Преобразование датчика Холла в Logitech 3D Extreme Pro: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

Руль на моем джойстике выходил из строя. Я пробовала разбирать горшки и чистить их, но это не помогло. Итак, я начал поиск горшков на замену и несколько лет назад наткнулся на несколько разных веб-сайтов, на которых говорилось об установке датчиков холла вместо горшков. Почувствовав отличную идею проекта, я решил, что сделаю преобразование и опубликую здесь инструкции, чтобы другие могли сделать то же самое. Я спроектировал это преобразование так, чтобы оно было на 100% легко обратимым - нет проводов, которые нужно разрезать, и только 2 провода, которые нужно припаять. основная плата для питания (и небольшой демонтаж пластика вокруг дроссельной заслонки, который не нужен). Остальные работы по резке и пайке относятся к самим новым компонентам.

При разборке джойстика обратите внимание на то, какого размера винты входят в какие отверстия, поскольку используются два разных размера (по крайней мере, на моем). Также убедитесь, что вы запомнили, в каких горшках джойстика есть металлические зажимы, чтобы они оставались установленными. Вам нужно будет установить их вместе с новыми горшками, чтобы удерживать их на месте.

Запасы:

• Джойстик Logitech 3D Extreme Pro (работает за исключением кастрюль)
• SS495 Датчики на эффекте Холла x 4
• Диаметрально намагниченные стержневые магниты (0,1875 "x 0,375") x 4
• Винт для листового металла с полукруглой головкой № 2, длина 3/16 дюйма x 5
• Компоненты, напечатанные на 3D-принтере (см. Ниже)
• Ассорти соединительных проводов
• Термоусадочные трубки в ассортименте
• Паяльник
• Припой
• Разные электрические соединители

Шаг 1. Заказ и печать материалов для сборки нового «горшка»

В зависимости от того, где вы получаете материалы, у некоторых может быть более длительное время выполнения заказа. Я купил SS495 на eBay примерно за 6 долларов, но они были доставлены из Китая, так что до прибытия осталось около 4 недель. Я использовал магниты D36DIA от K&J Magnetics (около 0,65 доллара за штуку, плюс доставка). Они имеют диаметр 3/16 дюйма и длину 3/8 дюйма, класс N42. Аналогичный магнит от любого сопоставимого поставщика должен дать аналогичные результаты, хотя, если он имеет другую силу, это может повлиять на общий отклик SS495 в зависимости от расстояния от магнита.

Остальные детали нужно будет распечатать на 3D-принтере. Как минимум вам понадобятся:

• 4 магнитных стойки
• 3 x прямые основания
• 1 угловое основание (ПРИМЕЧАНИЕ: сделайте не менее 2 таких… см. Ниже)
• 4 x слайд-крепления для датчиков

Я настоятельно рекомендую распечатать дополнительные части магнитных столбов и, возможно, по крайней мере 1-2 запасных части для каждой части, на случай, если они по какой-то причине сломаются. Для загрузки доступны как файл STEP, так и файл проекта Autodesk Fusion 360. Fusion 360 можно загрузить и получить бесплатную лицензию на 1 год, если вы создадите учетную запись для любителей. Это очень мощная программа. У моего начальника на работе есть собственная фабрика по производству 3D-принтеров, выходящая из его подвала, поэтому он любезно распечатал все эти детали для меня. Он использовал нить Colorfabb nGen Copolyester с 80% заполнением при толщине слоя 0,10 мм.

Другое примечание: горшок, который идет для измерения высоты тона рядом с доской для кнопок на левой стороне джойстика, может лучше работать как угловое основание, чем прямое. Я построил свой джойстик с прямым основанием, но окончательная сборка была очень тугой, и мне пришлось согнуть провода для этого горшка больше, чем я хотел, чтобы собрать все вместе … Вы можете поэкспериментировать с этим и, по крайней мере, иметь варианты.

Шаг 2: отполировать и подогнать отпечатанные детали

Детали, напечатанные на 3D-принтере, в том виде, в каком они были разработаны и, вероятно, в том виде, в котором они были напечатаны, будут иметь некоторые помехи, и, вероятно, будут иметься заусенцы и дефекты от печати. В частности, отверстие для магнита на стойке имеет меньший размер, поэтому магнит будет удерживаться на месте с некоторыми помехами. Кроме того, 7-миллиметровое отверстие в основаниях точно такого же размера, как 7-миллиметровый внешний диаметр магнитного столба, поэтому отверстие в основаниях нужно будет осторожно увеличить до нужного размера.

