Conversió del sensor d’efecte Hall Logitech 3D Extreme Pro: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

El control del timó del meu joystick s’estava apagant. Vaig intentar desmuntar les olles i netejar-les, però en realitat no em va ajudar. Així que vaig començar a buscar olles de recanvi i vaig trobar-me amb alguns llocs web diferents de fa uns quants anys que feien referència a la instal·lació de sensors d’efecte de sala en lloc de les olles. En detectar una gran idea de projecte, vaig decidir que faria la conversió i publicaria les instruccions aquí perquè altres puguin fer el mateix. He dissenyat aquesta conversió perquè sigui 100% fàcilment reversible: no hi ha cables per tallar i només s’han de soldar 2 cables. la placa principal per a l'alimentació (i una mica d'eliminació de plàstic al voltant de l'accelerador que no cal). La resta de tall i soldadura corresponen als nous components.

Quan desmunteu el joystick, tingueu en compte la mida de cargols en els forats, ja que s’utilitzen 2 mides diferents (com a mínim a la meva). Assegureu-vos també de prendre nota de quines olles del joystick contenen els clips de metall per ajudar-los a mantenir-se instal·lats. Haureu d’instal·lar-los amb els pots nous per mantenir-los al seu lloc.

Subministraments:

• Joyitech Logitech 3D Extreme Pro (que funciona amb excepció de testos)
• Sensors d’efecte Hall SS495 x 4
• Imants de vareta magnetitzats diametralment (0,1875 "x 0,375") x 4
• Cargol de xapa de cap rodó núm. 2, 3/16 "de llarg x 5
• Components impresos en 3D (vegeu més avall)
• Assortiment de filferro de connexió
• Assortiment de tubs termorretractables
• Soldador
• Soldar
• Connectors elèctrics variats

Pas 1: demaneu i imprimiu materials per al nou muntatge "pot"

Depenent d'on obtingueu els materials, alguns poden tenir un temps de lliurament més llarg. Vaig obtenir el SS495 de eBay per aproximadament 6 dòlars, però es van enviar des de la Xina, així que arriben unes 4 setmanes. Els imants que he utilitzat són els D36DIA de K&J Magnetics (aproximadament 0,65 dòlars cada una, més despeses d'enviament). Tenen 3/16 "de diàmetre x 3/8" de llarg, grau N42. Un imant similar de qualsevol proveïdor comparable hauria de donar resultats similars, tot i que si té una força diferent, això pot afectar la resposta global dels SS495 en funció de la distància de l'imant.

La resta de les peces hauran d’estar impreses en 3D. Com a mínim, necessitareu:

• 4 x pals imant
• 3 x bases rectes
• 1 x Base en angle (NOTA: Feu-ne almenys 2 … vegeu més avall)
• 4 x suports de diapositives de sensor

Recomano encaridament imprimir extres dels pals imants i, probablement, almenys 1-2 recanvis per a cada peça, en cas que es trenquin per algun motiu. Tant el fitxer STEP com el fitxer del projecte Autodesk Fusion 360 estan disponibles per descarregar. Fusion 360 es pot descarregar i obtenir llicències de franc durant 1 any si creeu un compte d'aficionats. És un programari molt potent. El meu cap de feina té la seva pròpia fàbrica de producció d’impressores 3D que s’acaba al soterrani, de manera que va imprimir amb gràcia totes aquestes peces per a mi. Va utilitzar filament de copolièster Colorfabb nGen amb un 80% d’ompliment en gruixos de capa de 0,10 mm.

Una altra nota: l'olla que mesura el to a prop del tauler per als botons del costat esquerre del joystick pot funcionar millor com a base angular en lloc de recta. Vaig construir el meu joystick amb una base recta, però el muntatge final va ser molt ajustat i vaig haver de doblegar els cables d’aquella olla més del que volia per tornar-ho a fer tot … potser voldreu experimentar amb aquest i, almenys, tenir opcions.

Pas 2: polir i ajustar les peces impreses

Les peces impreses en 3D, tan dissenyades i probablement impreses, tindran alguna interferència i és probable que hi hagi borses i defectes de la impressió. Concretament, el forat perquè l’imant s’adapti al pal s’imprimeix de mida reduïda, de manera que hi haurà alguna interferència per mantenir l’imant al seu lloc. A més, el forat de 7 mm a les bases té exactament la mateixa mida que el diàmetre exterior de 7 mm del pal magnètic, de manera que caldrà ampliar el forat de les bases fins que tingui la mida correcta.

