Pannello interruttori per simulazione di volo fai da te: 7 passaggi (con immagini)

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

Dopo aver trascorso molti anni nella comunità dei simulatori di volo ed essere stato coinvolto in aerei sempre più complicati, mi sono ritrovato a desiderare la capacità di tenere le mani sugli interruttori fisici invece di provare a volare con la mano destra mentre usavo il mouse nel mio mano sinistra per fare clic su piccoli interruttori intorno alla cabina di pilotaggio con breve preavviso. Non ho i soldi o il tempo per una configurazione completa della cabina di pilotaggio, e anche se l'avessi, non ne costruirò uno per ogni aereo che volo (ce ne sono molti). Inoltre, non uso quasi mai molti degli interruttori nella cabina di pilotaggio, e ancora meno sono quelli a cui devo accedere con breve preavviso. Tuttavia, ho esaurito i pulsanti e gli interruttori sul mio HOTAS. Quindi che si fa?

Questo è quando il mio cervello ha richiamato un ricordo di un po' di tempo fa, quando stavo sfogliando l'hardware del simulatore di volo solo per divertimento (la mia versione antisociale e nerd delle vetrine al centro commerciale). Avevo visto un pannello interruttori Saitek, etichettato con funzioni in stile aviazione generale: luci esterne, controlli magneto, carrello di atterraggio, calore pitot, ecc. Era, ovviamente, fuori dalla mia fascia di prezzo, e avrei dovuto fare qualcosa di serio rietichettare se avessi intenzione di usarlo per aerei da combattimento, che è ciò per cui avevo davvero bisogno di un pannello di commutazione in primo luogo. Tuttavia, l'idea è rimasta e la scorsa estate, senza niente di meglio da fare, ho pensato di costruirmela da sola.

Forniture:

Materiali per costruire una scatola

Controlli di scelta (ho usato interruttori, ma potresti avere pulsanti, manopole rotanti, cursori o qualsiasi altra cosa tu possa capire come collegare.)

Alcuni buoni interruttori a 2 posizioni (Amazon)

Alcuni buoni interruttori a 3 posizioni (Amazon)

Teensy Board (ho usato una 3.2, ma 3.x, 4.x e LC funzioneranno sicuramente; non sono sicuro della 2.x. Per ulteriori informazioni sulle schede Teensy, vedere https://www.pjrc.com /adolescente/)

Alcuni cavi elettrici calibro 22 (il nucleo solido è più facile con cui lavorare; ho trovato il mio su Amazon qui)

Saldatura elettrica sottile 60/40 (Amazon)

Stripboard (Amazon)

Intestazioni Pin richieste (sono molto facili da trovare e le tue esigenze varieranno in base a ciò che hai e a come scegli di procedere, quindi non ho incluso un collegamento)

Distanziatori per PCB (anche in questo caso, è disponibile un'ampia selezione e le esigenze di tutti saranno leggermente diverse, quindi non ho incluso un collegamento. Consiglio vivamente di prenderne di metallici, non di plastica, poiché è molto meno probabile che si spezzino accidentalmente loro.)

Passaggio 1: prototipo

Il mio prototipo è francamente un po' imbarazzante. Ha coinvolto un sacco di fili nudi e attorcigliati, un codice Arduino incredibilmente disordinato, un Teensy 3.2 e connessioni elettriche eccezionalmente inaffidabili. Potrebbe esserci anche del cartone. Nonostante i suoi numerosi difetti, ha fornito la prova del concetto e mi ha permesso di provarlo praticamente gratuitamente poiché avevo già tutte le parti in giro. Si è rivelato estremamente prezioso a lungo termine perché ho scoperto e corretto molti problemi con il prototipo e ho potuto perfezionare i miei obiettivi per il prodotto finale. Ho anche riutilizzato quasi tutto (il cartone era una causa persa) nella prossima manifestazione di esso, che è quello che sto usando ora. Consiglio vivamente di costruire un prototipo dedicato per darti la possibilità di provarlo e risolvere le sorprese prima di fare tutto il possibile e costruire una versione finale.