Для стержня магнита возьмите сверло 3/16 дюйма и ВНИМАТЕЛЬНО просверлите отверстие, куда будет идти магнит. Сверлите медленно и остановитесь, как только кончик сверла коснется дна конического отверстия - продолжение может удалить материал, который удерживает верхнюю часть стойки на нижней. Не сверлите долго, достаточно долго, чтобы очистить отверстие так, чтобы магнит вдавился в него. Вам понадобится плотная посадка, так что не t продолжайте сверлить и удалять материал со стенок столбов после того, как магнит войдет внутрь. Я бы также не рекомендовал делать это, если пластик слишком холодный, так как он может не сгибаться должным образом и может сразу же стать большим - если пластик сгибается, это поможет отверстие остается чуть меньше номинального размера 3/16 дюйма. Вам нужно будет поэкспериментировать, поэтому вы распечатали лишние детали:-)

Как только магнит войдет в столб, я использовал инструмент зенковки, чтобы очистить фаску наверху столба, чтобы помочь направить магнит на место. Вы можете чередовать сверло и этот инструмент для зенковки, чтобы магнит аккуратно вошел.

Если стойка и магнит хорошо подогнаны, необходимо очистить отверстия в основании. Гладким концом сверла подходящего размера с наждачной бумагой (зернистостью около 100 или 120), обернутой вокруг ГЛАДКОГО конца, зачистите внутреннюю часть 7-миллиметрового отверстия в основании. Продолжайте до тех пор, пока столб не скользит в сторону отверстия и не будет вращаться достаточно свободно. Вы также захотите позаботиться об этом, так как вы не хотите, чтобы между базой и стойкой играли слишком много.

Вставив стойку в основание, дважды проверьте, чтобы фланец 9 мм на магнитной стойке точно вошел в соответствующую канавку в основании, и при необходимости отшлифуйте внешнюю сторону фланца стойки. Я сделал это, прижав штифт к гладкому концу сверла 3/16 дюйма и вставив его в мое сверло (просверлив конец сверла в патроне) и протянув его фланцем по наждачной бумаге, пока фланец не войдет в него. паз чисто.

Наконец, смажьте стойку и основание, нанеся графит на контактирующие поверхности с помощью карандаша. Нарисуйте все сопрягаемые поверхности, чтобы оставить щедрый слой графита, и это поможет ему работать более плавно. Отшлифуйте / очистите поверхности по мере необходимости и повторно нанесите графит для обеспечения бесперебойной работы.

Шаг 3: сделайте датчик

Джойстик подключается к своим выходным гнездам с помощью трехконтактных гнездовых разъемов с шагом 0,100 дюйма. Это означает, что мы можем использовать общие штыри для разъемов с некоторыми изменениями.

Я хотел убедиться, что не вставлю контакты назад в разъем, поэтому я вырезал кусок пластика, который я мог бы приклеить к основанию штифта заголовка, чтобы сделать выступ для ключа. Пластмасса была получена от детской ложки для лекарств Walgreens, и я отрезал ее до нужного размера ножницами и кусачками для проволоки. Затем я использовал суперклей, чтобы прикрепить пластиковые язычки к основанию штыря жатки, чтобы сделать соединитель. Готовый разъем вставляется в разъем джойстика только в одном направлении. Я уверен, что вы тоже можете их распечатать, если захотите.

Когда разъемы для контактов готовы, теперь нам нужно приступить к пайке проводов. Я использовал провод 28AWG, чтобы он оставался гибким и, надеюсь, уложил все, чтобы он соответствовал небольшому расстоянию между контактами на датчике. В моем джойстике все 3 разъема выполнены по одному и тому же шаблону - вы захотите проверить эту конфигурацию в своем, поскольку во многих версиях этого джойстика могут быть различия. Пластиковый язычок должен быть ВЕРТИ от вас и прикреплен булавками вниз:

Левый контакт будет VCC (5 В постоянного тока - красный на картинке)

В середине будет сигнал напряжения на джойстике (белый с желтой усадкой на картинке)

Справа будет GND (черный на картинках).