Per al pal de l’imant, obteniu una broca de 3/16 "i trepeu amb compte fins al forat per on anirà l’imant. Foreu lentament i atureu-vos una vegada que la punta de la broca toqui la part inferior del forat cònic; el material que subjecta la part superior del pal a la part inferior. No foradeu durant molt de temps, prou temps per netejar el forat perquè l’imant hi premgui. Voleu un ajust ajustat, així que no No seguiu perforant i traient material de les parets del pal una vegada que passi l'imant. Tampoc no recomanaria fer-ho si el plàstic és massa fred, ja que pot no flexionar-se correctament i pot passar a ser gran immediatament; si el plàstic es flexiona, això ajudarà el forat es manté poc menys de 3/16 "de mida nominal. Haureu d’experimentar, per això heu imprès peces addicionals:-)

Una vegada que l’imant entra al pal, he utilitzat una eina d’avellanador per netejar el xamfrà situat a la part superior del pal per ajudar a guiar l’imant al seu lloc. És possible que vulgueu alternar la broca i aquesta eina de desembussat per aconseguir que l’imant estigui net.

Amb el pal i l’imant ben ajustats, cal netejar els forats de la base. Amb l'extrem llis d'una broca de mida adequada amb paper de sorra (aproximadament 100 o 120 gra) envoltada al voltant de l'extrem LLIS, netegeu l'interior del forat de 7 mm de la base. Continueu fins que el post només llisqui cap al costat del forat i giri de manera raonable. Voldreu tenir cura també aquí, ja que no voleu jugar molt entre la base i el pal.

Amb la fixació del pal a la base, comproveu que la brida de 9 mm del pal d’imant s’adapti netament a la ranura corresponent de la base i, si cal, liureu la part exterior de la brida del pal. Vaig fer-ho prement el pal sobre l'extrem llis de la broca de 3/16 i posant-la a la broca (perforant l'extrem de la broca al mandril) i posant la brida sobre paper de sorra fins que la brida s'ajusti la ranura netament.

Finalment, amb la fixació del pal i de la base, lubriqueu-los posant grafit a les superfícies en contacte amb un llapis. Dibuixeu sobre totes les superfícies d’aparellament per deixar una capa de grafit generosa, cosa que l’ajudarà a funcionar molt més suaument. Sableu / netegeu les superfícies segons sigui necessari i torneu a aplicar grafit per obtenir un funcionament suau.

Pas 3: feu el sensor

El joystick es connecta als connectors de sortida amb connectors femelles de 3 pins en un pas de 0.100 . Això significa que podem utilitzar pins de capçalera comuns per fer els connectors, amb algunes modificacions.

Volia assegurar-me que no inseriria els passadors cap enrere al connector, de manera que vaig tallar un tros de plàstic que pogués enganxar a la base del passador de la capçalera per formar una pestanya de claus. El plàstic provenia d’una cullera de medicaments per a nens Walgreens i el vaig tallar a mida amb uns retalls de llauna i talladors de filferro per aconseguir-ne la mida adequada. Aleshores vaig utilitzar súper cola per fixar les pestanyes de plàstic a la base del passador de capçalera per fer el connector. El connector acabat només s'inserirà al connector del joystick d'una manera. Estic segur que també podríeu imprimir-les si voleu.

Amb les capçaleres de pin llestes, ara hem de començar a soldar cables. Vaig fer servir filferro 28AWG per mantenir-lo flexible i, amb sort, aconseguir que tot encaixés amb el petit espaiat del pin del sensor. Al meu joystick, els 3 connectors seguien el mateix patró; voldreu verificar aquesta configuració a la vostra, ja que pot haver-hi variacions respecte de les moltes versions d’aquest joystick. Amb la pestanya de plàstic mirant lluny de vosaltres i els passadors cap avall:

El pin esquerre serà VCC (5 VDC - vermell a la imatge)

El mig serà el senyal de tensió de tornada al joystick (blanc amb un contracte groc a la imatge)

La dreta serà GND (negre a les imatges).

Els cables soldats als passadors de capçalera haurien de tenir una longitud aproximada de 2 ; això us donarà prou espai per establir la connexió al joystick, però no tant de temps perquè esdevinguin un inconvenient en el muntatge.

