Conversione del sensore ad effetto Hall Logitech 3D Extreme Pro: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Il controllo del timone sul mio joystick si stava spegnendo. Ho provato a smontare le pentole e a pulirle, ma non è servito a niente. Così ho iniziato a cercare pentole sostitutive e mi sono imbattuto in alcuni siti Web diversi di diversi anni fa che si riferivano all'installazione di sensori ad effetto hall invece dei vasi. Percependo un'ottima idea di progetto, ho deciso di eseguire la conversione e pubblicare le istruzioni qui in modo che altri possano fare lo stesso. Ho progettato questa conversione in modo che fosse facilmente reversibile al 100%: non ci sono fili da tagliare e solo 2 fili da saldare la scheda principale per l'alimentazione (e una piccola rimozione di plastica intorno all'acceleratore che non è necessaria). Il resto del taglio e della saldatura è sui nuovi componenti stessi.

Quando si smonta il joystick, prendere nota delle dimensioni delle viti da inserire in quali fori, poiché vengono utilizzate 2 diverse dimensioni (almeno sul mio). Assicurati anche di prendere nota di quali pentole nel joystick hanno le clip metalliche per aiutarle a rimanere installate. Dovrai installarli con i nuovi vasi per tenerli in posizione.

Forniture:

• Joystick Logitech 3D Extreme Pro (funzionante ad eccezione dei potenziometri)
• SS495 Sensori ad effetto Hall x 4
• Magneti ad asta magnetizzati diametralmente (0,1875" x 0,375") x 4
• #2 Vite per lamiera a testa tonda, lunghezza 3/16" x 5
• Componenti stampati in 3D (vedi sotto)
• Cavo di collegamento assortito
• Guaine termorestringenti assortite
• Saldatore
• Saldare
• Connettori elettrici assortiti

Passaggio 1: Ordine e stampa dei materiali per il nuovo assemblaggio "vaso"

A seconda di dove si ottengono i materiali, alcuni potrebbero avere tempi di consegna più lunghi. Ho preso gli SS495 da eBay per circa $ 6, ma sono stati spediti dalla Cina, quindi circa 4 settimane per arrivare. I magneti che ho usato sono D36DIA di K&J Magnetics (circa $ 0,65 l'uno, più spese di spedizione). Sono 3/16" di diametro x 3/8" di lunghezza, grado N42. Un magnete simile di qualsiasi fornitore comparabile dovrebbe produrre risultati simili, anche se se ha una forza diversa, ciò potrebbe influenzare la risposta complessiva degli SS495 in funzione della distanza dal magnete.

Il resto dei pezzi dovrà essere stampato in 3D. Avrai bisogno come minimo di:

• 4 x messaggi magnetici
• 3 x basi diritte
• 1 x base ad angolo (NOTA: creane almeno 2 … vedi sotto)
• 4 x supporti per diapositive del sensore

Consiglio vivamente di stampare gli extra dei perni magnetici e probabilmente almeno 1-2 pezzi di ricambio per ogni pezzo, nel caso si rompano per qualche motivo. Sia il file STEP che il file di progetto di Autodesk Fusion 360 sono disponibili per il download. Fusion 360 può essere scaricato e concesso in licenza gratuitamente per 1 anno se si crea un account per hobbisti. È un software molto potente. Il mio capo al lavoro ha la sua fabbrica di produzione di stampanti 3D che sta uscendo dal suo seminterrato, quindi ha gentilmente stampato tutti questi pezzi per me. Ha usato il filamento di copoliestere Colorfabb nGen con un riempimento dell'80% su uno spessore dello strato di 0,10 mm.

Altra nota: il piatto che va a misurare il passo vicino alla scacchiera per i pulsanti sul lato sinistro del joystick potrebbe funzionare meglio come base angolata anziché dritta. Ho costruito il mio joystick con una base dritta, ma l'assemblaggio finale è stato molto stretto e ho dovuto piegare i fili per quel vaso più di quanto volessi per rimettere tutto insieme… potresti voler sperimentare su questo e almeno avere delle opzioni.

Passaggio 2: lucidare e adattare i pezzi stampati

I pezzi stampati in 3D come progettati e probabilmente stampati avranno alcune interferenze e probabilmente ci saranno sbavature e difetti di stampa. In particolare, il foro per il magnete da inserire sul palo è stampato sottodimensionato, quindi ci sarà qualche interferenza per tenere il magnete in posizione. Inoltre, il foro da 7 mm nelle basi ha esattamente le stesse dimensioni del diametro esterno di 7 mm del perno magnetico, quindi il foro nelle basi dovrà essere allargato con attenzione fino a raggiungere la dimensione corretta.

