Panel przełączników DIY Flight Sim: 7 kroków (ze zdjęciami)

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

Po wielu latach spędzonych w społeczności symulatorów lotu i zaangażowaniu się w coraz bardziej skomplikowane samoloty, zacząłem tęsknić za możliwością trzymania rąk na fizycznych przełącznikach, zamiast próbować latać prawą ręką podczas używania myszy w moim niedominującym lewą ręką, aby w krótkim czasie kliknąć małe przełączniki w kokpicie. Nie mam pieniędzy ani czasu na pełną konfigurację kokpitu, a nawet gdybym miał, nie zamierzam budować jednego dla każdego samolotu, którym latam (jest ich wiele). Poza tym prawie nigdy nie używam wielu przełączników w kokpicie, a jeszcze mniej muszę mieć dostęp w krótkim czasie. Jednak skończyły mi się przyciski i przełączniki na moim HOTAS. Więc co robić?

To wtedy mój mózg przywołał wspomnienie sprzed jakiegoś czasu, kiedy przeglądałem sprzęt do symulatorów lotu tylko dla zabawy (moja antyspołeczna, nerdowa wersja zakupów wystawowych w centrum handlowym). Widziałem panel przełączników Saitek, oznaczony funkcjami w stylu lotnictwa ogólnego: zewnętrzne światła, sterowanie magneto, podwozie, ogrzewanie Pitota itp. To było oczywiście poza moim przedziałem cenowym i musiałbym zrobić coś poważnego ponowne oznakowanie, gdybym miał go używać do samolotów myśliwskich, do czego naprawdę potrzebowałem panelu przełączników. Jednak pomysł się utrzymał i zeszłego lata, nie mając nic lepszego do roboty, pomyślałem, że zbuduję własny.

Kieszonkowe dzieci:

Materiały do budowy pudełka

Elementy sterujące do wyboru (użyłem przełączników, ale możesz mieć przyciski, pokrętła, suwaki lub cokolwiek innego, co możesz wymyślić, jak podłączyć).

Niektóre dobre przełączniki 2-pozycyjne (Amazon)

Niektóre dobre przełączniki 3-pozycyjne (Amazon)

Teensy Board (użyłem 3.2, ale 3.x, 4.x i LC na pewno będą działać; nie jestem pewien co do 2.x. Więcej informacji na temat tablic Teensy znajdziesz na https://www.pjrc.com /malusieńki/)

Jakiś przewód elektryczny o grubości 22 cali (z rdzeniem litym najłatwiej pracować; znalazłem swój na Amazon tutaj)

Cienki lut elektryczny 60/40 (Amazon)

Stripboard (Amazonka)

Wymagane nagłówki pinów (są bardzo łatwe do znalezienia, a Twoje potrzeby będą się różnić w zależności od tego, co masz i jak zdecydujesz się kontynuować, więc nie załączyłem linku)

Przekładki do PCB (ponownie, duży wybór jest dostępny i potrzeby każdego będą trochę inne, więc nie zamieściłem linku. Gorąco polecam zaopatrzenie się w metalowe, a nie plastikowe, ponieważ znacznie mniej prawdopodobne jest przypadkowe rozebranie im.)

Krok 1: Prototyp

Szczerze mówiąc, mój prototyp jest trochę zawstydzający. Wiązało się to z wieloma gołymi, skręconymi drutami, niesamowicie niechlujnym kodem Arduino, Teensy 3.2 i wyjątkowo zawodnymi połączeniami elektrycznymi. Być może był też karton. Pomimo wielu wad, dostarczył dowodu koncepcji i pozwolił mi wypróbować go praktycznie za darmo, ponieważ miałem już wszystkie części. Okazało się to niezwykle cenne na dłuższą metę, ponieważ odkryłem i naprawiłem wiele problemów z prototypem i musiałem dopracować swoje cele do produktu końcowego. Prawie wszystko wykorzystałem ponownie (karton był przegraną przyczyną) w kolejnej manifestacji tego, czego teraz używam. Gorąco polecam zbudowanie dedykowanego prototypu, aby dać sobie szansę wypróbowania go i uporządkowania niespodzianek, zanim przejdziesz do całości i zbudujesz ostateczną wersję.

