směřuje dolů:

Vlevo: VCC (5 VDC)

Střed: GND

Vpravo: Signál

Orientaci viz obrázky. Když byl senzor vyroben, doporučil bych jej připojit ke zdroji napětí/prkénku a zkontrolovat, zda se výstup mění se změnou magnetického pole … když jsem vyrobil svůj první senzor, nechal jsem na senzoru vyměnit signální a zemnící vodiče a velmi rychle se velmi oteplilo … Nějakým zázrakem jsem kouzelný kouř ze senzoru neuvolnil. Nezapomeňte zkontrolovat, zda se snímač nezahřívá a poskytuje očekávanou změnu napětí se změnou magnetického pole.

Krok 4: Sestavte „hrnce“

S čidlem připojeným ke konektoru a magnetickými sloupky zapadajícími do základen lze nyní sestavit celý hrnec. Úplný detail sestavy najdete ve 3D modelu z kroku 1.

Nejprve - slovo varování - během závěrečného testování a nastavení joysticku jsem si všiml, že plyn musí mít sníženou citlivost ve srovnání s ostatními osami a jako takový musí být senzor dále od magnetu než na ostatních sloupcích. Možná budete chtít počkat na sestavení jednoho finálního potu, dokud nedostanete nastavení plynu, v případě, že potřebujete upravit sklíčko nebo základnu, aby bylo čidlo dostatečně daleko. Nakonec jsem provedl úpravu tím, že jsem ze sklíčka odlepil plast, ale chvíli to trvalo… bylo by snazší zapsat kapsu, do které vstupuje senzor, a prohloubit ji.

Dobře, pokračujeme ….

U každého senzoru a sklíčka použijte super lepidlo k upevnění senzoru na sklíčko, jak ukazuje 3D model. Zúžené části senzoru jdou do kapsy, přičemž plocha senzoru směřuje ven směrem k magnetu. Dráty vedou nahoru a ven z úplně ploché strany skluzavky. Ujistěte se, že senzor nevyčnívá za spodní část sklíčka, nebo že bude při provozu zasahovat do příruby na magnetickém sloupku.

Jakmile lepidlo ztuhne, lze zbytek hrnce sestavit. Magnety lze v tomto místě instalovat do sloupků poněkud náhodně - při jejich pozdějším nastavování v joysticku je budete později otáčet pomocí kleští s jehlovým nosem. Chcete -li to zkusit přiblížit, použijte kompas a najděte strany magnetu. Zde je to, co potřebujete vědět:

Sever na kompasu ukazuje na stranu magnetu, která bude dávat signál 0V ze snímače

Jih směřuje k signálu 5V

Otočením senzoru v hrnci směrem k CCW (proti směru hodinových ručiček, při pohledu z horní části hrnce) by mělo dojít ke snížení napětí, takže senzor se bude pohybovat směrem k severu, kroucení CW by mělo pohybovat senzorem směrem k jižnímu pólu, čímž se napětí zvyšuje.

Když jsou ve sloupcích nainstalovány magnety, umístěte sloupek do základny a poté nasuňte sklíčko na základnu a nainstalujte šroub č. 2, aby vše drželo pohromadě. Zkontrolujte bezplatný, ale ne nedbalý provoz, upravte podle potřeby.

Krok 5: Úpravy joysticku

Chcete -li hrnce vyjmout, pevná stabilní síla je dostane ven, pokud jsou drženy malými kovovými sponami. Kormidlo je drženo pouze se samotnou sestavou rukojeti a mělo by vyjít bez problémů.

Senzory s Hallovým efektem vyžadují pro správnou funkci plných 5 V DC, ale joystick dodává do hrnce pouze asi 4,2 V, takže budeme muset věci trochu přepojit. Abychom získali dostatek připojovacích bodů pro 5VDC a GND, potřebujeme propojky z příchozího USB konektoru. Vyjměte desku z joysticku, aby ji bylo možné upravit.

Pro napájecí konektor/propojku jsem použil nějaké staré 4pinové konektory z napájecího zdroje počítače, který jsem měl kolem. Všechno, co vám poskytne minimálně 3 připojení pro záhlaví pinů, bude fungovat. Vodiče z konektoru byly pájeny dohromady a na společný vodič, jeden vyrobený pro 5VDC (červený) a GND (černý), a tam, kde to bylo vhodné, byly použity smršťovací bužírky. Ty byly připájeny na spodní část USB konektoru na desce spolu s malým kondenzátorem 3,3uF (jen pro případ). Nebyl jsem si jistý potřebou čepice, ale myslel jsem si, že to nemůže bolet. Očividně buďte při pájení velmi opatrní, abyste se ujistili, že nevytváříte spojení, která nemáte v úmyslu.

