Tauler de commutació de simulació de vol de bricolatge: 7 passos (amb imatges)

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

Després de passar molts anys a la comunitat de simuladors de vol i involucrar-me en avions cada vegada més complicats, em vaig trobar anhelant la possibilitat de mantenir les mans en els interruptors físics en lloc d’intentar volar amb la mà dreta mentre feia servir el ratolí a la meva no dominant mà esquerra per fer clic a petits interruptors al voltant de la cabina amb un preavís curt. No tinc els diners ni el temps per configurar una cabina completa i, fins i tot si ho fes, no en construiré cap per a cada avió que tiri (n’hi ha molts). A més, gairebé no faig servir molts dels interruptors de la cabina i, fins i tot, són pocs als quals he d’accedir amb breu avís. Tot i això, he quedat sense botons i interruptors del HOTAS. Què fer, doncs?

Va ser llavors quan el meu cervell va cridar memòria des de feia una estona quan navegava per maquinari de simulació de vol només per diversió (la meva versió antisocial i nerd de les botigues d’aparadors al centre comercial). Havia vist un panell d’interruptors de Saitek, etiquetat amb funcions d’estil d’aviació generals: llums externs, controls magnètics, tren d’aterratge, calor per pitot, etc. tornar a etiquetar si l’utilitzaria per a avions de combat, que és el que realment necessitava un quadre de commutació. Tanmateix, la idea es va quedar atapeïda i l’estiu passat, sense res millor a fer, vaig pensar que en construiria la meva.

Subministraments:

Materials per construir una caixa

Controls d'elecció (he utilitzat interruptors, però es poden tenir botons, comandaments giratoris, barres lliscants o qualsevol altra cosa que es pugui esbrinar com connectar-se).

Alguns bons commutadors de 2 posicions (Amazon)

Alguns bons commutadors de 3 posicions (Amazon)

Teensy Board (he utilitzat un 3.2, però 3.x, 4.x i LC funcionaran amb seguretat; no estic segur de 2.x. Per obtenir més informació sobre els taulers Teensy, consulteu https://www.pjrc.com / adolescent /)

Alguns cables elèctrics de calibre 22 (el nucli sòlid és el més fàcil de treballar; he trobat el meu a Amazon aquí)

Soldadura elèctrica fina 60/40 (Amazon)

Stripboard (Amazon)

Capçaleres de pin obligatòries (són molt fàcils de trobar i les vostres necessitats variaran en funció del que tingueu i de com decidiu continuar, per tant, no he inclòs cap enllaç)

Espaciadors de PCB (de nou, hi ha una àmplia selecció disponible i les necessitats de tothom seran una mica diferents, de manera que no he inclòs cap enllaç. Recomano encaridament obtenir-ne de metàl·lics i no de plàstic, ja que és molt menys probable que desproveu accidentalment ells.)

Pas 1: prototip

El meu prototip és francament una mica vergonyós. Es tractava d’un munt de fils torçats, un codi Arduino increïblement desordenat, un Teensy 3.2 i connexions elèctriques excepcionalment poc fiables. També pot haver-hi cartró. Malgrat els seus nombrosos defectes, va proporcionar la prova del concepte i em va permetre provar-ho gairebé de manera gratuïta, ja que ja tenia totes les peces col·locades. Va resultar ser molt valuós a la llarga perquè vaig descobrir i corregir molts problemes amb el prototip i vaig aconseguir refinar els meus objectius per al producte final. També vaig reutilitzar gairebé tot (el cartró era una causa perduda) en la següent manifestació, que és el que estic fent servir ara. Recomano encaridament construir un prototip dedicat per donar-vos l'oportunitat de provar-ho i solucionar les sorpreses abans de fer-ho tot i crear una versió final.

Pas 2: determineu una llista de funcions que voleu / necessiteu

Idealment, hauria d’incloure coses a les quals haureu d’accedir amb breu avís però que no tingueu espai per al vostre HOTAS, com ara braç principal, sistemes de control de vol de seguretat, controls de bloqueig, controls de mesura, etc. Us recomano posar-vos còmodes amb un HOTAS abans de construir un tauler de commutació, ja que les vostres necessitats poden canviar segons el vostre HOTAS. Durant la prova de prototips, vaig trobar que també m'agradava tenir assignats commutadors a coses per a les quals normalment faria servir el teclat, ja que augmentava notablement la immersió. Per tant, he afegit coses com els controls del motor (funcionament / parada del motor, controls de la capota, engranatges, solapes, etc.). En altres avions, com els avions 737 o GA, els feia servir per a controls de pilot automàtic, controls de llums externs, sistemes d’emergència, etc. Són coses que activo i apago amb freqüència.