Krok 2: Określ listę funkcji, które chcesz/potrzebujesz

Najlepiej byłoby, gdyby obejmowało to rzeczy, do których musisz uzyskać dostęp w krótkim czasie, ale nie ma na nie miejsca w systemie HOTAS, takie jak ramię główne, zapasowe systemy sterowania lotem, sterowanie zagłuszaczami, sterowanie środkami zaradczymi itp. Zalecam zapoznanie się z HOTASem przed zbudowaniem panelu przełączników, ponieważ Twoje potrzeby mogą się zmienić w zależności od Twojego HOTAS. Podczas mojego prototypu odkryłem, że lubię mieć przełączniki przypisane do rzeczy, do których zwykle używałbym klawiatury, ponieważ zauważalnie zwiększało to zanurzenie. Dlatego dodałem takie rzeczy, jak sterowanie silnikiem (praca / zatrzymanie silnika, sterowanie osłoną, bieg, klapy itp.). W innych samolotach, takich jak 737 lub GA, używałem ich do takich rzeczy, jak sterowanie autopilotem, sterowanie światłami zewnętrznymi, systemy awaryjne itp. Bardzo przydatne było również przypisanie ich do systemów przeciwoblodzenia, takich jak ogrzewanie pitot i ogrzewanie węglowodanów, ponieważ to są rzeczy, które często włączam i wyłączam.

Użyłem arkusza kalkulacyjnego, aby uporządkować wszystkie te listy i ustawić przełączniki 2-pozycyjne i 3-pozycyjne. Prawdopodobnie możesz uciec z tylko przełącznikami 2-pozycyjnymi, ale elementy takie jak sterowanie jammerem i dozownikiem w F/A-18 są bardziej wciągające i wiernie odwzorowywane dzięki przełącznikowi 3-pozycyjnemu, a w niektórych przypadkach jest to dość konieczne, takie jak selektor punktu trasy/punktu/misji w module CDU A-10C. Większość klap samolotów ma również co najmniej trzy pozycje (przykłady to A-10C i F/A-18), a te, które mają tylko 2 pozycje klap, mogą równie dobrze korzystać z przełącznika 3-pozycyjnego, używając tylko 2 z 3 stanowiska. (Wskazówka dotycząca zakupów: warto znać nazwy techniczne przełączników (przełącznik SPST, przełącznik SPDT, obrotowy itp.) Wyszukiwarki zwykle nie wiedzą, co masz na myśli, gdy pytasz o „przełączniki”. Dobre miejsce, aby dowiedzieć się o takich wszystko jest tutaj.)

Ostatnią sztuczką jest decyzja o zamówieniu przełączników. Pamiętaj, gdzie będzie panel przełączników; możesz chcieć umieścić przełączniki, do których będziesz potrzebować szybszego dostępu, bliżej miejsca, w którym będzie twoja ręka. W moim przypadku lecę z prawą ręką na drążku, a lewą na gazie, więc panel przełączników znajdzie się po lewej stronie mojego biurka. Ponieważ moja klawiatura i mysz znajdują się między drążkiem a przepustnicą, panel zostanie umieszczony po lewej stronie przepustnicy, więc przełączniki szybkiego dostępu powinny znajdować się po prawej stronie panelu przełączników, blisko mojej dłoni.

Jeśli interesuje Cię użyty przeze mnie arkusz kalkulacyjny, znajdziesz go tutaj w Arkuszach Google. (Niestety, Instructables z jakiegoś powodu nie pozwalają mi przesłać arkusza kalkulacyjnego.)

Krok 3: Zaprojektuj pudełko

Przełączniki muszą być do czegoś przymocowane, a coś prawdopodobnie będzie siedzieć na twoim biurku. W moim przypadku zrobiłem pudełko o wymiarach 29 cm na 12 cm i wysokości 6 cm z kawałków drewna 1x4 z frontem z akrylu o grubości 1/4”. Strukturalnie to trochę przesada, ale użycie większych materiałów ułatwiło ich łączenie i pozwoliło na więcej miejsca na błędy. Wybierając materiały, pamiętaj, że cięższy jest zwykle lepszy, ponieważ oznacza to, że możesz mocno naciskać na przełączniki, a waga pudełka nie pozwoli mu się przemieszczać. Jeśli chcesz użyć materiału przewodzącego, takiego jak blacha, teoretycznie nic nie złamie (nie próbowałem tego; być może będziesz musiał elektrycznie odizolować przekładki PCB od reszty stripboardu w przyszłym kroku). Po prostu zaprojektuj pudełko tak, abyś mógł je dowolnie składać i demontować. Być może będziesz musiał rozwiązać problem!

