Logitech 3D Extreme Pro Konwersja czujnika Halla: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Sterowanie sterem na moim joysticku wygasało. Próbowałem rozbierać garnki i czyścić je, ale to nie pomogło. Zacząłem więc szukać garnków na wymianę i natknąłem się na kilka różnych stron internetowych sprzed kilku lat, które dotyczyły instalowania czujników efektu Halla zamiast garnków. Wyczuwając świetny pomysł na projekt, zdecydowałem, że dokonam konwersji i opublikuję tutaj instrukcje, aby inni mogli zrobić to samo. Zaprojektowałem tę konwersję w 100% łatwo odwracalną - nie ma żadnych przewodów do przecięcia, a tylko 2 przewody do lutowania płyta główna do zasilania (i trochę plastiku wokół przepustnicy, które nie są potrzebne). Reszta cięcia i lutowania dotyczy samych nowych komponentów.

Podczas demontażu joysticka zwróć uwagę na to, jaki rozmiar śrub wchodzą w które otwory, ponieważ są używane 2 różne rozmiary (przynajmniej w moim). Upewnij się również, że zanotowałeś, które garnki w joysticku mają metalowe klipsy, aby pomóc im pozostać zainstalowanym. Musisz zainstalować je z nowymi doniczkami, aby utrzymać je na miejscu.

Kieszonkowe dzieci:

• Logitech 3D Extreme Pro Joystick (działa z wyjątkiem garnków)
• SS495 Czujniki Halla x 4
• Magnesy prętowe namagnesowane średnicowo (0,1875" x 0,375") x 4
• #2 Wkręt do blachy z łbem okrągłym, długość 3/16" x 5
• Elementy drukowane w 3D (patrz poniżej)
• Różne przewody przyłączeniowe
• Różne rurki termokurczliwe
• Lutownica
• Lutować
• Różne złącza elektryczne

Krok 1: Zamów i wydrukuj materiały do nowego zespołu „garnka”

W zależności od tego, skąd otrzymasz materiały, niektóre mogą mieć dłuższy czas realizacji. Kupiłem SS495 z serwisu eBay za około 6 USD, ale zostały wysłane z Chin, więc dostarczono je za około 4 tygodnie. Magnesy, których użyłem to D36DIA firmy K&J Magnetics (około 0,65 USD za sztukę plus koszty przesyłki). Mają 3/16" średnicy x 3/8" długości, gatunek N42. Podobny magnes od dowolnego porównywalnego dostawcy powinien dawać podobne wyniki, chociaż jeśli ma inną siłę, może to wpłynąć na ogólną odpowiedź SS495 jako funkcję odległości od magnesu.

Pozostałe elementy będą musiały zostać wydrukowane w 3D. Co najmniej będziesz potrzebować:

• 4 x słupki magnetyczne
• 3 x proste podstawy
• 1 x podstawa kątowa (UWAGA: wykonaj co najmniej 2 z nich… patrz poniżej)
• 4 x uchwyty suwakowe czujnika

Gorąco polecam wydrukowanie dodatków do słupków magnetycznych i prawdopodobnie co najmniej 1-2 zapasowe na każdą sztukę, na wypadek gdyby z jakiegoś powodu się zepsuły. Zarówno plik STEP, jak i plik projektu Autodesk Fusion 360 są dostępne do pobrania. Fusion 360 można pobrać i licencjonować za darmo przez 1 rok, jeśli utworzysz konto hobbystyczne. To bardzo potężny program. Mój szef w pracy ma własną fabrykę drukarek 3D z piwnicy, więc łaskawie wydrukował dla mnie wszystkie te elementy. Użył filamentu Colorfabb nGen Copolyester z 80% wypełnieniem na warstwie o grubości 0,10 mm.

Inna uwaga: Garnek, który mierzy skok w pobliżu planszy dla przycisków po lewej stronie joysticka, może lepiej działać jako podstawa kątowa niż prosta. Zbudowałem joystick z prostą podstawą, ale końcowy montaż był bardzo ciasny i musiałem zginać przewody do tego garnka bardziej niż chciałem wszystko z powrotem…. możesz poeksperymentować na tym i przynajmniej mieć opcje.