Провода, припаянные к контактам разъема, должны быть около 2 дюймов в длину - это даст вам достаточно места для подключения в джойстике, но не настолько длинное, чтобы они не мешали при повторной сборке.

На стороне датчика SS495 вы захотите подтвердить последовательность подключения, указанную в вашем техническом описании. Я использовал следующее, когда ПЛОСКАЯ сторона датчика была обращена к вам, булавками вниз:

Слева: VCC (5 В постоянного тока)

Середина: GND

Справа: сигнал

См. Изображения для ориентации. Когда датчик изготовлен, я бы рекомендовал подключить его к источнику напряжения / макетной плате и проверить, изменяется ли выходной сигнал с изменением магнитного поля … Когда я сделал свой первый датчик, я поменял местами сигнальный и заземляющий провода на датчике, и он очень быстро нагрелся … Каким-то чудом я не выпустил волшебный дым из сенсора. Обязательно убедитесь, что датчик не нагревается и дает ожидаемое изменение напряжения при изменении магнитного поля.

Шаг 4: Соберите «горшки»

С датчиком, подключенным к разъему, и магнитными штырями, вставленными в основания, теперь можно собрать полный горшок. См. 3D-модель из шага 1 для получения полной информации о сборке.

Во-первых, предупреждение - во время окончательного тестирования и настройки джойстика я заметил, что дроссельная заслонка должна иметь меньшую чувствительность по сравнению с другими осями, и поэтому датчик должен быть дальше от магнита, чем на других стойках.. Вы можете подождать, чтобы собрать последний горшок, пока не получите настройку дроссельной заслонки, на случай, если вам нужно изменить слайд или основание, чтобы датчик был достаточно далеко. Я закончил настройку, отпилив пластик со слайда, но это заняло некоторое время… Было бы проще подпилить карман, в который входит датчик, и сделать его глубже.

Хорошо, продолжаем…..

С каждым датчиком и слайдом используйте суперклей, чтобы закрепить датчик на слайде, как показано на 3D-модели. Конические части датчика входят в карман, причем плоскость датчика обращена наружу к магниту. Провода идут вверх и выходят из полностью плоской стороны салазок. Убедитесь, что датчик не выступает за нижнюю часть ползуна и не задевает фланец на магнитной стойке во время работы.

Как только клей схватится, можно собирать остальную часть горшка. На этом этапе магниты могут быть установлены в стойки несколько случайным образом - вы будете использовать плоскогубцы, чтобы повернуть их, когда они будут установлены в джойстик, позже, во время окончательной регулировки. Если вы хотите попытаться подобраться к нему поближе, найдите с помощью компаса стороны магнита. Вот что вам нужно знать:

Север на компасе указывает на сторону магнита, которая будет давать сигнал 0 В от датчика.

Юг указывает на сигнал 5 В

Поворот датчика в горшке по направлению против часовой стрелки (против часовой стрелки, если смотреть сверху) должно уменьшить напряжение, поэтому датчик будет двигаться к северу, поворот по часовой стрелке должен переместить датчик в сторону южного полюса, увеличивая напряжение.

Установив магниты в стойки, поместите стойку в основание, затем поместите ползунок поверх основания и установите винт № 2, чтобы скрепить все вместе. Проверьте бесплатную, но не небрежную работу, при необходимости отрегулируйте.

Шаг 5: Модификации джойстика

Чтобы вытащить горшки, их можно вытащить с твердой постоянной силой, если они будут удерживаться небольшими металлическими зажимами. Баллон руля удерживается только самим узлом рукоятки и не должен выходить без проблем.

Датчикам на эффекте Холла для правильной работы требуется полное 5 В постоянного тока, но джойстик подает на потенциометры только около 4,2 В, поэтому нам нужно немного изменить схему подключения. Чтобы получить достаточно точек подключения для 5VDC и GND, нам нужны перемычки на входящем USB-разъеме. Снимите плату с джойстика, чтобы ее можно было модифицировать.

Для разъема питания / перемычки я использовал старые 4-контактные разъемы от компьютерного блока питания, который у меня был. Все, что даст вам минимум 3 соединения для штыревого заголовка, будет работать. Провода от разъема были спаяны вместе и к общему проводу, один из которых рассчитан на 5 В постоянного тока (красный) и GND (черный), и при необходимости применены термоусадочные трубки. Они были припаяны к нижней части разъема USB на плате вместе с небольшим конденсатором 3,3 мкФ (на всякий случай). Я не был уверен в необходимости кепки, но решил, что это не повредит. Очевидно, будьте очень осторожны при пайке, чтобы убедиться, что вы не выполняете соединения, которые вам не нужны.