He utilitzat un full de càlcul per organitzar totes aquestes llistes i alinear els commutadors de 2 i 3 posicions. Probablement podríeu sortir amb només commutadors de 2 posicions, però coses com els controls de bloqueig i dispensador de l’F / A-18 són més immersius i reals amb un commutador de 3 posicions i, en alguns casos, és bastant necessari, com ara el selector Waypoint / Markpoint / Mission de la CDU de l'A-10C. La majoria de solapes de l'avió també tenen almenys tres posicions (l'A-10C i el F / A-18 en són exemples), i aquelles que només tenen 2 posicions de solapa poden utilitzar l'interruptor de 3 posicions tan sols utilitzant 2 de les 3 posicions. (Consell comercial: val la pena conèixer els noms tècnics dels commutadors (alternador SPST, alternador SPDT, rotatiu, etc.)) Els motors de cerca normalment no saben què voleu dir quan demaneu "interruptors alternatius". Un bon lloc per aprendre sobre aquests les coses són aquí.)

El truc final aquí és decidir una comanda per als commutadors. Tingueu en compte on estarà el tauler de commutació; és possible que vulgueu posar interruptors per accedir més ràpidament a prop d’on estareu la mà. En el meu cas, volo amb la mà dreta sobre el pal i la mà esquerra sobre l’accelerador, de manera que el tauler d’interruptors anirà al costat esquerre del meu escriptori. Com que el teclat i el ratolí es troben entre el pal i l’accelerador, el tauler anirà a la part esquerra de l’accelerador, de manera que els interruptors d’accés ràpid haurien d’estar a la dreta del tauler d’interruptors, a prop de la meva mà.

Si us interessa el full de càlcul que he utilitzat, aquí trobareu a Fulls de càlcul de Google. (Malauradament, Instructables no em permetrà carregar un full de càlcul per algun motiu.)

Pas 3: dissenyeu la caixa

Els interruptors s’han d’adjuntar a alguna cosa i probablement estarà assegut a l’escriptori. En el meu cas, vaig fer una caixa de 29 cm per 12 cm i 6 cm d’alçada amb trossos de fusta d’1x4, amb un frontal d’acrílic de 1/4”de gruix. És una mica excessivament estructural, però l’ús de materials més grans va facilitar la subjecció i va permetre més marge per als errors. A l’hora d’escollir materials, tingueu en compte que és més pesat que sol ser millor, ja que vol dir que podeu prémer els interruptors amb força i el pes de la caixa evitarà que es mogui. Si voleu utilitzar un material conductor, com la xapa, teòricament no trencarà les coses (no ho he provat; és possible que hagueu d’aïllar elèctricament els separadors de PCB de la resta del tauler en un futur pas). Només cal que dissenyeu la caixa perquè pugueu muntar-la i desmuntar-la a voluntat. És possible que hagueu de solucionar els problemes.

He separat els meus interruptors d’uns 1,4 cm de distància, tot i que els podríeu espaciar més. Vaig trobar 1,4 cm com un buit còmode on em podia sentir prou confiat com per poder colpejar l’interruptor correcte i no per cap dels dos costats. Sembla una mica ple de gent, però no se sent així, sobretot després d’una mica de pràctica. No els voldria més junts.

Pas 4: comprar peces i construir la caixa

Aquest va ser el pas més divertit i més dur per a mi. Vaig optar per pintar la meva caixa amb esprai amb un negre brillant per fora i blanc brillant per dins. Vaig escollir el negre per l’exterior perquè coincideix amb el tema negre que tinc amb les coses de l’ordinador i el blanc per dins, perquè sabia que volia il·luminar la caixa i que l’interior fos pintat de blanc significava que reflectiria el color que escollís. per il·luminar-lo amb. Brillant era només perquè semblava agradable (i ajudaria a reflectir la llum a l’interior de la caixa). Val la pena agafar algun cable de calibre 22, ja que s’adapta còmodament als forats de la majoria de PCB de prototipatge. Algunes persones prefereixen el filferro trenat perquè obteniu connexions elèctriques una mica millors d’aquesta manera, però em sembla un malson absolut treballar, sobretot a una escala tan petita, per la qual cosa he utilitzat filferro de coure sòlid i he fet servir moltes soldadures. També vaig utilitzar els colors per organitzar els cables, cosa que va ajudar molt. El negre estava a terra (com de costum) i el vermell a 3,3 V i les sortides dels commutadors. (Hauria utilitzat blau o verd o alguna cosa així per a les sortides del commutador, però no en tenia i no estava disposat a comprar-ne només per a aquest projecte).