Al costat del sensor SS495, voldreu confirmar la seqüència de cablejat al full de dades. El meu utilitzava el següent amb el costat pla del sensor cap amunt cap amunt:

Esquerra: VCC (5 VDC)

Mig: GND

Dreta: senyal

Vegeu imatges per orientar-vos. Amb el sensor fabricat, recomanaria connectar-lo a una font de tensió / placa de control i comprovar si la sortida canvia amb el canvi de camp magnètic … Quan vaig fer el primer sensor, vaig canviar els cables de senyal i terra al sensor i es va escalfar molt ràpidament. Per algun miracle no vaig deixar anar el fum màgic del sensor. Assegureu-vos de comprovar que el sensor no s’escalfa i proporciona el canvi de voltatge esperat amb el canvi de camp magnètic.

Pas 4: muntar els "testos"

Amb el sensor connectat al connector i els pals d’imant que s’adapten a les bases, ara es pot muntar l’olla completa. Consulteu el model 3D del pas 1 per obtenir el detall complet del muntatge.

En primer lloc, una advertència, durant la prova final i la configuració del joystick, vaig notar que l’accelerador ha de tenir una sensibilitat disminuïda en comparació amb els altres eixos i, per tant, el sensor havia d’estar més lluny de l’imant que en els altres pals.. És possible que vulgueu esperar a muntar un pot final fins que obtingueu la configuració de l’accelerador en cas que hàgiu de modificar la diapositiva o la base per permetre que el sensor estigui prou allunyat. Vaig acabar fent l'ajust allunyant el plàstic de la diapositiva, però va trigar una estona … Hauria estat més fàcil arxivar la butxaca que entra el sensor i fer-la més profunda.

D'acord, continuant …

Amb cada sensor i portaobjectes, utilitzeu super cola per muntar el sensor al portaobjectes, tal com es mostra al model 3D. Les porcions afilades del sensor van a la butxaca, amb el pla del sensor orientat cap a l'exterior cap a l'imant. Els cables pugen i surten del costat totalment pla de la corredissa. Assegureu-vos que el sensor no sobresurt més enllà de la part inferior de la diapositiva o que interfereixi amb la brida del pal d’imant quan estigui en funcionament.

Un cop es col·loqui la cola, es pot muntar la resta de l’olla. Els imants es poden instal·lar als pals de manera una mica aleatòria en aquest punt; utilitzareu una pinça d'agulla per girar-los quan s'instal·li al joystick més tard durant els ajustos finals. Si voleu acostar-lo, utilitzeu una brúixola per trobar els costats de l'imant. Això és el que necessiteu saber:

Al nord, la brúixola apunta al costat de l'imant que donarà un senyal de 0V des del sensor

Punts sud cap al senyal de 5V

Si torceu el sensor de l’olla cap a CCW (en sentit contrari a les agulles del rellotge, tal com es veu des de la part superior de l’olla) hauria de disminuir el voltatge, de manera que el sensor es mourà cap al nord, girant CW hauria de moure el sensor cap al pol sud, augmentant el voltatge.

Amb els imants instal·lats als pals, col·loqueu-lo a la base i, a continuació, poseu el portaobjectes a la part superior de la base i instal·leu el cargol núm. 2 per mantenir-lo tot junt. Comproveu si hi ha un funcionament gratuït, però no descurat, ajusteu-lo segons calgui.

Pas 5: modificacions del joystick

Per treure els testos, una força ferma i ferma els traurà si s’aguanten amb els petits clips de metall. L'olla del timó només es manté amb el conjunt de la nansa i no hauria de sortir sense cap problema.

Els sensors d’efecte hall necessiten un 5VDC complet per funcionar correctament, però el joystick només subministra uns 4,2 V a les olles, de manera que haurem de tornar a connectar una mica les coses. Per obtenir prou punts de connexió per a 5VDC i GND, necessitem ponts del connector USB entrant. Traieu el tauler del joystick perquè es pugui modificar.

Per a la capçalera / pont d’alimentació, vaig utilitzar alguns connectors antics de 4 pins d’una font d’alimentació de l’ordinador que tenia instal·lada. Tot el que us doni un mínim de 3 connexions per a una capçalera de pins funcionarà. Els cables del connector es van soldar junts i amb un cable comú, un de 5VDC (vermell) i GND (negre), i es van aplicar tubs de contracció tèrmica si escau. Aquests es van soldar a la part inferior de la capçalera USB de la placa juntament amb un petit condensador de 3,3 uF (per si de cas). No estava segur de la necessitat de la gorra, però vaig pensar que no podia fer mal. Evidentment, tingueu molta precaució a l’hora de soldar per assegurar-vos que no feu connexions que no voleu.