После подключения питания к плате его можно переустановить в джойстик, направив разъемы от платы к той стороне джойстика, где входит основной кабель.

Затем вам нужно будет удалить клей, фиксирующий 3 провода датчика руля направления (синий, черный, коричневый), выходящие из верхней части. Осторожно снимите клей и при необходимости отрежьте, чтобы он высвободился.

Из этого разъема осторожно отсоедините синий и коричневый провода от разъема. Это можно сделать, осторожно приподняв фиксирующий зажим для каждого контакта разъема. Позже вы добавите удлинительные провода к этим контактам, чтобы подключить 5 В постоянного тока и GND для датчика.

На двух других разъемах основной платы выполните те же действия. Для разъема, идущего к 2 гнездам возле основания палки (наклон ручки), отсоедините красный и черный провода от разъема. На разъеме, идущем к дроссельной заслонке и боковым кнопкам, отсоедините красный и белый провода (проследите их до дроссельной заслонки, чтобы быть уверенным).

Шаг 6: сделайте перемычки и подключите питание

Для подключения разъемов питания к разъемам, питающим датчики, я сделал 3 комплекта перемычек. Вы можете использовать существующие макетные провода, если они у вас есть… вот в основном все.

Каждый провод был около 6 дюймов в длину - отрегулируйте по своему усмотрению. Требуется по 3 каждого цвета (красный и черный для 5 В постоянного тока и GND). Припаяйте штырьки из источника питания штыревого разъема на каждом конце и термоусадочную трубку, если это необходимо, чтобы помочь держите все вместе. Вставьте контакты в соответствующие контакты разъема, которые вы освободили на предыдущем шаге:

Руль (поворот):

Синий - 5 В постоянного тока (красная перемычка, красный разъем)

Коричневый - GND (черный перемычка, черный заголовок)

Дроссельная заслонка:

Красный - 5 В постоянного тока (красная перемычка, красный разъем)

Белый - GND (черный перемычка, черный заголовок)

Pitch and Yaw (наклон ручки):

Красный - 5 В постоянного тока (красная перемычка, красный разъем)

Черный - GND (черный перемычка, черный заголовок)

Вставьте другой конец перемычки в соответствующий разъем питания.

Изменить 7 мая 2020 г.-- Дополнительную информацию см. В PDF-документе со схемой подключения.

Шаг 7: Модифицируйте корпус дроссельной заслонки

Одна постоянная модификация джойстика - из корпуса дроссельной заслонки торчит бесполезный кусок пластика, который будет мешать нашим новым датчикам. Вам нужно будет отрезать его заподлицо с остальной частью корпуса.

Перед тем, как снимать корпус дроссельной заслонки, попробуйте отметить с внешней стороны положение шестерни в корпусе относительно ручки дроссельной заслонки. Когда вы перемещаете дроссельную заслонку, в какой-то момент вы увидите отметку на шестерне, указывающую начальное или исходное положение. Когда вы обнаружите это, отметьте положение ручки газа маркером, чтобы вы знали, как выровнять все, когда собираете его обратно. Просто убедитесь, что у вас есть время, чтобы осмотреть его перед разборкой.

На фотографиях видно, где нужно оторваться. Я просто использовал ножовку, приложил ее вплотную к остальной части корпуса и отрезал ту часть, которая должна была мешать. После его снятия можно установить дроссельную заслонку.

При установке дроссельной заслонки обязательно установите на место металлический зажим, удерживающий дроссельную заслонку в корпусе дроссельной заслонки, и убедитесь, что она зафиксирована. Затем выровняйте шестерню и ручку дроссельной заслонки, как когда вы ее разобрали, и скрутите все вместе.

Шаг 8: Установите и отрегулируйте горшки

После установки дроссельной заслонки остальные 3 будут в основном такими же. Горшки в основании рукояти имеют металлические фиксаторы в стойке, которые помогают удерживать их на месте, а верхний зажим для руля направления - нет. Подключите каждый датчик к соответствующему разъему. Напоминание о возможности использования углового основания вместо прямого на горшке рядом с левыми кнопками, чтобы провода датчика не мешали работе платы - проверьте и проверьте.