Když je k desce připojeno napájení, lze ji znovu nainstalovat na joystick, přičemž konektory vedou od desky směrem ke straně joysticku, kde vstupuje hlavní kabel.

Dále budete muset odstranit lepidlo zajišťující 3 vodiče snímače kormidla (modré, černé, hnědé) vycházející z horní části. Opatrně stáhněte lepidlo a podle potřeby nařežte, aby se uvolnilo.

Z tohoto konektoru opatrně vyjměte modré a hnědé vodiče z konektoru. To lze provést jemným páčením na přídržné svorce pro každý kolík v konektoru. Později k těmto kolíkům přidáte prodlužovací vodiče pro připojení 5 V DC a GND senzoru.

Na dalších 2 konektorech základní desky proveďte stejné kroky. U konektoru směřujícího ke 2 nádobám poblíž základny páčky (náklon páčky) odstraňte červený a černý vodič z konektoru. Na konektoru směřujícím k plynu a bočním tlačítkům odstraňte červený a bílý vodič (pro jistotu je vysledujte zpět na plyn).

Krok 6: Vytvořte propojovací vodiče a proveďte připojení napájení

Abych připojil napájecí konektory ke konektorům napájejícím senzory, vytvořil jsem 3 sady propojek. Pokud je máte, můžete použít stávající dráty…. To jsou v podstatě všechny.

Každý vodič byl dlouhý asi 6 palců - upravte, jak uznáte za vhodné. Potřebné jsou 3 z každé barvy (červená a černá pro 5 VDC a GND). Pájecí kolíky z napájecího konektoru na každém konci a smršťovací trubice podle potřeby pomáhají držte vše pohromadě. Vložte kolíky do příslušných kolíků konektorů, které jste uvolnili v předchozím kroku:

Kormidlo (twist):

Modrá - 5 VDC (červená propojka, červená hlavička)

Hnědá - GND (černý můstek, černé záhlaví)

Škrticí klapka:

Červená - 5 VDC (červená propojka, červená hlavička)

Bílá - GND (černý můstek, černé záhlaví)

Pitch and Yaw (stick tilt):

Červená - 5 VDC (červená propojka, červená hlavička)

Černá - GND (černý můstek, černé záhlaví)

Druhý konec propojky zasuňte do příslušného napájecího konektoru.

Upravit 7. května 2020 - Další informace najdete v PDF schématu zapojení.

Krok 7: Upravte pouzdro škrticí klapky

Jedna trvalá úprava joysticku - z pouzdra škrticí klapky trčí zbytečný kus plastu, který překáží našim novým senzorům. Budete jej muset zarovnat se zbytkem pouzdra.

Před odstraněním skříně škrticí klapky se pokuste na vnější straně označit relativní polohu převodu v tělese k rukojeti škrticí klapky. Když pohnete plynem, v určitém okamžiku uvidíte na ozubeném kole značku označující počáteční nebo referenční polohu. Když to zjistíte, označte polohu rukojeti škrticí klapky značkou, abyste věděli, jak vše zarovnat při zpětném sestavování. Před rozebráním si určitě udělejte nějaký čas na kontrolu.

Na obrázcích vidíte, kde je oblast, kde je třeba vystoupit. Právě jsem použil pilový kotouč a držel jej v jedné rovině se zbytkem okraje pouzdra a odřízl část, která měla stát v cestě. Když je to odstraněno, může být nainstalován hrnec škrticí klapky.

Při instalaci škrticí klapky se ujistěte, že jste znovu nainstalovali kovovou sponu, která drží nádobu v tělese škrticí klapky, a ujistěte se, že je zarážka. Poté zarovnejte převodovku a rukojeť plynu tak, jak byly, když jste je rozebrali, a vše sešroubujte.

Krok 8: Nainstalujte a upravte hrnce

Po instalaci škrticí klapky budou ostatní 3 v zásadě stejné. Hrnce v základně tyče dostanou kovové příchytky ve sloupku, aby je udržely na místě, a horní pro ovládání kormidla ne. Připojte každý senzor k příslušnému konektoru. Připomínka eventuálního použití úhlové základny místo rovné na hrnečku poblíž levých tlačítek, aby vodiče senzoru nerušily desku - vyzkoušejte a ověřte.