Per il palo del magnete, prendi una punta da trapano da 3/16" e trapanare ATTENTAMENTE nel foro dove andrà il magnete. Forare lentamente e fermarsi una volta che la punta della punta colpisce il fondo del foro conico - continuando potrebbe rimuovere il materiale che tiene la parte superiore del palo sul fondo. Non forare a lungo, solo il tempo necessario per pulire il foro in modo che il magnete possa premervi dentro. Avrai bisogno di una vestibilità aderente, quindi non t continuare a forare e rimuovere materiale dalle pareti del palo una volta inserito il magnete. Inoltre, non consiglierei di farlo se la plastica è troppo fredda, poiché potrebbe non flettersi correttamente e potrebbe diventare immediatamente grande - se la plastica si flette sarà d'aiuto il foro rimane appena sotto i 3/16 "di dimensione nominale. Dovrai sperimentare, motivo per cui hai stampato pezzi extra:-)

Una volta che il magnete è entrato nel palo, ho usato uno strumento di svasatura per pulire lo smusso nella parte superiore del palo per aiutare a guidare il magnete in posizione. Potresti voler alternare la punta del trapano e questo strumento di svasatura per ottenere il magnete in modo pulito.

Con il palo e il magnete che si adattano bene, i fori della base devono essere puliti. Con l'estremità liscia di una punta da trapano di dimensioni adeguate con carta vetrata (circa 100 o 120 grana) avvolta attorno all'estremità LISCIA, pulire l'interno del foro da 7 mm nella base. Continua fino a quando il palo non scivola all'interno del foro e ruota ragionevolmente liberamente. Dovrai fare attenzione anche qui, poiché non vuoi molto gioco tra la base e il palo.

Con il palo che si inserisce nella base, ricontrollare che la flangia da 9 mm sul palo del magnete si inserisca perfettamente nella scanalatura corrispondente nella base e, se necessario, carteggiare l'esterno della flangia del palo. L'ho fatto premendo il palo sull'estremità liscia della punta da 3/16 e inserendolo nel mio trapano (perforando l'estremità della punta nel mandrino) e facendo scorrere la flangia su carta vetrata, finché la flangia non si inserisce la scanalatura in modo pulito.

Infine, con il raccordo del montante e della base, lubrificarli mettendo della grafite sulle superfici di contatto con una matita. Disegna su tutte le superfici di accoppiamento per lasciare un generoso strato di grafite e questo lo aiuterà a funzionare in modo molto più fluido. Carteggiare/pulire le superfici secondo necessità e riapplicare la grafite per ottenere un funzionamento regolare.

Passaggio 3: crea il sensore

Il joystick si collega ai suoi potenziometri in uscita con connettori femmina a 3 pin su un passo di 0,100 . Ciò significa che possiamo usare pin di intestazione comuni per realizzare i connettori, con alcune modifiche.

Volevo assicurarmi di non inserire i pin all'indietro nel connettore, quindi ho tagliato un pezzo di plastica da incollare sulla base del pin dell'intestazione per creare una linguetta per la chiave. La plastica proveniva da un cucchiaio della medicina per bambini Walgreens e l'ho tagliata a misura con un cesoie di latta e un tronchesino per ottenere la giusta dimensione. Ho quindi usato la colla super per attaccare le linguette di plastica alla base del pin dell'intestazione per realizzare il connettore. Il connettore finito si inserirà solo in un modo nel connettore del joystick. Sono sicuro che potresti stampare anche questi se volessi.

Con le intestazioni dei pin pronte, ora dobbiamo iniziare a saldare i fili. Ho usato un cavo 28AWG per mantenerlo flessibile e, si spera, che tutto si adattasse alla piccola spaziatura dei pin sul sensore. Nel mio joystick, tutti e 3 i connettori hanno seguito lo stesso schema: ti consigliamo di verificare questa configurazione nel tuo, poiché potrebbero esserci variazioni rispetto alle molte versioni di questo joystick. Con la linguetta di plastica rivolta LONTANO da te e fissa:

Il pin sinistro sarà VCC (5 VDC - Rosso nella foto)

Al centro sarà il segnale di tensione al joystick (bianco con restringimento giallo nell'immagine)

A destra sarà GND (Nero nelle immagini).

I fili saldati sui pin dell'intestazione dovrebbero essere lunghi circa 2 - questo ti darà abbastanza spazio per effettuare la connessione nel joystick ma non così a lungo da diventare un fastidio al rimontaggio.