Passaggio 2: determinare un elenco di funzioni desiderate/necessarie

Idealmente, questo dovrebbe includere cose a cui è necessario accedere con breve preavviso ma non c'è spazio per il tuo HOTAS, come il braccio principale, i sistemi di controllo del volo di backup, i controlli dei jammer, i controlli delle contromisure, ecc. Consiglio di prendere confidenza con un HOTAS prima di costruire un pannello interruttori, poiché le tue esigenze potrebbero cambiare in base al tuo HOTAS. Durante la mia prova del prototipo, ho scoperto che mi piaceva anche avere degli interruttori assegnati a cose per le quali avrei usato di solito la tastiera, poiché aumentava notevolmente l'immersione. Ho quindi aggiunto cose come i controlli del motore (accensione/spegnimento del motore, controlli del tettuccio, cambio, flap, ecc.). In altri velivoli, come il 737 o il GA, li ho usati per cose come controlli del pilota automatico, controlli delle luci esterne, sistemi di emergenza, ecc. È stato anche molto utile averli assegnati a sistemi antighiaccio come il calore di pitot e il calore di carboidrati poiché queste sono cose che spengo e accendo spesso.

Ho usato un foglio di calcolo per organizzare tutti quegli elenchi e per allineare interruttori a 2 e 3 posizioni. Probabilmente potresti cavartela con solo interruttori a 2 posizioni, ma cose come i controlli jammer e dispenser nell'F/A-18 sono più coinvolgenti e realistici con un interruttore a 3 posizioni e, in alcuni casi, è abbastanza necessario, come il selettore Waypoint/Markpoint/Missione nella CDU dell'A-10C. La maggior parte dei flap dell'aereo ha anche almeno tre posizioni (l'A-10C e l'F/A-18 sono esempi), e quelli che hanno solo 2 posizioni dei flap possono usare anche l'interruttore a 3 posizioni usando solo 2 dei 3 posizioni. (Suggerimento per lo shopping: vale la pena conoscere i nomi tecnici degli interruttori (interruttore SPST, interruttore SPDT, rotativo, ecc.) I motori di ricerca di solito non sanno cosa intendi quando chiedi "interruttori a levetta". le cose sono qui.)

Il trucco finale qui è decidere un ordine per gli interruttori. Tieni presente dove sarà il pannello degli interruttori; potresti voler mettere gli interruttori a cui avrai bisogno per accedere più velocemente al punto in cui sarà la tua mano. Nel mio caso, volo con la mano destra sullo stick e la mano sinistra sull'acceleratore, quindi il pannello degli interruttori andrà sul lato sinistro della mia scrivania. Poiché la mia tastiera e il mio mouse si trovano tra la levetta e l'acceleratore, il pannello andrà sul lato sinistro dell'acceleratore, quindi gli interruttori di accesso rapido dovrebbero trovarsi a destra del pannello degli interruttori, vicino alla mia mano.

Se sei interessato al foglio di lavoro che ho utilizzato, è in Fogli Google qui. (Sfortunatamente, Instructables non mi consente di caricare un foglio di calcolo per qualche motivo.)

Passaggio 3: progettare la scatola

Gli interruttori devono essere attaccati a qualcosa e probabilmente il qualcosa sarà seduto sulla tua scrivania. Nel mio caso, ho realizzato una scatola di 29 cm per 12 cm e alta 6 cm con pezzi di legno 1x4, con un frontale in acrilico spesso 1/4 . È un po' strutturalmente eccessivo, ma l'uso di materiali più grandi ha reso più facile fissarli insieme e ha lasciato più spazio agli errori. Quando scegli i materiali, tieni presente che più pesante di solito è meglio perché significa che puoi spingere gli interruttori con forza e il peso della scatola impedirà che si muova. Se vuoi usare un materiale conduttivo, come la lamiera, teoricamente non romperà le cose (non l'ho provato, potresti dover isolare elettricamente i distanziatori del PCB dal resto dello stripboard in un passaggio futuro). Basta progettare la scatola in modo da poterla montare e smontare a piacimento. Potrebbe essere necessario risolvere i problemi!