После установки всех 4 горшков вам нужно будет отрегулировать угловую чувствительность каждой оси, а также центральной точки. Для этого вам потребуется включить джойстик. При желании это можно сделать, подключив джойстик к любому USB-адаптеру зарядного устройства, поскольку все, что нам действительно нужно, это питание для датчиков. В противном случае подключение к вашему компьютеру должно быть в порядке - просто убедитесь, что не замыкали 5VDC на GND по какой-либо причине.

Это цели для корректировки:

По оси: 2,3 В постоянного тока ± 0,1

Низкое напряжение на оси: 0,6 В постоянного тока ± 0,1 (ось шага отведена назад к рукоятке дроссельной заслонки, ось R-L сдвинута до упора вправо, рукоятка повернута полностью против часовой стрелки, дроссельная заслонка полностью «-» или 0%)

Высокое напряжение на оси: 4,0 В постоянного тока ± 0,1 (ось наклона сдвинута вперед в сторону от ручки газа, ось R-L сдвинута до упора влево, ручка повернута полностью по часовой стрелке, дроссельная заслонка полностью «+» или 100%)

В моем тестировании они представляли примерно те пределы, в которых я смог максимизировать чувствительность джойстика. Если довести до 5 В постоянного тока или 0 В постоянного тока для сигнала, похоже, что это не сработало … он перестал реагировать на изменение напряжения ниже примерно 0,4 В и выше примерно 4,5 В. Кроме того, когда я впервые протестировал систему с оригинальными горшками, 0,5 и 4,3 В были крайними значениями, которые я наблюдал во всех 4 цепях.

Подключите мультиметр к системе, с заземлением измерителя, подключенным к разъему питания GND (черный), и клемме + измерителя, считывающей сигнал датчика (его можно прочитать параллельно с любыми подключениями к джойстику). Начните с скольжения горшка посередине своего диапазона. Используя тонкие плоскогубцы, осторожно поворачивайте магнит до тех пор, пока напряжение на датчике не станет примерно 2,5 В. Затем переместите джойстик или дроссельную заслонку к одному из упоров и определите, является ли диапазон датчика слишком большим или слишком низким. Если переместить в положение высокого напряжения и показание превышает 4,3 В, датчик необходимо отодвинуть от магнита. Если напряжение высокое и показание меньше 4,1 В, переместите датчик ближе к магниту. Отрегулируйте и повторяйте тестирование в обоих направлениях, пока напряжение не будет в допустимом диапазоне. Если одна сторона находится в диапазоне, а другая выходит за пределы диапазона, возможно, потребуется отрегулировать центр, слегка повернув магнит, чтобы сместить центральную точку. Регулировка будет повторяющимся процессом, и, вероятно, мне потребовалось около часа, чтобы довести все 4 горшка до своего удовлетворения. Регулировка руля направления занимает больше всего времени, так как требует, по крайней мере, частичной повторной сборки ручки каждый раз, чтобы получить истинное представление о регулировке кастрюли.

После настройки перед сборкой джойстика я рекомендую подключить джойстик к компьютеру и выполнить калибровку. Это подтвердит, что все оси движутся в желаемом направлении и что ни одна из них не переворачивается (с магнитом, повернутым на 180º от того места, где он должен быть).

Шаг 9: Окончательная сборка и проверка

После регулировки потенциометра дважды проверьте работоспособность всех осей с помощью калибровки джойстика на вашем компьютере, убедившись, что каждое движение соответствует направлению, в котором вы собираетесь двигаться.

Когда все будет готово, заклейте все провода, чтобы они не двигались, пока вы собираете вещи.

Когда вы устанавливаете основную крышку, которая имеет плату дроссельной заслонки и кнопок, следите за проводами, выходящими из левого бокового горшка - на моем джойстике провода от этого датчика торчали и мешали с платой, и мне пришлось согнуть провода датчика не мешают. Как я упоминал во вступлении, если бы я знал, что это произойдет, я, возможно, использовал бы вместо этого угловую базу, хотя мне удалось заставить ее работать как есть.

После окончательной сборки проведите окончательную калибровку и тестирование! Наслаждаться!

Если у вас есть вопросы по чему-либо, не стесняйтесь оставлять комментарии, и я отвечу на них, как смогу, или загрузите дополнительные фотографии.