Krok 2: Wypoleruj i dopasuj elementy drukowane

Wydrukowane elementy 3D, które zostały zaprojektowane i prawdopodobnie wydrukowane, będą miały pewne zakłócenia i prawdopodobnie wystąpią pęknięcia i defekty podczas drukowania. W szczególności otwór na magnes, w który ma się zmieścić na słupku, jest zbyt mały, więc będzie trochę przeszkadzać w utrzymywaniu magnesu na miejscu. Ponadto otwór 7 mm w podstawach ma dokładnie taki sam rozmiar jak zewnętrzna średnica 7 mm słupka magnesu, więc otwór w podstawach należy ostrożnie powiększyć, aż uzyska właściwy rozmiar.

W przypadku słupka magnetycznego weź wiertło 3/16" i OSTROŻNIE wywierć otwór, w który trafi magnes. materiał, który trzyma górę słupka na dole. Nie wiercić przez długi czas, tylko na tyle, aby oczyścić otwór, tak aby magnes się w niego wcisnął. Będziesz chciał ciasno pasować, więc nie t wiercić i usuwać materiał ze ścianek słupka, gdy magnes wejdzie do środka. Odradzałbym również robienie tego, jeśli plastik jest zbyt zimny, ponieważ może nie wygiąć się prawidłowo i może natychmiast stać się zbyt duży - jeśli plastik się zgniecie, pomoże otwór pozostaje nieco poniżej nominalnego rozmiaru 3/16". Musisz poeksperymentować, dlatego wydrukowałeś dodatkowe elementy:-)

Gdy magnes wejdzie w słupek, użyłem narzędzia do pogłębiania stożkowego, aby wyczyścić fazowanie na górze słupka, aby pomóc w umieszczeniu magnesu w miejscu. Możesz chcieć zamienić wiertło i to narzędzie do pogłębiania, aby uzyskać czysty magnes.

Po prawidłowym dopasowaniu słupka i magnesu należy wyczyścić otwory w podstawie. Gładkim końcem wiertła o odpowiednim rozmiarze z papierem ściernym (ziarnistość około 100 lub 120) owiniętym wokół GŁADKIEGO końca, wyczyść wnętrze 7 mm otworu w podstawie. Kontynuuj, aż słupek po prostu wsunie się w bok otworu i obróci się dość swobodnie. Tutaj również będziesz chciał uważać, ponieważ nie chcesz zbyt wiele luzu między bazą a słupkiem.

Po dopasowaniu słupka do podstawy sprawdź, czy 9 mm kołnierz na słupku magnesu jest dokładnie dopasowany do odpowiedniego rowka w podstawie, a jeśli to konieczne, przeszlifuj zewnętrzną część kołnierza słupka. Zrobiłem to, dociskając słupek do gładkiego końca wiertła 3/16 i wkładając go do wiertła (koniec wiertła do uchwytu) i przesuwając kołnierz po papierze ściernym, aż kołnierz się wpasuje rowek czysto.

Na koniec, wraz z mocowaniem słupka i podstawy, nasmaruj je, nakładając ołówkiem grafit na stykające się powierzchnie. Rysuj na wszystkich współpracujących powierzchniach, aby pozostawić obfitą warstwę grafitu, a to pomoże mu działać znacznie płynniej. W razie potrzeby szlifuj/oczyść powierzchnie i ponownie nałóż grafit, aby uzyskać płynną pracę.

Krok 3: Zrób czujnik

Joystick łączy się z wychodzącymi potencjometrami za pomocą żeńskich 3-pinowych złączy o rastrze 0,100 . Oznacza to, że możemy użyć wspólnych pinów do tworzenia złączy, z pewnymi modyfikacjami.