Ho distanziato i miei interruttori di circa 1,4 cm, anche se potresti distanziarli di più. Ho trovato che 1,4 cm fosse uno spazio confortevole in cui potevo sentirmi abbastanza sicuro da poter premere l'interruttore corretto e non quelli su entrambi i lati. Sembra un po' affollato, ma non è così, soprattutto dopo un po' di pratica. Non li vorrei più vicini, però.

Passaggio 4: acquista le parti e costruisci la scatola

Questo è stato il passo più divertente e più arduo per me. Ho scelto di verniciare a spruzzo la mia scatola con un nero lucido all'esterno e un bianco lucido all'interno. Ho scelto il nero per l'esterno perché si abbina al tema del nero che ho in corso con il mio computer e il bianco per l'interno perché sapevo di voler illuminare la scatola e avere l'interno dipinto di bianco significava che avrebbe riflesso qualsiasi colore avessi scelto con cui accenderlo. Lucido era solo perché sembrava carino (e aiutava a riflettere la luce intorno all'interno della scatola). Vale la pena prendere un filo di calibro 22, poiché si adatta comodamente ai fori nella maggior parte dei PCB di prototipazione. Alcune persone preferiscono il filo intrecciato perché in questo modo si ottengono connessioni elettriche leggermente migliori, ma trovo che sia un vero incubo lavorare con, soprattutto su una scala così piccola, quindi ho usato un filo di rame solido e ho usato solo molta saldatura. Ho anche usato i colori per organizzare i miei fili, il che mi ha aiutato molto. Il nero era a terra (come al solito) e il rosso era a 3,3 V e le uscite degli interruttori. (Avrei usato blu o verde o qualcosa del genere per le uscite degli interruttori, ma non ne avevo e non ero disposto ad acquistarne alcune solo per questo progetto.)

Mi piace essere in grado di collegare e scollegare il mio microcontrollore dai progetti invece di saldare in modo da poterli riutilizzare, quindi ho saldato le intestazioni dei pin femmina alla mia stripboard, quindi ho collegato la mia scheda Teensy a quella. La stripboard è stata fissata sul retro della scatola con distanziali per PCB. I LED sono stati incollati a caldo su un piccolo rettangolo dello stesso acrilico da 1/4 che ho usato sulla faccia del pannello e sono stati fissati ai lati della scatola con distanziatori per PCB. Ogni connessione elettrica è stata saldata ad eccezione delle intestazioni dei pin sul Teensy che sono state attaccate allo stripboard con le intestazioni dei pin femmina-maschio.

Si tratta di distanziatori per PCB: quelle cose sono un incubo da avvitare con le dita, quindi ho trovato una presa di buone dimensioni per ottenere un acquisto, quindi l'ho serrata con le dita. (Vedi le immagini.) Inoltre, non dovrebbe esserci molto stress su questi distanziatori; tutto ciò di cui hanno bisogno per supportare è un po' di elettronica. Non c'è bisogno di stringerli molto. Dovrebbe bastare una tensione delicata ma ferma. Infine, sarà molto più semplice praticare un foro pilota di buone dimensioni prima di provare ad avvitarlo.

Assicurati di testare spesso le tue connessioni per assicurarti che la saldatura non si sovrapponga a una striscia vicina. Suggerimento: se il tuo multimetro dice che le tue strisce sono collegate, ma non riesci a vedere alcuna saldatura che le collega, ASSICURATI CHE I TUOI INTERRUTTORI SIANO APERTI, NON CHIUSI! Ho fatto questo errore e mi è costato una mezz'ora molto frustrante.