Sul lato del sensore SS495, ti consigliamo di confermare la sequenza di cablaggio sul tuo foglio dati. Il mio ha usato quanto segue con il lato PIATTO del sensore rivolto verso il basso:

Sinistra: VCC (5 VDC)

Medio: GND

A destra: segnale

Vedere le immagini per l'orientamento. Con il sensore realizzato, consiglierei di collegarlo a una fonte di tensione/breadboard e di verificare che l'uscita cambi con il cambiamento del campo magnetico … quando ho realizzato il mio primo sensore, ho scambiato i fili del segnale e di massa sul sensore e è diventato molto caldo molto velocemente… Per un miracolo non ho rilasciato il fumo magico dal sensore. Assicurati di controllare che il sensore non si riscaldi e fornisca la variazione di tensione prevista con la variazione del campo magnetico.

Passaggio 4: assemblare i "vasi"

Con il sensore collegato al connettore e i perni magnetici inseriti nelle basi, ora è possibile assemblare il vaso completo. Vedere il modello 3D dal passaggio 1 per i dettagli completi dell'assemblaggio.

Innanzitutto - un avvertimento - durante il test finale e la configurazione del joystick, ho notato che l'acceleratore deve avere una sensibilità ridotta rispetto agli altri assi, e quindi il sensore doveva essere più lontano dal magnete rispetto agli altri posti. Potresti voler aspettare di assemblare un vaso finale fino a quando non ottieni la configurazione dell'acceleratore nel caso in cui sia necessario modificare la slitta o la base per consentire al sensore di essere abbastanza lontano. Ho finito per effettuare la regolazione archiviando la plastica dalla diapositiva, ma ci è voluto un po' di tempo… sarebbe stato più facile limare la tasca in cui entra il sensore e renderla più profonda.

Ok, continuando…..

Con ogni sensore e diapositiva, usa la colla super per montare il sensore nella diapositiva, come mostrato nel modello 3D. Le porzioni rastremate del sensore vanno nella tasca, con la parte piatta del sensore rivolta verso l'esterno verso il magnete. I fili salgono ed escono dal lato completamente piatto della slitta. Assicurati che il sensore non sporga oltre il fondo della slitta, o ciò interferirà con la flangia sul palo del magnete quando è in funzione.

Una volta che la colla si è indurita, il resto del vaso può essere assemblato. I magneti possono essere installati nei montanti in modo un po' casuale a questo punto - utilizzerai una pinza ad ago per ruotarli quando installati nel joystick in seguito durante le regolazioni finali. Se vuoi provare ad avvicinarti, usa una bussola per trovare i lati del magnete. Ecco cosa devi sapere:

Il nord sulla bussola punta al lato del magnete che darà un segnale 0V dal sensore

Il sud punta verso il segnale 5V

Ruotando il sensore nel potenziometro in senso antiorario (in senso antiorario, visto dalla parte superiore del potenziometro) dovrebbe diminuire la tensione, quindi il sensore si sposterà verso nord, ruotando in senso orario il sensore dovrebbe spostare il sensore verso il polo sud, aumentando il voltaggio.

Con i magneti installati nei montanti, posiziona il montante nella base, quindi metti la diapositiva sopra la base e installa la vite n. 2 per tenere tutto insieme. Verificare il funzionamento gratuito, ma non sciatto, regolare secondo necessità.

Passaggio 5: modifiche al joystick

Per rimuovere i vasi, una forza costante e costante li farà uscire se vengono trattenuti con le piccole clip di metallo. Il potenziometro del timone viene trattenuto solo con il gruppo maniglia stesso e dovrebbe uscire senza problemi.

I sensori ad effetto hall richiedono 5 V CC per funzionare correttamente, ma il joystick fornisce solo circa 4,2 V ai potenziometri, quindi dovremo ricablare un po' le cose. Per ottenere abbastanza punti di connessione per 5VDC e GND, abbiamo bisogno di ponticelli dal connettore USB in ingresso. Rimuovere la scheda dal joystick in modo che possa essere modificata.

Per l'intestazione/jumper di alimentazione, ho usato alcuni vecchi connettori a 4 pin da un alimentatore per computer che avevo in giro. Tutto ciò che ti darà un minimo di 3 connessioni per un'intestazione pin funzionerà. I fili del connettore sono stati saldati insieme ea un filo comune, uno realizzato per 5VDC (rosso) e GND (nero), e dove appropriato è stato applicato un tubo termorestringente. Questi sono stati saldati sul fondo dell'intestazione USB sulla scheda insieme a un piccolo condensatore da 3.3uF (per ogni evenienza). Non ero sicuro della necessità del berretto, ma ho pensato che non potesse far male. Ovviamente fai molta attenzione durante la saldatura per assicurarti di non fare collegamenti non previsti.

