Konversi Sensor Efek Hall Logitech 3D Extreme Pro: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Kontrol kemudi pada joystick saya mati. Saya mencoba membongkar pot dan membersihkannya, tetapi tidak terlalu membantu. Jadi saya mulai mencari pot pengganti, dan menemukan beberapa situs web berbeda dari beberapa tahun yang lalu yang merujuk pada pemasangan sensor efek hall alih-alih pot. Merasakan ide proyek yang hebat, saya memutuskan untuk melakukan konversi dan menerbitkan instruksi di sini sehingga orang lain dapat melakukan hal yang sama. Saya merancang konversi ini agar 100% mudah dibalik - tidak ada kabel yang harus dipotong, dan hanya 2 kabel untuk disolder papan utama untuk daya (dan sedikit pelepasan plastik di sekitar throttle yang tidak diperlukan). Sisa pemotongan dan penyolderan ada pada komponen baru itu sendiri.

Saat membongkar joystick, perhatikan ukuran sekrup yang digunakan di lubang mana, karena ada 2 ukuran berbeda yang digunakan (setidaknya pada milik saya). Juga pastikan Anda mencatat pot mana di joystick yang memiliki klip logam di dalamnya untuk membantu mereka tetap terpasang. Anda harus memasangnya dengan pot baru untuk menahannya.

Perlengkapan:

• Logitech 3D Extreme Pro Joystick (berfungsi dengan pengecualian pot)
• SS495 Sensor efek Hall x 4
• Magnet batang yang dimagnetisasi secara diametris (0,1875" x 0,375") x 4
• #2 Sekrup Logam Lembaran Kepala Bulat, panjang 3/16" x 5"
• Komponen cetak 3D (lihat di bawah)
• Berbagai macam kawat hookup
• Berbagai macam tabung panas menyusut
• Besi solder
• Pateri
• Berbagai macam konektor listrik

Langkah 1: Pesan dan Cetak Bahan untuk Perakitan "pot" Baru

Tergantung di mana Anda mendapatkan materi, beberapa mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama. Saya mendapatkan SS495 dari eBay seharga sekitar $6, tetapi mereka dikirim dari China, jadi sekitar 4 minggu untuk tiba. Magnet yang saya gunakan adalah D36DIA dari K&J Magnetics (sekitar $0,65 ea, ditambah pengiriman). Panjangnya 3/16" dia x 3/8", grade N42. Magnet serupa dari pemasok yang sebanding akan menghasilkan hasil yang serupa, meskipun jika memiliki kekuatan yang berbeda, hal itu dapat mempengaruhi respons keseluruhan SS495 sebagai fungsi jarak dari magnet.

Sisa potongan harus dicetak 3D. Minimal, Anda akan membutuhkan:

• 4 x Pos Magnet
• 3 x Basis Lurus
• 1 x Basis Miring (CATATAN: Buat setidaknya 2 dari ini …. lihat di bawah)
• 4 x Sensor Slide Mount

Saya sangat menyarankan untuk mencetak ekstra dari tiang magnet, dan mungkin setidaknya 1-2 suku cadang untuk setiap bagian, jika rusak karena suatu alasan. File STEP dan file proyek Autodesk Fusion 360 tersedia untuk diunduh. Fusion 360 dapat diunduh dan dilisensikan secara gratis selama 1 tahun jika Anda membuat akun penghobi. Ini adalah perangkat lunak yang sangat kuat. Bos saya di tempat kerja memiliki pabrik produksi printer 3D sendiri yang kehabisan ruang bawah tanah, jadi dia dengan ramah mencetak semua bagian ini untuk saya. Dia menggunakan filamen Colorfabb nGen Copolyester dengan pengisi 80% pada ketebalan lapisan 0,10mm.

Catatan lain: Panci yang digunakan untuk mengukur nada di dekat papan tombol di sisi kiri joystick mungkin berfungsi lebih baik sebagai alas miring daripada alas lurus. Saya membuat joystick saya dengan alas yang lurus, tetapi perakitan akhir sangat ketat, dan saya harus menekuk kabel untuk panci itu lebih dari yang saya inginkan untuk menyatukan semuanya kembali…. Anda mungkin ingin bereksperimen dengan yang ini dan setidaknya memiliki opsi.