Una piccola teoria elettrica: gli interruttori non funzionano alla grande come ingressi a meno che non si utilizzi un resistore di pullup o un resistore di pulldown. Il problema nasce dal fatto che quando l'interruttore è aperto, non è collegato a nessun punto di riferimento per il microcontrollore, quindi non sa se è aperto o chiuso. (Questa è la versione semplificata che mi sento a mio agio a spiegare, comunque.) I Teensys (e anche gli Arduino, per quanto ne so) hanno resistori di pullup integrati che puoi accendere usando

pinmode(pin, INPUT_PULLUP);

invece di

pinmode(pin, INGRESSO);

Questo serve per collegare il pin a un punto di riferimento quando è aperto e un punto di riferimento diverso quando è chiuso (ho usato la massa, ma Internet dice che potresti anche usare VIN). Ho anche usato la libreria Bounce per eliminare eventuali incongruenze meccaniche nello switch stesso. Per i LED, lascerò a te la progettazione del circuito. Ti dirò per esperienza che i LED non durano molto a lungo se sono sovraccaricati, e sostituirli è un grosso problema, quindi vale la pena il tempo di eliminare la regola del ciclo di Kirchhoff e capire i valori di resistenza. Per i 2 LED da 20 mA che avevo, ho usato un resistore da 6 e un bit Ohm per abbassare la tensione da 3,3 V (c'è un pin da 3,3 V sul mio Teensy) a 3,1 volt, che è ben all'interno del 3.0 -3,2 V di tolleranza dei miei LED.

Alcuni suggerimenti per la saldatura: se trovi che la tua saldatura ha collegato accidentalmente due strisce, ci sono alcune cose che puoi provare. Ho scoperto che uno strumento Dremel con una punta molto piccola funzionava bene per staccare con precisione piccoli pezzi di saldatura ribelle. Tuttavia, se accidentalmente formassi un blob di saldatura attorno a due fili su strisce diverse, uno strumento Dremel impiegherebbe un'eternità. Dopo alcuni esperimenti, ho scoperto che la cosa migliore da fare è riscaldare la saldatura con il saldatore, quindi eseguire qualcosa di stretto come una graffetta piegata tra i fili per spingere la saldatura su entrambi i lati. Questo ha funzionato bene per me e ha creato un pasticcio minimo.

Dichiarazione di non responsabilità sulla saldatura per i nuovi utenti: questo non è un progetto di saldatura facile per un principiante. Stavo saldando da circa un anno prima di questo progetto e questo è stato un progetto difficile per me (motivo per cui sembra così disordinato). La saldatura non è facile all'inizio e richiederà pratica. Non sono abbastanza bravo da insegnarti la saldatura, quindi non posso assumermi la responsabilità del tuo piombo fuso/flusso di combustione. Imparare a saldare e farlo correttamente/in sicurezza è il tuo lavoro. Detto questo, ci sono molte buone risorse là fuori (Internet è una cosa meravigliosa a volte), quindi non scoraggiarti da questo progetto se non sai ancora come saldare. Pratica, perseveranza e pazienza sono tutto ciò di cui hai bisogno. E per i soldati ninja là fuori, sentiti libero di farmi vedere.;)

Se sei preoccupato di rimanere senza pin: non lo farai a meno che non usi molti pulsanti. Il software esaurirà gli input dei pulsanti prima che la scheda Teensy esaurisca i pin, anche se usi un piccolo Teensy 3.2 come me. Ho completamente esaurito il software utilizzando tutti i 32 input dei pulsanti e ho utilizzato solo circa 3/4 dei pin sul mio Teensy.

Passaggio 5: una breve tangente sui microcontrollori

Il microcontrollore predefinito per l'elettronica per hobby è solitamente un Arduino di qualche descrizione. Sono piccole cose fantastiche; tuttavia, la maggior parte degli Arduino non può comportarsi direttamente come un dispositivo USB-HID. Dovresti usare un programma intermediario (come uno script di elaborazione) per essere l'intermediario e usare un joystick virtuale per dare effettivamente input, il che è un problema. Le schede Teensy, d'altra parte, possono essere un normale joystick USB-HID, che appare sul tuo computer come il tuo HOTAS o altri controller di gioco. Questa non è una cosa software; le schede Teensy utilizzano effettivamente chip diversi.