Chciałem się upewnić, że nie włożę pinów do złącza tyłem, więc wyciąłem kawałek plastiku, który mógłbym przykleić do podstawy pinu główki, aby zrobić języczek klucza. Plastik pochodzi z łyżki do leków dla dzieci Walgreens i przyciąłem go do odpowiedniego rozmiaru za pomocą nożyc do blachy i drutu. Następnie użyłem super kleju, aby przymocować plastikowe zakładki do podstawy pinu nagłówka, aby wykonać złącze. Gotowe złącze można włożyć do złącza joysticka tylko w jeden sposób. Jestem pewien, że mógłbyś je też wydrukować, gdybyś chciał.

Mając gotowe listwy pinów, teraz musimy rozpocząć lutowanie przewodów. Użyłem drutu 28AWG, aby był elastyczny i mam nadzieję, że wszystko będzie pasować do małego odstępu pinów na czujniku. W moim joysticku wszystkie 3 złącza były zgodne z tym samym wzorcem - będziesz chciał zweryfikować tę konfigurację w swojej, ponieważ mogą występować różnice w wielu wersjach tego joysticka. Z plastikową zakładką skierowaną Z DALA od siebie i przypinając:

Lewy pin będzie VCC (5 VDC - Czerwony na zdjęciu)

Środkowy będzie sygnał napięcia z powrotem do joysticka (biały z żółtym skurczem na zdjęciu)

Po prawej będzie GND (na zdjęciach czarny).

Przewody przylutowane do pinów nagłówka powinny mieć około 2 cale długości - zapewni to wystarczająco dużo miejsca na połączenie w joysticku, ale nie tak długie, aby stały się uciążliwe przy ponownym montażu.

Po stronie czujnika SS495 będziesz chciał potwierdzić sekwencję okablowania w arkuszu danych. Mój używał następujących elementów z płaską stroną czujnika skierowaną w dół:

Po lewej: VCC (5 V DC)

Środek: GND

Po prawej: sygnał

Zobacz zdjęcia dla orientacji. Po wykonaniu czujnika polecam podłączyć go do źródła napięcia/płytki stykowej i sprawdzić, czy wyjście zmienia się wraz ze zmianą pola magnetycznego….kiedy wykonałem pierwszy czujnik, miałem zamienione przewody sygnałowe i masowe na czujniku, i bardzo szybko zrobiło się ciepło… Cudem nie wypuściłem magicznego dymu z czujnika. Upewnij się, że czujnik nie nagrzewa się i podaje oczekiwaną zmianę napięcia wraz ze zmianą pola magnetycznego.

Krok 4: Złóż „garnki”

Dzięki czujnikowi podłączonemu do złącza i słupkom magnetycznym dopasowanym do podstawy, teraz można zmontować pełny garnek. Zobacz model 3D z kroku 1, aby zobaczyć wszystkie szczegóły montażu.

Po pierwsze - słowo ostrzeżenia - podczas końcowych testów i konfiguracji joysticka zauważyłem, że przepustnica musi mieć zmniejszoną czułość w stosunku do pozostałych osi, a więc czujnik musi być dalej od magnesu niż na pozostałych słupkach. Możesz poczekać ze złożeniem ostatniej doniczki, aż uzyskasz ustawienie przepustnicy, na wypadek gdybyś musiał zmodyfikować suwak lub podstawę, aby czujnik był wystarczająco daleko. Skończyło się na tym, że dokonałem regulacji, odkładając plastik ze szkiełka, ale zajęło to trochę czasu… łatwiej byłoby spiłować kieszeń, do której wkłada się czujnik, i pogłębić ją.

OK, kontynuuję…..

Do każdego czujnika i slajdu użyj super kleju, aby zamontować czujnik na slajdzie, jak pokazano na modelu 3D. Zwężające się części czujnika wchodzą do kieszeni, z płaską powierzchnią czujnika skierowaną na zewnątrz w kierunku magnesu. Druty wznoszą się i wychodzą z całkowicie płaskiej strony prowadnicy. Upewnij się, że czujnik nie wystaje poza spód prowadnicy lub że będzie kolidował z kołnierzem na słupku magnesu podczas pracy.