Langkah 2: Poles dan Paskan Potongan yang Dicetak

Potongan cetakan 3D seperti yang dirancang dan kemungkinan dicetak akan memiliki beberapa gangguan, dan kemungkinan akan ada bur dan cacat dari pencetakan. Secara khusus, lubang untuk magnet masuk ke dalam tiang dicetak berukuran terlalu kecil sehingga akan ada beberapa gangguan untuk menahan magnet di tempatnya. Selain itu, lubang 7 mm di alasnya sama persis dengan diameter luar tiang magnet 7 mm, jadi lubang di alasnya perlu diperbesar dengan hati-hati sampai ukurannya benar.

Untuk tiang magnet, ambil mata bor 3/16", dan bor dengan HATI-HATI ke dalam lubang tempat magnet akan pergi. Bor perlahan, dan hentikan setelah ujung mata bor menyentuh dasar lubang yang meruncing - lanjutan dapat menghilangkan bahan yang menahan bagian atas tiang ke bagian bawah. Jangan mengebor untuk waktu yang lama, cukup lama untuk membersihkan lubangnya sehingga magnet akan menekannya. Anda akan ingin pas, jadi jangan' t terus mengebor dan mengeluarkan material dari dinding tiang setelah magnet masuk. Saya juga tidak merekomendasikan melakukan ini jika plastiknya terlalu dingin, karena mungkin tidak melentur dengan benar dan bisa segera menjadi besar - jika plastik tertekuk itu akan membantu lubang tetap di bawah ukuran nominal 3/16". Anda harus bereksperimen, itulah sebabnya Anda mencetak potongan ekstra:-)

Setelah magnet masuk ke tiang, saya menggunakan alat countersink untuk membersihkan talang di bagian atas tiang untuk membantu mengarahkan magnet pada tempatnya. Anda mungkin ingin mengganti mata bor dan alat countersink ini untuk memasukkan magnet dengan bersih.

Dengan pasak dan magnet yang pas, lubang dasar perlu dibersihkan. Dengan ujung halus mata bor ukuran yang sesuai dengan kertas pasir (sekitar 100 atau 120 grit) melilit ujung HALUS, bersihkan bagian dalam lubang 7 mm di alasnya. Lanjutkan sampai tiang hanya meluncur di sisi lubang dan berputar dengan cukup bebas. Anda juga harus berhati-hati di sini, karena Anda tidak ingin banyak permainan antara pangkalan dan tiang.

Dengan pasak pas ke alas, periksa kembali apakah flensa 9 mm pada tiang magnet pas dengan rapi di alur yang sesuai di alas, dan jika perlu, amplas bagian luar flensa tiang. Saya melakukan ini dengan menekan pos ke ujung halus mata bor 3/16 , dan memasukkannya ke dalam bor saya (mengebor ujung mata bor ke dalam chuck) dan menjalankan flensnya di atas kertas pasir, sampai flensa pas di alur dengan bersih.

Terakhir, dengan pasak dan alas, lumasi dengan meletakkan grafit pada permukaan yang bersentuhan dengan pensil. Gambarlah pada semua permukaan kawin untuk meninggalkan lapisan grafit yang banyak, dan ini akan membantunya beroperasi lebih lancar. Pasir/bersihkan permukaan sesuai kebutuhan dan aplikasikan kembali grafit untuk mendapatkan pengoperasian yang mulus.

Langkah 3: Buat Sensor

Joystick terhubung ke pot keluarnya dengan konektor 3 pin betina pada jarak 0,100 . Ini berarti kita dapat menggunakan pin header umum untuk membuat konektor, dengan beberapa modifikasi.