Rozstawiłem moje przełączniki około 1,4 cm, chociaż można je rozstawić bardziej. Znalazłem 1,4 cm jako wygodną szczelinę, w której mogłem czuć się na tyle pewnie, że mogłem nacisnąć odpowiedni przełącznik, a nie te po obu stronach. Wygląda na trochę zatłoczony, ale tak nie jest, szczególnie po odrobinie praktyki. Jednak nie chciałbym, żeby byli bliżej siebie.

Krok 4: Kup części i zbuduj pudełko

To był dla mnie najzabawniejszy i najtrudniejszy krok. Zdecydowałem się pomalować moje pudełko błyszczącą czernią na zewnątrz i błyszczącą bielą wewnątrz. Wybrałem czerń na zewnątrz, ponieważ pasuje do czarnego motywu, który mam przy moich rzeczach komputerowych, a biały do środka, ponieważ wiedziałem, że chcę oświetlić pudełko, a pomalowanie wnętrza na biało oznaczało, że będzie odzwierciedlało wybrany przeze mnie kolor by go oświetlić. Błyszczący był tylko dlatego, że ładnie wyglądał (i pomógłby odbijać światło wokół wnętrza pudełka). Warto sięgnąć po drut o grubości 22 mm, ponieważ wygodnie mieści się w otworach w większości prototypowych płytek drukowanych. Niektórzy wolą pleciony drut, ponieważ w ten sposób uzyskuje się nieco lepsze połączenia elektryczne, ale uważam, że praca z nim jest absolutnym koszmarem, zwłaszcza na tak małą skalę, więc użyłem litego drutu miedzianego i po prostu użyłem dużo lutu. Użyłem też kolorów do uporządkowania przewodów, co bardzo pomogło. Czarny był masą (jak zwykle) a czerwony był 3,3V i wyjścia przełączników. (Ja bym użył niebieskiego, zielonego lub czegoś podobnego do wyjść przełączników, ale nie miałem ich i nie chciałem kupować niektórych tylko do tego projektu.)

Lubię mieć możliwość podłączania i odłączania mojego mikrokontrolera od projektów zamiast lutowania, aby móc z nich korzystać ponownie, więc przylutowałem żeńskie nagłówki pinów do mojej stripboardu, a następnie podłączyłem do niego moją płytkę Teensy. Stripboard został przymocowany z tyłu pudełka za pomocą przekładek do PCB. Diody LED zostały przyklejone na gorąco do małego prostokąta z tego samego akrylu 1/4”, którego użyłem na powierzchni panelu, i przymocowane do boków pudełka za pomocą przekładek do PCB. Wszystkie połączenia elektryczne zostały przylutowane, z wyjątkiem gniazdek pinów w Teensy, które były przymocowane do listwy przy pomocy żeńsko-męskich gniazdek.

Radzenie sobie z przekładkami PCB: te rzeczy są koszmarem do wkręcania tylko palcami, więc znalazłem dobrej wielkości gniazdo, aby kupić trochę, a następnie dokręciłem je palcami. (Zobacz zdjęcia.) Ponadto nie powinno być zbyt dużego nacisku na te przekładki; wszystko, czego potrzebują, to trochę elektroniki. W ogóle nie ma potrzeby ich dokręcania. Powinno wystarczyć delikatne, ale mocne napięcie. Wreszcie, znacznie łatwiej będzie wywiercić otwór pilotażowy o odpowiedniej wielkości przed próbą jego wkręcenia.

Pamiętaj, aby często testować połączenia, aby upewnić się, że lut nie nakłada się na sąsiedni pasek. Wskazówka: jeśli twój multimetr mówi, że twoje listwy są połączone, ale nie widzisz żadnego lutu łączącego je, UPEWNIJ SIĘ, ŻE TWOJE PRZEŁĄCZNIKI SĄ OTWARTE, A NIE ZAMKNIĘTE! Popełniłem ten błąd i kosztowało mnie to bardzo frustrujące pół godziny.