Una volta effettuato il collegamento dell'alimentazione alla scheda, questa può essere reinstallata nel joystick, allontanando i connettori dalla scheda verso il lato del joystick in cui entra il cavo principale.

Successivamente sarà necessario rimuovere la colla che fissa i 3 fili del sensore del timone (blu, nero, marrone) che escono dalla sezione superiore. Rimuovere con cautela la colla e tagliare secondo necessità per liberarla.

Da questo connettore, rimuovere con attenzione i fili blu e marrone dal connettore. Questo può essere fatto facendo leva delicatamente sulla clip di fissaggio per ciascun pin del connettore. Successivamente si aggiungeranno cavi di prolunga a questi pin per effettuare le connessioni 5 VDC e GND per il sensore.

Sugli altri 2 connettori per la scheda principale, eseguire gli stessi passaggi. Per il connettore che va ai 2 potenziometri vicino alla base dello stick (stick tilt), rimuovere i fili Rosso e Nero dal connettore. Sul connettore che va all'acceleratore e ai pulsanti laterali, rimuovere i fili rosso e bianco (riportarli all'acceleratore per essere sicuri).

Passaggio 6: creare cavi di collegamento e collegamenti di alimentazione

Per collegare i connettori di alimentazione ai connettori che alimentano i sensori, ho realizzato 3 set di ponticelli. Puoi usare i fili della breadboard esistenti se li hai….questo è fondamentalmente tutto questo.

Ogni filo era lungo circa 6 - regolalo come meglio credi. Sono necessari 3 di ogni colore (rosso e nero per 5 VDC e GND). Saldare i pin dalla fornitura dell'intestazione del pin su ciascuna estremità e il tubo termoretraibile se necessario per aiutare tenere tutto insieme. Inserire i pin negli appositi pin del connettore che hai liberato nel passaggio precedente:

Timone (torsione):

Blu - 5 VDC (ponticello rosso, intestazione rossa)

Marrone - GND (maglione nero, testata nera)

Acceleratore:

Rosso - 5 VDC (ponticello rosso, intestazione rossa)

Bianco - GND (maglione nero, testata nera)

Beccheggio e imbardata (inclinazione dello stick):

Rosso - 5 VDC (ponticello rosso, intestazione rossa)

Nero - GND (maglione nero, intestazione nera)

Inserire l'altra estremità del ponticello nell'intestazione di alimentazione appropriata.

Modifica 7 maggio 2020 - Consulta il PDF dello schema elettrico per ulteriori informazioni.

Passaggio 7: modifica dell'alloggiamento dell'acceleratore

Una modifica permanente al joystick: c'è un inutile pezzo di plastica che sporge dall'alloggiamento dell'acceleratore che ostacolerà i nostri nuovi sensori. Dovrai tagliarlo a filo con il resto dell'alloggiamento.

Prima di rimuovere l'alloggiamento dell'acceleratore, provare a contrassegnare la posizione relativa dell'ingranaggio nell'alloggiamento rispetto alla maniglia dell'acceleratore all'esterno. Mentre muovi l'acceleratore, vedrai che ad un certo punto c'è un segno sulla marcia che indica una posizione di partenza o di riferimento. Quando lo trovi, segna la posizione della maniglia dell'acceleratore con un pennarello in modo da sapere come allineare tutto quando lo rimetti insieme. Assicurati solo di prenderti un po' di tempo per ispezionarlo prima di smontarlo.

Nelle immagini puoi vedere dove si trova l'area che deve staccarsi. Ho appena usato una lama per seghetto e l'ho tenuta a filo con il resto del bordo dell'alloggiamento e ho tagliato la parte che sarebbe stata d'intralcio. Con quello rimosso, è possibile installare il potenziometro per l'acceleratore.

Quando si installa il vaso dell'acceleratore, assicurarsi di reinstallare la clip metallica che trattiene il vaso nell'alloggiamento dell'acceleratore e assicurarsi che si arresti. Quindi allineare l'ingranaggio e la maniglia dell'acceleratore come erano quando l'hai smontato e riavvitare tutto insieme.

Passaggio 8: installazione e regolazione delle pentole

Dopo aver installato il potenziometro, gli altri 3 saranno sostanzialmente gli stessi. I vasi alla base del bastone ottengono le clip di fissaggio in metallo nel palo per aiutarli a tenerli in posizione, e quello superiore per il controllo del timone no. Collegare ciascun sensore al rispettivo connettore. Ricorda di utilizzare possibilmente una base angolare invece di una diritta sul potenziometro vicino ai pulsanti a sinistra in modo che i fili del sensore non interferiscano con la scheda: prova e verifica.