Amb la connexió d’alimentació a la placa feta, es pot tornar a instal·lar al joystick, fent que els connectors s’allunyin de la placa cap al costat del joystick per on entra el cable principal.

A continuació, haureu d’eliminar la cola que assegura els 3 cables del sensor del timó (blau, negre, marró) que surten de la secció superior. Traieu amb cura la cola i talleu-la segons sigui necessari per deixar-la lliure.

Des d’aquest connector, traieu amb cura els cables blaus i marrons del connector. Per fer-ho, extreu suaument el clip de subjecció de cada pin del connector. Més endavant afegirà cables d'extensió a aquests pins per fer les connexions de 5 VDC i GND per al sensor.

Als altres 2 connectors de la placa principal, seguiu els mateixos passos. Per al connector que va a les dues olles properes a la base del pal (inclinació del pal), traieu els cables negre i vermell del connector. Al connector que va a l’accelerador i als botons laterals, traieu els cables vermells i blancs (traieu-los fins a l’accelerador per assegurar-vos).

Pas 6: feu cables de pont i feu connexions d’alimentació

Per connectar les capçaleres d’alimentació als connectors que alimenten els sensors, he creat 3 jocs de ponts. Podeu utilitzar cables existents si els teniu … això és bàsicament tot això.

Cada cable feia aproximadament 6 polzades de llarg; ajusteu-ho segons convingueu. Es necessiten 3 de cada color (vermell i negre per a 5 VDC i GND). Soldeu els passadors del subministrament de capçalera dels pins a cada extrem i el tub de contracció de calor segons calgui per ajudar-vos Mantingueu-ho tot unit. Inseriu els pins als connectors adequats que heu alliberat al pas anterior:

Timó (gir):

Blau: 5 VDC (pont vermell, capçalera vermella)

Marró - GND (pont negre, capçalera negre)

Accelerador:

Vermell - 5 VDC (pont vermell, capçalera vermella)

Blanc - GND (pont negre, capçalera negre)

Pitch and Yaw (pal inclinat):

Vermell - 5 VDC (pont vermell, capçalera vermella)

Negre - GND (pont negre, capçalera negre)

Inseriu l’altre extrem del pont al capçal de potència adequat.

Edita el 7 de maig de 2020: per obtenir informació addicional, consulteu el PDF del diagrama de cablejat.

Pas 7: Modifiqueu la carcassa de l'accelerador

Una modificació permanent del joystick: hi ha un tros de plàstic inútil que sobresurt de la carcassa de l’accelerador i que s’interposarà als nostres nous sensors. Haureu de tallar-lo a ras de la resta de la carcassa.

Abans d’extreure la carcassa de l’accelerador, intenteu marcar la posició relativa de l’engranatge a la carcassa amb la maneta de l’accelerador a l’exterior. Quan moveu l’accelerador, veureu que en algun moment hi ha una marca a l’engranatge que indica una posició inicial o de referència. Quan ho trobeu, marqueu la posició del mànec de l’accelerador amb un marcador per tal de saber com alinear-ho tot quan el torneu a ajuntar. Assegureu-vos de dedicar una estona a inspeccionar-lo abans de desmuntar-lo.

A les imatges es pot veure on es troba la zona que s’ha de desprendre. Acabo d’utilitzar una fulla de serra i la vaig mantenir a ras fins a la resta de la vora de la carcassa i vaig tallar la part que s’interposaria. Si es retira això, es pot instal·lar l’olla per a l’accelerador.

Quan instal·leu l’olla de l’accelerador, assegureu-vos de tornar a instal·lar el clip metàl·lic que reté l’olla a la carcassa de l’accelerador i assegureu-vos de la parada. A continuació, alineeu l’engranatge i el mànec de l’accelerador tal com estava quan el vau desmuntar i torneu a cargolar-ho tot.

Pas 8: instal·leu i ajusteu els pots

Després d’instal·lar l’accelerador, els altres 3 seran bàsicament els mateixos. Els testos a la base del pal aconsegueixen els clips de retenció metàl·lics al pal per ajudar-los a mantenir-los al seu lloc, i el superior per al control del timó no. Connecteu cada sensor al connector respectiu. Recordeu que, possiblement, utilitzeu una base angular en lloc d'una recta a l'olla, a prop dels botons de l'esquerra, de manera que els cables del sensor no interfereixin amb el tauler: proveu i verifiqueu.