M’agrada poder endollar i desconnectar el meu microcontrolador de projectes en lloc de soldar-los per poder tornar-los a utilitzar, així que he soldat capçaleres de pin femelles al meu tauler de fusta i, a continuació, he connectat la placa Teensy. El tauler de tires es va fixar a la part posterior de la caixa amb separadors de PCB. Els LED es van enganxar en calent a un petit rectangle del mateix acrílic de 1/4 que vaig utilitzar a la cara del panell i es van unir als laterals de la caixa amb separadors de PCB. Es van soldar totes les connexions elèctriques, tret que les capçaleres dels pins del Teensy estiguessin connectades al tauler amb les capçaleres dels pins femella-home.

Tractar amb espaiadors de PCB: aquestes coses són un malson per cargolar-les amb només els dits, així que vaig trobar un sòcol de bona mida per obtenir una mica de compra, i després el vaig apretar amb els dits. (Vegeu les imatges.) A més, no hauria d’haver molta tensió en aquests separadors; tot el que necessiten per donar suport és una mica d’electrònica. No cal estrenir-los en absolut. Cal fer una tensió suau però ferma. Finalment, serà molt més fàcil si es fa un forat pilot de bona mida abans d’intentar cargolar-lo.

Assegureu-vos de provar les connexions sovint per assegurar-vos que la soldadura no se superposa a una tira veïna. Consell: si el multímetre diu que les vostres tires estan connectades, però no veieu cap soldadura que les connecti, assegureu-vos que els commutadors estan oberts i no estan tancats. Vaig cometre aquest error i em va costar una mitja hora molt frustrant.

Una mica de teoria elèctrica: els commutadors no funcionen molt bé com a entrades tret que utilitzeu una resistència de tracció o una resistència desplegable. El problema sorgeix del fet que, quan l’interruptor està obert, no està connectat a cap punt de referència per al microcontrolador, de manera que no sap si està obert o tancat. (De tota manera, aquesta és la versió simplificada que em sento còmode d’explicar). Els Teensys (i Arduinos també, pel que sé) tenen resistències incorporades que podeu activar utilitzant

pinmode (pin, INPUT_PULLUP);

en lloc de

pinmode (pin, INPUT);

Això serveix per connectar el pin a un punt de referència quan està obert i a un punt de referència diferent quan està tancat (he utilitzat terra, però Internet diu que també es podria utilitzar VIN). També he utilitzat la biblioteca Bounce per eliminar qualsevol incoherència mecànica del propi commutador. Pel que fa als LEDs, us deixaré el disseny del circuit. Us diré per experiència que els LED no duren molt de temps si estan sobrevoltats, i substituir-los és un dolor important, així que val la pena dedicar-vos a eliminar la regla de bucle de Kirchhoff i esbrinar els valors de resistència. Per als 2 LED de 20 mA que tenia, he utilitzat una resistència de 6 i un bit d’Ohm per baixar el voltatge de 3,3 V (hi ha un pin de 3,3 V a la meva Teensy) a 3,1-ish volts, que està molt bé dins de la 3.0 -Tolerància de 3,2 V dels meus LEDs.

Alguns consells de soldadura: si trobeu que la vostra soldadura ha connectat accidentalment dues tires, hi ha algunes coses que podeu provar. Vaig trobar una eina Dremel amb una mica molt petita que funcionava bé per desfer precisament petits trossos de soldadura capgirada. Tanmateix, si accidentalment formés una bombeta de soldadura al voltant de dos cables en tires diferents, una eina Dremel trigaria per sempre. Després d’haver experimentat alguna cosa, he trobat que el millor que cal fer és escalfar la soldadura amb el soldador i, a continuació, executar una cosa estreta com un clip de paper doblegat entre els cables per empènyer la soldadura a banda i banda. Això va funcionar bé per a mi i va causar un desgavell mínim.

Renúncia de responsabilitat per a persones noves: no és un projecte de soldadura fàcil per a principiants. Havia estat soldant durant aproximadament un any abans d’aquest projecte i aquest era un projecte difícil per a mi (per això em sembla tan desordenat). Soldar no és fàcil al principi i suposarà pràctica. No sóc prou bo per ensenyar-vos la soldadura, de manera que no puc assumir la responsabilitat del vostre flux de plom / combustió fos. Aprendre a soldar i fer-ho correctament / amb seguretat és la vostra feina. Dit això, hi ha molts bons recursos (Internet de vegades és una cosa meravellosa), així que no us desanimeu d’aquest projecte si encara no sabeu soldar. Pràctica, perseverança i paciència són tot el que necessiteu. I per als ninjas de soldadura que hi ha, no dubteu a mostrar-me.;)

Si us preocupa que us quedeu sense pins, no ho farà tret que feu servir molts botons. El programari es quedarà sense entrades de botons abans que la placa Teensy es quedi sense pins, fins i tot si utilitzeu una mica Teensy 3.2 com jo. He esgotat completament el programari fent servir les 32 entrades de botons i només he utilitzat aproximadament 3/4 dels pins del Teensy.