Dopo aver installato tutti e 4 i vasi, sarà necessario regolare la sensibilità angolare di ciascun asse e il punto centrale. Per fare ciò, dovrai alimentare il joystick. Se si preferisce, questo può essere fatto collegando il joystick a qualsiasi adattatore per caricabatterie USB, poiché tutto ciò di cui abbiamo veramente bisogno è l'alimentazione per i sensori. Altrimenti, collegarlo al computer dovrebbe essere OK - assicurati solo di non cortocircuitare 5VDC a GND per nessun motivo.

Questi gli obiettivi di adeguamento:

Asse centrato: 2,3 V CC ± 0,1

Tensione asse bassa: 0,6 V CC ±0,1 (asse del beccheggio tirato indietro verso la maniglia dell'acceleratore, asse R-L spinto completamente a destra, rotazione della maniglia completamente in senso antiorario, acceleratore al massimo "-" o 0%)

Tensione dell'asse alta: 4.0 VDC ±0.1 (asse del beccheggio spinto in avanti verso l'esterno dalla maniglia dell'acceleratore, asse R-L spinto completamente a sinistra, rotazione della maniglia completamente in senso orario, acceleratore al massimo "+" o 100%)

Nei miei test, questi rappresentavano approssimativamente i limiti in cui sono stato in grado di massimizzare la sensibilità del joystick. Portarlo fino a 5 VDC o 0 VDC per il segnale non sembrava funzionare … ha smesso di rispondere al cambiamento di tensione al di sotto di circa 0,4 V e al di sopra di circa 4,5 V. Inoltre, quando ho testato per la prima volta il sistema con i potenziometri originali, 0,5 e 4,3 V erano gli estremi che ho osservato in tutti e 4 i circuiti.

Collegare un multimetro all'impianto, con il GND del contatore connesso alla testata di alimentazione GND (Nero), e il terminale + del contatore che legge il segnale del sensore (può essere letto in parallelo con eventuali collegamenti al joystick). Inizia con lo scorrimento del vaso nel mezzo della sua gamma. Usando una pinza ad ago, ruotare delicatamente il magnete fino a quando la tensione dal sensore è di circa 2,5 V. Quindi spostare il joystick o l'acceleratore su uno degli arresti e determinare se la portata del sensore è troppo alta o troppo bassa. Se spostato in una posizione di alta tensione e la lettura supera i 4,3 V, il sensore dovrà essere allontanato dal magnete. Se in alta tensione e la lettura è inferiore a 4,1 V, avvicinare il sensore al magnete. Regolare e ripetere il test in entrambe le direzioni finché la tensione non rientra nell'intervallo. Se un lato è nel raggio d'azione ma l'altro esce dal raggio d'azione, potrebbe essere necessario regolare il centro ruotando leggermente il magnete per spostare il punto centrale. La regolazione sarà un processo iterativo e probabilmente mi ci è voluta circa un'ora per regolare tutti e 4 i vasi in modo soddisfacente. La regolazione del timone è la più dispendiosa in termini di tempo, in quanto richiede ogni volta un rimontaggio almeno parziale della maniglia per ottenere una sensazione reale della regolazione del vaso.

Una volta regolato, prima di rimontare il joystick, consiglio di collegare il joystick al computer ed eseguire una calibrazione. Ciò confermerà che tutti gli assi si stanno muovendo nella direzione desiderata e che nessuno di essi è invertito (con un magnete ruotato di 180º da dove dovrebbe essere).

Passaggio 9: rimontaggio finale e test

Dopo la regolazione del potenziometro, ricontrolla la funzionalità di tutti gli assi attraverso una calibrazione del joystick sul tuo computer, assicurandoti che ogni movimento corrisponda alla direzione in cui intendi andare.

Una volta che tutto è pronto, fissa tutti i fili con del nastro adesivo in modo che non si muovano mentre metti insieme le cose.

Mentre installi il coperchio principale che ha la scheda dell'acceleratore e dei pulsanti, tieni d'occhio i fili che escono dal potenziometro laterale sinistro: sul mio joystick i fili di questo sensore sporgevano e interferivano con la scheda, e ho dovuto piegare i fili del sensore non sono d'intralcio. Come ho detto nell'introduzione, se avessi saputo che sarebbe successo avrei potuto usare una base angolare qui, anche se sono riuscito a farlo funzionare così com'era.

Dopo l'assemblaggio finale, eseguire una calibrazione e un test finali! Divertiti!

Se hai domande su qualsiasi cosa, sentiti libero di lasciare commenti e risponderò nel miglior modo possibile, o caricherò immagini aggiuntive.