Gdy klej stwardnieje, można zmontować resztę doniczki. W tym momencie magnesy mogą być instalowane w słupkach nieco losowo - użyjesz szczypiec do obracania ich po zainstalowaniu w joysticku podczas końcowych regulacji. Jeśli chcesz spróbować go zbliżyć, użyj kompasu, aby znaleźć boki magnesu. Oto, co musisz wiedzieć:

Północ na kompasie wskazuje stronę magnesu, który da sygnał 0V z czujnika

Południe wskazuje na sygnał 5V

Przekręcenie czujnika w potencjometrze w kierunku CCW (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, patrząc od góry potencjometru) powinno zmniejszyć napięcie, więc czujnik przesunie się w kierunku północnym, przekręcenie CW powinno przesunąć czujnik w kierunku bieguna południowego, zwiększając napięcie.

Z magnesami zainstalowanymi w słupkach, umieść słupek w podstawie, a następnie umieść suwak na górze podstawy i zainstaluj śrubę nr 2, aby trzymać wszystko razem. Sprawdź, czy praca jest wolna, ale nie niechlujna, dostosuj w razie potrzeby.

Krok 5: Modyfikacje joysticka

Aby wyjąć garnki, należy je wysunąć mocną, stałą siłą, jeśli są one przytrzymywane małymi metalowymi klipsami. Posada steru jest utrzymywana tylko razem z samą rączką i powinna wychodzić bez problemu.

Czujniki z efektem Halla wymagają pełnego napięcia 5VDC do prawidłowego działania, ale joystick dostarcza do potencjometrów tylko około 4,2 V, więc będziemy musieli trochę zmienić okablowanie. Aby uzyskać wystarczającą ilość punktów połączeniowych dla 5VDC i GND, potrzebujemy zworek z przychodzącego złącza USB. Wyjmij płytkę z joysticka, aby można ją było zmodyfikować.

Do nagłówka / zworki zasilania użyłem starych 4-pinowych złączy z zasilacza komputerowego, który leżałem. Wszystko, co zapewni minimum 3 połączenia dla listwy pinowej, będzie działać. Przewody ze złącza zostały przylutowane razem i do wspólnego przewodu, jednego wykonanego dla 5VDC (czerwony) i GND (czarny), a w razie potrzeby zastosowano rurki termokurczliwe. Zostały one przylutowane do dolnej części złącza USB na płytce wraz z małym kondensatorem 3,3 uF (na wszelki wypadek). Nie byłam pewna, czy czapka jest potrzebna, ale pomyślałam, że to nie zaszkodzi. Oczywiście bądź bardzo ostrożny podczas lutowania, aby upewnić się, że nie wykonasz połączeń, których nie zamierzasz.

Po podłączeniu zasilania do płyty można ją ponownie zainstalować w joysticku, przesuwając złącza z dala od płyty w kierunku strony joysticka, gdzie wchodzi główny kabel.

Następnie należy usunąć klej zabezpieczający 3 przewody czujnika steru (niebieski, czarny, brązowy) wychodzące z górnej części. Ostrożnie wyciągnij klej i odetnij w razie potrzeby, aby go uwolnić.

Z tego złącza ostrożnie wyjmij niebieskie i brązowe przewody ze złącza. Można to zrobić delikatnie podważając zacisk zabezpieczający dla każdego styku złącza. Później do tych styków dodasz przewody przedłużające, aby wykonać połączenia 5 VDC i GND dla czujnika.

Na pozostałych 2 złączach płyty głównej wykonaj te same czynności. W przypadku złącza idącego do 2 garnków w pobliżu podstawy drążka (pochylenie drążka), usuń czerwony i czarny przewód ze złącza. Na złączu prowadzącym do przepustnicy i przycisków bocznych usuń czerwone i białe przewody (dla pewności przyprowadź je z powrotem do przepustnicy).

Krok 6: Wykonaj przewody połączeniowe i wykonaj połączenia zasilania

Aby podłączyć listwy zasilające do złącz zasilających czujniki, zrobiłem 3 komplety zworek. Możesz użyć istniejących przewodów płytki stykowej, jeśli je masz… to w zasadzie wszystko to.