Saya ingin memastikan saya tidak memasukkan pin ke belakang ke konektor, jadi saya memotong sepotong plastik yang bisa saya rekatkan ke dasar pin header untuk membuat tab kunci. Plastiknya berasal dari sendok obat anak-anak Walgreens, dan saya memotongnya sesuai ukuran dengan gunting timah dan pemotong kawat untuk mendapatkan ukuran yang tepat. Saya kemudian menggunakan lem super untuk menempelkan tab plastik ke dasar pin header untuk membuat konektor. Konektor yang sudah jadi hanya akan dimasukkan ke dalam konektor joystick satu arah. Saya yakin Anda bisa mencetak ini juga jika Anda mau.

Dengan header pin siap, sekarang kita perlu mulai menyolder kabel. Saya menggunakan kabel 28AWG agar tetap fleksibel dan semoga semuanya pas dengan jarak pin kecil pada sensor. Di joystick saya, ketiga konektor mengikuti pola yang sama - Anda harus memverifikasi konfigurasi ini di milik Anda, karena mungkin ada variasi pada banyak versi joystick ini. Dengan tab plastik menghadap JAUH dari Anda dan pin ke bawah:

Pin kiri akan menjadi VCC (5 VDC - Merah pada gambar)

Tengah akan menjadi sinyal tegangan kembali ke joystick (Putih dengan kuning menyusut di gambar)

Kanan akan menjadi GND (Hitam dalam gambar).

Kabel yang disolder ke pin header harus sekitar 2 panjang - ini akan memberi Anda cukup ruang untuk membuat sambungan di joystick tetapi tidak terlalu panjang sehingga mengganggu pemasangan kembali.

Di sisi sensor SS495, Anda harus mengonfirmasi urutan pengkabelan pada lembar data Anda. Milik saya menggunakan yang berikut ini dengan sisi FLAT dari sensor menghadap Anda ke bawah:

Kiri: VCC (5 VDC)

Pertengahan: GND

Kanan: Sinyal

Lihat gambar untuk orientasi. Dengan sensor yang dibuat, saya akan merekomendasikan menghubungkannya ke sumber tegangan/papan tempat memotong roti dan memeriksa apakah output berubah dengan perubahan medan magnet….ketika saya membuat sensor pertama saya, saya memiliki sinyal dan kabel ground yang ditukar pada sensor, dan itu menjadi sangat hangat sangat cepat …. Dengan keajaiban saya tidak melepaskan asap ajaib dari sensor. Pastikan untuk memeriksa bahwa sensor tidak memanas dan memberikan perubahan tegangan yang diharapkan dengan perubahan medan magnet.

Langkah 4: Merakit "pot"

Dengan kabel sensor ke konektor dan tiang magnet terpasang di alasnya, sekarang pot penuh dapat dipasang. Lihat model 3D dari Langkah 1 untuk detail lengkap perakitan.

Pertama - sebuah peringatan - selama pengujian akhir dan pengaturan joystick, saya perhatikan bahwa throttle perlu memiliki sensitivitas yang lebih rendah dibandingkan dengan sumbu lainnya, dan karena itu sensor harus lebih jauh dari magnet daripada di pos lainnya. Anda mungkin ingin menunggu untuk merakit satu pot terakhir sampai Anda mendapatkan pengaturan throttle jika Anda perlu memodifikasi slide atau alas untuk mengaktifkan sensor agar cukup jauh. Saya akhirnya membuat penyesuaian dengan mengikis plastik dari slide, tetapi butuh beberapa saat….akan lebih mudah untuk memasukkan saku tempat sensor masuk dan membuatnya lebih dalam.

Oke lanjut…..

Dengan setiap sensor dan slide, gunakan lem super untuk memasang sensor di slide, seperti yang ditunjukkan pada model 3D. Bagian sensor yang meruncing masuk ke dalam saku, dengan bagian datar sensor menghadap ke luar ke arah magnet. Kabel naik dan keluar dari sisi slide yang benar-benar rata. Pastikan sensor tidak menonjol melewati bagian bawah slide, atau yang akan mengganggu flensa pada tiang magnet saat beroperasi.