Po instalaci všech 4 hrnců budete muset upravit úhlovou citlivost každé osy i středového bodu. K tomu budete muset použít joystick. Pokud je to upřednostňováno, lze to provést připojením joysticku k libovolnému adaptéru USB nabíječky, protože vše, co opravdu potřebujeme, je napájení senzorů. V opačném případě by mělo být připojení k počítači v pořádku - ujistěte se, že z jakéhokoli důvodu nezkratujete 5VDC na GND.

Toto jsou cíle pro úpravu:

Střed osy: 2,3 VDC ± 0,1

Nízké napětí osy: 0,6 VDC ± 0,1 (osa stoupání zatažena směrem k rukojeti plynu, osa R-L zatlačena zcela doprava, otočení rukojeti zcela doleva, plyn na plný "-" nebo 0%)

Napětí osy vysoké: 4,0 V ss ± 0,1 (osa stoupání tlačena dopředu směrem od rukojeti plynu, osa R-L tlačena zcela doleva, otočení rukojeti zcela vlevo, plyn na plný „+“nebo 100%)

V mém testování to představovalo přibližně limity, kde jsem byl schopen maximalizovat citlivost joysticku. Zdálo se, že když vezmeme signál až na 5 V DC nebo 0 V DC, signál nefunguje … přestal reagovat na změnu napětí pod asi 0,4 V a nad asi 4,5 V. Dále, když jsem poprvé testoval systém s původními hrnce „0,5 a 4,3 V byly extrémy, které jsem pozoroval ve všech 4 obvodech.

Připojte multimetr k systému, přičemž GND měřiče je připojeno k napájecímu konektoru GND (černý) a + svorka měřiče načítá signál ze snímače (lze jej číst paralelně s jakýmkoli připojením k joysticku). Začněte skluzem hrnce uprostřed jeho dosahu. Pomocí jehelních kleští jemně otáčejte magnetem, dokud napětí ze senzoru nedosáhne přibližně 2,5 V. Poté přesuňte joystick nebo plyn na jednu ze zastávek a zjistěte, zda je dosah senzoru příliš vysoký nebo příliš nízký. Pokud se přemístí do polohy vysokého napětí a naměřená hodnota překročí 4,3 V, bude nutné snímač vzdálit od magnetu. Pokud je napětí vysoké a hodnota je nižší než 4,1 V, posuňte snímač blíže k magnetu. Upravte a opakujte testování v obou směrech, dokud nebude napětí v rozsahu. Pokud je jedna strana v dosahu, ale druhá strana je mimo rozsah, může být nutné střed upravit mírným pootočením magnetu, aby se střed posunul. Úprava bude iterační proces a pravděpodobně mi trvalo asi hodinu, než jsem všechny 4 hrnce upravil k mé spokojenosti. Nastavení kormidla je časově nejnáročnější, protože vyžaduje alespoň částečné opětovné sestavení rukojeti pokaždé, abyste získali skutečný pocit z úpravy hrnce.

Po nastavení, před opětovným smontováním joysticku, doporučuji připojit joystick k počítači a spustit kalibraci. Tím potvrdíte, že se všechny osy pohybují ve směru, který zamýšlíte, a že žádná z nich není obrácena (magnet otočený o 180 stupňů od místa, kde by měl být).

Krok 9: Konečná zpětná montáž a test

Po nastavení hrnce dvakrát zkontrolujte funkčnost všech os pomocí kalibrace joysticku na počítači a ujistěte se, že každý pohyb odpovídá směru, kterým se chcete vydat.

Jakmile bude vše v pořádku, sepněte všechny vodiče páskou, aby se při skládání věcí nepohybovaly.

Když instalujete hlavní kryt s deskou plynu a tlačítek, sledujte dráty vycházející z levého bočního hrnce - na mém joysticku trčely dráty z tohoto senzoru a zasahovaly do desky a já jsem se musel ohnout dráty senzoru stranou. Jak jsem zmínil v úvodu, kdybych věděl, že se to stane, možná bych místo toho použil úhlovou základnu, i když jsem to dokázal uvést do normálního stavu.

Po finální montáži proveďte finální kalibraci a vyzkoušejte! Užívat si!

Pokud máte na cokoli dotazy, neváhejte zanechat komentáře a já je zodpovím, jak nejlépe umím, nebo nahrajte další obrázky.