Każdy przewód miał około 6 cali długości - wyreguluj według własnego uznania. Potrzebne są 3 z każdego koloru (czerwony i czarny dla 5 VDC i GND). Przylutuj piny z zasilacza pinów na każdym końcu i rurkę termokurczliwą, aby pomóc trzymaj wszystko razem. Włóż styki do odpowiednich styków złącza, które zostały uwolnione w poprzednim kroku:

Ster (skręt):

Niebieski - 5 VDC (czerwona zworka, czerwona nagłówek)

Brązowy - GND (czarna zworka, czarna nagłówek)

Przepustnica:

Czerwony - 5 VDC (czerwona zworka, czerwona nagłówek)

Biały - GND (czarna zworka, czarna nagłówek)

Pitch i Yaw (pochylenie drążka):

Czerwony - 5 VDC (czerwona zworka, czerwona nagłówek)

Czarny - GND (czarna zworka, czarna nagłówek)

Włóż drugi koniec zworki do odpowiedniego złącza zasilania.

Edytuj 7 maja 2020 r. - Dodatkowe informacje można znaleźć w schemacie elektrycznym w formacie PDF.

Krok 7: Zmodyfikuj obudowę przepustnicy

Jedna trwała modyfikacja joysticka - z obudowy przepustnicy wystaje bezużyteczny kawałek plastiku, który będzie przeszkadzał naszym nowym czujnikom. Musisz go odciąć równo z resztą obudowy.

Przed zdjęciem obudowy przepustnicy spróbuj zaznaczyć położenie koła zębatego w obudowie względem manetki przepustnicy na zewnątrz. Gdy poruszasz przepustnicą, w pewnym momencie zobaczysz znak na biegu wskazujący pozycję początkową lub referencyjną. Kiedy to znajdziesz, zaznacz położenie uchwytu przepustnicy markerem, aby wiedzieć, jak wyrównać wszystko podczas składania go z powrotem. Tylko upewnij się, że poświęcisz trochę czasu na sprawdzenie go przed demontażem.

Na zdjęciach widać, gdzie znajduje się obszar, który należy odciąć. Po prostu użyłem brzeszczotu do metalu i przytrzymałem go równo z resztą krawędzi obudowy i odciąłem część, która miała przeszkadzać. Po usunięciu tego można zainstalować garnek do przepustnicy.

Instalując potencjometr przepustnicy, pamiętaj o ponownym założeniu metalowego zacisku, który przytrzymuje potencjometr w obudowie przepustnicy i upewnij się, że się zatrzymuje. Następnie wyrównaj dźwignię zmiany biegów i przepustnicy tak, jak przed rozebraniem i skręć wszystko z powrotem.

Krok 8: Zainstaluj i dostosuj garnki

Po zainstalowaniu drążka przepustnicy pozostałe 3 będą w zasadzie takie same. Garnki w podstawie drążka mają metalowe klipsy mocujące w słupku, które pomagają utrzymać je na miejscu, a górny do sterowania sterem nie. Podłącz każdy czujnik do odpowiedniego złącza. Przypomnijmy, aby ewentualnie użyć podstawy kątowej zamiast prostej na doniczce w pobliżu przycisków po lewej stronie, aby przewody czujnika nie kolidowały z płytką - przetestuj i zweryfikuj.

Po zainstalowaniu wszystkich 4 garnków, będziesz musiał wyregulować czułość kątową każdej osi, a także punkt środkowy. Aby to zrobić, musisz zasilić joystick. W razie potrzeby można to zrobić, podłączając joystick do dowolnego adaptera ładowarki USB, ponieważ tak naprawdę potrzebujemy tylko zasilania czujników. W przeciwnym razie podłączenie go do komputera powinno być w porządku - pamiętaj tylko, aby z jakiegokolwiek powodu nie zwierać 5VDC do GND.