Mała teoria elektryczna: przełączniki nie działają dobrze jako wejścia, chyba że użyjesz rezystora pullup lub pulldown. Problem polega na tym, że gdy przełącznik jest otwarty, nie jest połączony z żadnym punktem odniesienia dla mikrokontrolera, więc nie wie, czy jest otwarty, czy zamknięty. (W każdym razie jest to uproszczona wersja, którą czuję się komfortowo, wyjaśniając.) Teensys (i Arduino też, o ile wiem) mają wbudowane rezystory podciągające, które można włączyć za pomocą

pinmode(pin, INPUT_PULLUP);

zamiast

pinmode(pin, INPUT);

Służy to do połączenia pinu z punktem odniesienia, gdy jest otwarty, i innym punktem odniesienia, gdy jest zamknięty (użyłem masy, ale internet mówi, że możesz również użyć VIN). Wykorzystałem również bibliotekę Bounce, aby wyeliminować wszelkie mechaniczne niespójności w samym przełączniku. W przypadku diod LED projekt obwodu pozostawiam tobie. Z doświadczenia powiem, że diody LED nie wytrzymują zbyt długo, jeśli są przeciążone, a ich wymiana jest dużym bólem, więc warto poświęcić czas na odrzucenie reguły pętli Kirchhoffa i ustalenie wartości rezystancji. W przypadku 2 diod LED 20mA, które miałem, użyłem rezystora 6 i nieco omów, aby obniżyć napięcie z 3,3 V (w moim Teensy jest pin 3,3 V) do 3,1 woltów, co mieści się w granicach 3,0 Tolerancja -3,2V moich diod LED.

Kilka wskazówek dotyczących lutowania: Jeśli okaże się, że lut przypadkowo połączył dwa paski, możesz spróbować kilku rzeczy. Stwierdziłem, że narzędzie Dremel z bardzo małym grotem działało dobrze do precyzyjnego odłupywania małych kawałków niesfornego lutu. Jeśli jednak przypadkowo utworzysz kropelkę lutowia wokół dwóch przewodów na różnych paskach, narzędzie Dremel zajmie wieczność. Po kilku eksperymentach odkryłem, że najlepszą rzeczą do zrobienia jest podgrzanie lutowia lutownicą, a następnie przeciągnięcie czegoś wąskiego, na przykład wygiętego spinacza do papieru, między przewodami, aby popchnąć lut w obie strony. To zadziałało dla mnie dobrze i narobiło minimalnego bałaganu.

Oświadczenie dotyczące lutowania dla nowych ludzi: To nie jest łatwy projekt lutowania dla początkującego. Lutowałem przez około rok przed tym projektem i był to dla mnie trudny projekt (dlatego wygląda tak niechlujnie). Lutowanie na początku nie jest łatwe i wymaga praktyki. Nie jestem wystarczająco dobry, aby nauczyć cię lutowania, więc nie mogę wziąć odpowiedzialności za twój stopiony ołów/topnik. Twoja praca to nauka lutowania i robienie tego poprawnie/bezpiecznie. To powiedziawszy, istnieje wiele dobrych zasobów (internet to czasami cudowna rzecz), więc nie zniechęcaj się tym projektem, jeśli nie wiesz jeszcze, jak lutować. Praktyka, wytrwałość i cierpliwość to wszystko, czego potrzebujesz. A dla lutowniczych ninja, nie krępuj się pokazać mi.;)

Jeśli martwisz się, że zabraknie ci szpilek: nie zrobisz tego, chyba że użyjesz wielu przycisków. W oprogramowaniu zabraknie przycisków, zanim na płytce Teensy zabraknie pinów, nawet jeśli używasz małego Teensy 3.2, takiego jak ja. Całkowicie wyczerpałem oprogramowanie, używając wszystkich 32 wejść przycisków i użyłem tylko około 3/4 pinów w moim Teensy.

Krok 5: Krótka styczna na mikrokontrolerach

Domyślnym mikrokontrolerem elektroniki hobby jest zwykle Arduino o pewnym opisie. To fantastyczne małe rzeczy; jednak większość Arduino nie może bezpośrednio zachowywać się jak urządzenie USB-HID. Musisz użyć programu pośredniczącego (takiego jak skrypt przetwarzania), aby być pośrednikiem i użyć wirtualnego joysticka, aby faktycznie podawać dane wejściowe, co jest uciążliwe. Z drugiej strony tablice Teensy mogą być zwykłym joystickiem USB-HID, który pojawia się na komputerze tak samo, jak HOTAS lub inne kontrolery do gier. To nie jest oprogramowanie; deski Teensy faktycznie używają różnych żetonów.