Després d’instal·lar els 4 pots, haureu d’ajustar la sensibilitat angular de cada eix i el punt central. Per fer-ho, haureu d’engegar el joystick. Si es prefereix, es pot fer connectant el joystick a qualsevol adaptador de carregador USB, ja que l’únic que realment necessitem és alimentar els sensors. En cas contrari, connectar-lo a l’ordinador hauria d’estar bé; assegureu-vos de no curtcircuitar el 5VDC a GND per cap motiu.

Aquests són els objectius d'ajust:

Eix centrat: 2,3 V CC ± 0,1

Voltatge de l’eix baix: 0,6 V CC ± 0,1 (eix de pas retrocedit cap a la maneta de l’accelerador, eix R-L empès fins a la dreta, gir de la maneta fins a CCW, acelerador al màxim "-" o 0%)

Voltatge de l’eix alt: 4,0 VDC ± 0,1 (eix de pas empès cap endavant cap a fora de la maneta de l’accelerador, eix R-L empès fins a l’esquerra, gir de la maneta fins a CW, acelerador al màxim "+" o 100%)

En les meves proves, aquestes representaven aproximadament els límits en què era capaç de maximitzar la sensibilitat del joystick. Portar-lo fins a 5 VDC o 0 VDC per al senyal no semblava funcionar … va deixar de respondre al canvi de voltatge per sota d’uns 0,4 V i per sobre d’uns 4,5 V. A més, quan vaig provar per primera vegada el sistema amb les olles originals, 0,5 i 4,3 V van ser els extrems que vaig observar en els quatre circuits.

Connecteu un multímetre al sistema, amb el GND del comptador connectat a la capçal d'alimentació GND (Negre) i el terminal + del comptador que llegeix el senyal del sensor (es pot llegir en paral·lel amb qualsevol connexió al joystick). Comenceu per la diapositiva de l’olla al centre del seu abast. Utilitzant unes alicates d’agulla, gireu suaument l’imant fins que la tensió del sensor sigui d’uns 2,5 V. A continuació, moveu el joystick o l’accelerador a una de les parades i determineu si l’interval del sensor és massa alt o massa baix. Si es mou a una posició d’alta tensió i la lectura supera els 4,3 V, el sensor s’haurà d’allunyar de l’imant. Si tens alta tensió i la lectura és inferior a 4,1 V, acosta el sensor a l’imant. Ajusteu i repetiu la prova en ambdues direccions fins que el voltatge estigui al marge. Si un costat està a l’abast però l’altre costat surt fora del seu abast, és possible que s’hagi d’ajustar el centre girant lleugerament l’imant per canviar el punt central. L'ajust serà un procés iteratiu i, probablement, vaig trigar aproximadament una hora a ajustar els 4 pots a la meva satisfacció. L’ajust del timó requereix més temps, ja que requereix, com a mínim, un muntatge parcial del mànec cada vegada per obtenir una sensació real de l’ajust de l’olla.

Un cop ajustat, abans de tornar a muntar el joystick, recomano connectar el joystick a l'ordinador i executar un calibratge. Això confirmarà que tots els eixos es mouen en la direcció que desitgeu i que cap d’ells s’inverteix (amb un imant girat 180º des d’on hauria d’estar).

Pas 9: muntatge final i prova

Després de l'ajust del pot, comproveu la funcionalitat de tots els eixos mitjançant un calibratge del joystick de l'ordinador, assegurant-vos que cada moviment correspon a la direcció que voleu anar.

Una vegada que tot estigui bé, fes cinta adhesiva a tots els cables perquè no es moguin mentre fas coses juntes.

Mentre instal·leu la coberta principal que té l’accelerador i el tauler de botons, vigileu els cables que surten de l’olla lateral esquerra; al meu joystick, els cables d’aquest sensor van quedar enganxats i van interferir amb la placa, i vaig haver de doblegar-me el sensor es queda fora del camí. Com he esmentat a la introducció, si hagués sabut que això passaria, és possible que hagués utilitzat una base d'angle aquí, tot i que vaig poder aconseguir que funcionés tal com era.

Després del muntatge final, feu-li un calibratge final i proveu-lo. Gaudeix-ne!

Si teniu preguntes sobre qualsevol cosa, no dubteu a deixar comentaris i els respondré el millor que pugui, o penjaré imatges addicionals.