Oto cele dostosowania:

Wyśrodkowany w osi: 2,3 VDC ± 0,1

Niskie napięcie osi: 0,6 VDC ± 0,1 (oś skoku cofnięta w kierunku uchwytu przepustnicy, oś R-L przesunięta do końca w prawo, uchwyt skręcony do końca w lewo, przepustnica do pełna „-” lub 0%)

Wysokie napięcie osi: 4,0 VDC ± 0,1 (oś skoku przesunięta do przodu w kierunku od rączki przepustnicy, oś R-L przesunięta do końca w lewo, skręcenie rączki do końca CW, przepustnica do pełnego „+” lub 100%)

W moich testach reprezentowały one w przybliżeniu granice, w których byłem w stanie zmaksymalizować czułość joysticka. Doprowadzenie go do 5 VDC lub 0 VDC dla sygnału wydawało się nie działać….przestał reagować na zmiany napięcia poniżej około 0,4 V, a powyżej około 4,5 V. Co więcej, kiedy po raz pierwszy testowałem system z oryginalnymi potencjometrami, 0,5 i 4,3 V były skrajnościami, które zaobserwowałem we wszystkich 4 obwodach.

Podłącz multimetr do układu, z GND miernika podłączonym do złącza zasilania GND (czarny) oraz do zacisku + miernika odczytującego sygnał z czujnika (można go odczytać równolegle z dowolnymi połączeniami do joysticka). Rozpocznij od zsuwania doniczki w środku jej zasięgu. Za pomocą wąskich szczypiec delikatnie przekręć magnes, aż napięcie z czujnika wyniesie około 2,5 V. Następnie przesuń joystick lub przepustnicę do jednego z ograniczników i określ, czy zasięg czujnika jest za duży, czy za mały. Jeśli zostanie przeniesiony do pozycji wysokiego napięcia, a odczyt przekroczy 4,3 V, czujnik będzie musiał zostać odsunięty od magnesu. Jeśli w wysokim napięciu, a odczyt jest mniejszy niż 4,1 V, przesuń czujnik bliżej magnesu. Wyreguluj i powtórz testowanie w obu kierunkach, aż napięcie znajdzie się w zakresie. Jeśli jedna strona jest w zasięgu, a druga poza zasięgiem, może być konieczne wyregulowanie środka poprzez lekkie obrócenie magnesu w celu przesunięcia punktu środkowego. Dostosowanie będzie procesem iteracyjnym i prawdopodobnie zajęło mi około godziny dostosowanie wszystkich 4 garnków do mojego zadowolenia. Regulacja steru jest najbardziej czasochłonna, ponieważ wymaga przynajmniej częściowego ponownego montażu rączki za każdym razem, aby uzyskać prawdziwe wyczucie regulacji garnka.

Po wyregulowaniu, przed ponownym złożeniem joysticka, polecam podłączyć joystick do komputera i przeprowadzić kalibrację. Potwierdzi to, że wszystkie osie poruszają się w zamierzonym kierunku i żadna z nich nie jest odwrócona (z magnesem obróconym o 180º od miejsca, w którym powinien być).

Krok 9: Ostateczny ponowny montaż i test

Po wyregulowaniu garnka sprawdź dwukrotnie funkcjonalność wszystkich osi poprzez kalibrację joysticka na komputerze, upewniając się, że każdy ruch odpowiada kierunkowi, w którym zamierzasz iść.

Gdy wszystko będzie gotowe, przyklej taśmą wszystkie przewody, aby nie poruszały się podczas składania rzeczy.

Jak montujesz główną pokrywę która ma płytkę przepustnicy i przycisków to miej oko na przewody wychodzące z lewego bocznego garnka - na moim joysticku przewody od tego czujnika wystawały i przeszkadzały w płytce i musiałem się wyginać przewody czujnika na uboczu. Jak wspomniałem we wstępie, gdybym wiedział, że tak się stanie, mógłbym zamiast tego użyć podstawy kątowej, chociaż udało mi się sprawić, by działała tak, jak była.

Po ostatecznym montażu przeprowadź ostateczną kalibrację i test! Cieszyć się!

Jeśli masz jakieś pytania, śmiało zostaw komentarz, a ja odpowiem na nie najlepiej jak potrafię lub prześlę dodatkowe zdjęcia.