W chwili pisania tego tekstu istnieje kilka Arduino, które mogą zachowywać się jak urządzenia USB-HID: Leonardo, Mini i Pro Mini. Jeśli zdecydujesz się pójść tą drogą, sprawdź tę bibliotekę Github, aby używać ich jako joysticka zamiast domyślnej klawiatury/myszy. (Podziękowania dla willem.beel za zwrócenie uwagi na to w komentarzach.)

Tablice Teensy kosztują od około 15 dolarów do około 35 dolarów. Możesz uzyskać podstawowe Arduino za jedyne 10 USD, ale prawdopodobnie spędzisz o wiele więcej godzin, niż warto tworzyć i debugować skrypt przetwarzania, wirtualny joystick i interfejsy między każdym krokiem, jeśli zdecydujesz się iść tą drogą. Jednak wbudowana biblioteka joysticków Teensy i biblioteka Github Arduino Leonardo/Mini/Pro Mini obsługują tylko 32 wejścia przycisków, więc jeśli potrzebujesz wielu przełączników, i tak będziesz musiał przejść na wirtualny joystick, ponieważ jedynym ograniczeniem są Twoje umiejętności kodowania i cierpliwość.

Krok 6: Napisz/Debuguj Kod

Oto plik Arduino z moim kodem. Jeśli chcesz go użyć, będziesz musiał go zmodyfikować, aby odpowiadał temu, gdzie znajdują się przełączniki 2-pozycyjne i 3-pozycyjne, ponieważ twój prawdopodobnie będzie inny niż mój. Jestem do niczego w programowaniu obiektowym w języku, na którym bazują Arduino i Teensy, więc po prostu go zakodowałem. Nie jest ładna, ale działa. Musisz także zmienić typ USB na „Sterowanie symulatorem lotu + Joystick” w menu Narzędzia (podziękowania dla primus57 za zaznaczenie tego w komentarzach). Zapraszam do tworzenia/dystrybucji prac pochodnych; Doskonale zdaję sobie sprawę, że moje umiejętności kodowania nie są świetne, więc wszelkie ulepszenia są mile widziane.

Używam systemu Windows 10, więc aby przetestować mój kod, wszedłem do menu Start, wpisałem „joy.cpl” i nacisnąłem Enter, a następnie dwukrotnie kliknąłem na Teensy Flight Sim Controls i przeszedłem do zakładki Test. (Zobacz zrzut ekranu.) To pokaże się, gdy komputer zarejestruje dane wejściowe (bardzo przydatne do debugowania).

Krok 7: Unikaj moich błędów

Gdybym miał to zrobić jeszcze raz, najważniejszą rzeczą, którą zrobiłbym inaczej, jest to, że zadbałbym o to, aby pudełko leżało płasko na stole. (Obecnie tak nie jest i jest to bardzo denerwujące.) Następną rzeczą, która znacznie by to ułatwiła, byłoby gdybym prześledził, gdzie wiercić otwory pilotażowe dla przekładek PCB przed lutowaniem/mocowaniem rzeczy zamiast po. Powinienem też zdać sobie sprawę, że mogę przylutować przewody od przełączników do stripboardu w dowolnym miejscu wzdłuż paska każdego pinu i nie lutować ich tuż obok siebie. Nick Lee zasugerował w komentarzach użycie superkleju, taśmy lub opasek błyskawicznych, aby wyczyścić okablowanie, co jest świetnym pomysłem.:) Na koniec zrobiłbym ostrożniej malowanie na zewnątrz, ponieważ farba pudełka jest bardziej widoczna niż myślałem i użyłem krótszych, nie fazowanych śrub, aby utrzymać pudełko razem

Niektóre rzeczy, które działały dobrze: wewnętrzne światła działają świetnie, a posiadanie jednego po obu stronach zapewnia wystarczające oświetlenie. Również biblioteka Bounce wykonuje świetną robotę; Nigdy nie otrzymuję fałszywych danych wejściowych, ale nadal czuję, że moje dane wejściowe są natychmiastowe. Przełączniki mają ładny rozmiar i zapewniają wystarczającą odporność, aby czuć się „prawdziwie” bez trudności w przełączaniu. Drut o średnicy 22 wydawał się być idealnym rozmiarem, a będąc solidnym rdzeniem, bardzo łatwo się z nim pracowało. Malowanie natryskowe dało bardzo profesjonalny wygląd i ogólnie uważam, że produkt końcowy wygląda bardzo ładnie.