Al momento della stesura di questo articolo, ci sono alcuni Arduino che possono comportarsi come dispositivi USB-HID: Leonardo, Mini e Pro Mini. Se scegli di seguire questa strada, dai un'occhiata a questa libreria Github per usarli come joystick invece della tastiera/mouse predefiniti. (Grazie a willem.beel per averlo sottolineato nei commenti.)

Le schede Teensy vanno da circa $ 15 a circa $ 35. Puoi ottenere un Arduino di base per soli $ 10, ma probabilmente trascorrerai molte più ore di quante ne valga la pena creare ed eseguire il debug di uno script di elaborazione, un joystick virtuale e le interfacce tra ogni passaggio se scegli di seguire quella strada. Tuttavia, la libreria Joystick integrata di Teensy e la libreria Github Arduino Leonardo/Mini/Pro Mini supportano solo 32 input di pulsanti, quindi se vuoi molti interruttori, dovrai comunque seguire il percorso del joystick virtuale, poiché l'unico limite sono le tue capacità di programmazione e la tua pazienza.

Passaggio 6: scrivi/debug del codice

Ecco il file Arduino con il mio codice. Se vuoi usarlo, dovrai modificarlo in modo che corrisponda a dove si trovano gli interruttori a 2 e 3 posizioni, poiché il tuo sarà probabilmente diverso dal mio. Faccio schifo alla programmazione orientata agli oggetti nel linguaggio su cui si basano Arduino e Teensy, quindi l'ho appena codificato. Non è carino, ma funziona. Devi anche cambiare il tipo USB su "Flight Sim Controls + Joystick" in Strumenti (grazie a primus57 per averlo sottolineato nei commenti). Sentiti libero di creare/distribuire opere derivate; Sono ben consapevole che le mie capacità di programmazione non sono eccezionali, quindi qualsiasi miglioramento è benvenuto.

Sto usando Windows 10, quindi per testare il mio codice, sono andato al menu Start e ho digitato "joy.cpl" e ho premuto Invio, quindi ho fatto doppio clic su Teensy Flight Sim Controls e sono andato alla scheda Test. (Vedi lo screenshot.) Questo mostrerà ogni volta che il computer registra un input (molto utile per il debug).

Passaggio 7: evitare i miei errori

Se dovessi farlo di nuovo, la cosa principale che avrei fatto diversamente è che mi sarei preso più cura di assicurarmi che la scatola rimanesse piatta sul tavolo. (Al momento non lo fa e questo è molto fastidioso.) La prossima cosa che avrebbe reso molto più semplice è se avessi tracciato dove praticare i fori pilota per i distanziatori PCB prima di saldare/attaccare le cose invece che dopo. Inoltre, avrei dovuto capire che potevo saldare i fili dagli interruttori alla stripboard ovunque lungo la striscia di ciascun pin e ho scelto di non saldarli uno accanto all'altro. Nick Lee ha suggerito nei commenti di usare supercolla, nastro adesivo o fascette per ripulire il cablaggio, il che è un'ottima idea.:) Infine, avrei fatto un lavoro di verniciatura più accurato all'esterno, poiché la vernice della scatola è più visibile di quanto pensassi e ho usato viti più corte e non smussate per tenere insieme la scatola

Alcune cose hanno funzionato bene: le luci interne funzionano a meraviglia e averne una su entrambi i lati offre anche un'illuminazione sufficiente. Inoltre, la libreria Bounce fa un ottimo lavoro; Non ricevo mai falsi input, ma sento ancora che i miei input sono istantanei. Gli interruttori sono di buone dimensioni e forniscono una resistenza sufficiente per sentirsi "reali" senza essere difficili da cambiare. Il cavo calibro 22 sembrava essere della dimensione perfetta e, essendo un nucleo solido, era molto facile lavorarci. La verniciatura a spruzzo ha prodotto un aspetto molto professionale e nel complesso penso che il prodotto finale sia molto bello.