Pas 5: una breu tangent als microcontroladors

El microcontrolador electrònic per defecte per defecte sol ser un Arduino d’alguna descripció. Són petites coses fantàstiques; no obstant això, la majoria dels Arduinos no poden comportar-se directament com un dispositiu USB-HID. Hauríeu d’utilitzar un programa intermediari (com un script de processament) per ser l’intermediari i utilitzar un joystick virtual per donar realment aportacions, cosa que és una pena. Les taules Teensy, en canvi, poden ser un joystick USB-HID normal, que apareix a l’ordinador de la mateixa manera que el vostre HOTAS o altres controladors de jocs. Això no és cosa de programari; els taulers Teensy realment fan servir diferents fitxes.

En aquest moment, hi ha alguns Arduinos que es poden comportar com a dispositius USB-HID: el Leonardo, el Mini i el Pro Mini. Si decidiu seguir aquesta ruta, consulteu aquesta biblioteca de Github per utilitzar-les com a joystick en lloc del teclat / ratolí per defecte. (Gràcies a willem.beel per assenyalar-ho als comentaris.)

Els taulers Teensy oscil·len entre els 15 i els 35 dòlars. Podeu obtenir un Arduino bàsic per només 10 dòlars, però probablement passareu moltes més hores de les que val la pena crear i depurar un script de processament, un joystick virtual i les interfícies entre cada pas si decidiu fer aquesta ruta. Tanmateix, la biblioteca Joystick integrada de Teensy i la biblioteca Leonardo / Mini / Pro Mini de Github Arduino només tenen suport per a 32 entrades de botó, de manera que, si voleu molts commutadors, haureu de seguir la ruta del joystick virtual de totes maneres, com l'única limitació són les vostres habilitats de codificació i paciència.

Pas 6: escriviu / depureu el codi

Aquí teniu el fitxer Arduino amb el meu codi. Si el voleu utilitzar, l’haureu de modificar perquè correspongui a on hi ha els commutadors de 2 i 3 posicions, ja que probablement el vostre serà diferent del meu. Miro la programació orientada a objectes en el llenguatge basat en Arduino i Teensy, així que ho vaig codificar de manera dura. No és bonic, però funciona. També heu de canviar el tipus USB a "Flight Sim Controls + Joystick" a Eines (gràcies a primus57 per assenyalar-ho als comentaris). No dubteu a fer / distribuir obres derivades; Sé molt bé que les meves habilitats de codificació no són excel·lents, de manera que s’accepten millores.

Estic fent servir Windows 10, així que, per provar el meu codi, vaig anar al menú Inici i vaig escriure "joy.cpl" i vaig prémer Retorn, després vaig fer doble clic a Teensy Flight Sim Controls i vaig anar a la pestanya Prova. (Vegeu la captura de pantalla.) Això es mostrarà sempre que l'ordinador registri una entrada (molt útil per a la depuració).

Pas 7: Eviteu els meus errors

Si tornés a fer-ho, el més important que hauria fet de manera diferent és que hauria tingut més cura assegurant-me que la caixa quedés plana sobre la taula. (Actualment no ho fa i això és molt molest.) El següent que ho hauria fet molt més fàcil és si hagués rastrejat on perforar els forats pilot dels separadors de PCB abans de soldar / fixar coses en lloc de després. A més, m’hauria d’haver adonat que podia soldar els cables dels interruptors al tauler de llistó en qualsevol lloc al llarg de la tira de cada pin i vaig optar per no soldar-los l’un al costat de l’altre. Nick Lee va suggerir als comentaris que utilitzessin lligadures superglue, cinta o cremallera per netejar el cablejat, cosa que és una gran idea.:) Finalment, hauria fet un treball de pintura més acurat a l’exterior, ja que la pintura de la caixa és més visible del que pensava i feia servir cargols més curts i no bisellats per mantenir la caixa units

Algunes coses que van funcionar bé: els llums interns funcionen com un regal i tenir-ne un a banda i banda proporciona fins i tot prou il·luminació. A més, la biblioteca Bounce fa un treball excel·lent; Mai rebo entrades falses, però encara sento que les meves entrades són instantànies. Els interruptors tenen una mida agradable i proporcionen prou resistència per sentir-se "reals" sense ser difícils de canviar. El cable de calibre 22 semblava tenir la mida perfecta i, en ser de nucli sòlid, era molt fàcil de treballar. La pintura en aerosol produeix un aspecte molt professional i, en general, crec que el producte final es veu molt bé.