Setelah lem mengeras, sisa pot bisa dipasang. Magnet dapat dipasang di tiang agak acak pada saat ini - Anda akan menggunakan tang hidung jarum untuk memutarnya saat dipasang di joystick nanti selama penyesuaian akhir. Jika Anda ingin mencoba mendekatinya, gunakan kompas untuk menemukan sisi magnet. Inilah yang perlu Anda ketahui:

Utara pada kompas menunjuk ke sisi magnet yang akan memberikan sinyal 0V dari sensor

Selatan menunjuk ke arah sinyal 5V

Memutar sensor dalam pot ke arah CCW (berlawanan arah jarum jam, dilihat dari atas pot) harus menurunkan tegangan, sehingga sensor akan bergerak ke arah Utara, memutar CW harus menggerakkan sensor ke arah kutub Selatan, meningkatkan tegangan.

Dengan magnet terpasang di tiang, letakkan tiang di alas, lalu letakkan slide di atas alas, dan pasang sekrup #2 untuk menahan semuanya. Periksa operasi gratis, tetapi tidak ceroboh, sesuaikan sesuai kebutuhan.

Langkah 5: Modifikasi Joystick

Untuk melepaskan pot, kekuatan mantap yang kuat akan mengeluarkannya jika dipegang dengan klip logam kecil. Panci kemudi hanya ditahan dengan rakitan pegangan itu sendiri, dan harus keluar tanpa masalah.

Sensor efek hall membutuhkan 5VDC penuh untuk beroperasi dengan benar, tetapi joystick hanya memasok sekitar 4,2 V ke pot, jadi kita perlu sedikit memasang kabel. Untuk mendapatkan titik koneksi yang cukup untuk 5VDC dan GND, kita perlu jumper dari konektor USB yang masuk. Lepaskan papan dari joystick agar dapat dimodifikasi.

Untuk power header/jumper, saya menggunakan beberapa konektor 4 pin lama dari catu daya komputer yang saya miliki. Apa pun yang akan memberi Anda minimal 3 koneksi untuk header pin akan berfungsi. Kabel dari konektor disolder bersama dan ke kabel biasa, yang dibuat untuk 5VDC (merah) dan GND (hitam), dan pipa heat shrink diterapkan jika sesuai. Ini disolder ke bagian bawah header USB di papan bersama dengan kapasitor 3.3uF kecil (untuk berjaga-jaga). Saya tidak yakin tentang perlunya topi itu, tetapi saya pikir itu tidak ada salahnya. Jelas berhati-hatilah saat menyolder untuk memastikan Anda tidak membuat sambungan yang tidak Anda inginkan.

Dengan sambungan daya ke papan dibuat, ini dapat dipasang kembali di joystick, menjauhkan konektor dari papan ke sisi joystick tempat kabel utama masuk.

Selanjutnya Anda perlu melepas lem yang menahan 3 kabel sensor kemudi (biru, hitam, coklat) yang keluar dari bagian atas. Tarik lem dengan hati-hati, dan potong sesuai kebutuhan untuk membebaskannya.

Dari konektor ini, lepaskan kabel biru dan coklat dari konektor dengan hati-hati. Ini dapat dilakukan dengan mencongkel klip penahan secara perlahan untuk setiap pin di konektor. Kemudian Anda akan menambahkan kabel ekstensi ke pin ini untuk membuat koneksi 5 VDC dan GND untuk sensor.

Pada 2 konektor lain untuk papan utama, lakukan langkah yang sama. Untuk konektor menuju 2 pot di dekat pangkal stick (stick tilt), lepaskan kabel Merah dan Hitam dari konektor. Pada konektor yang menuju ke throttle dan tombol samping, lepaskan kabel Merah dan Putih (lacak kembali ke throttle untuk memastikan).

Langkah 6: Buat Kabel Jumper dan Buat Koneksi Daya

Untuk menghubungkan header daya ke konektor yang memberi daya pada sensor, saya membuat 3 set jumper. Anda dapat menggunakan kabel papan tempat memotong roti yang ada jika Anda memilikinya …. pada dasarnya semua ini.

Setiap kawat panjangnya sekitar 6 - sesuaikan sesuai keinginan Anda. 3 dari setiap warna diperlukan (merah dan hitam untuk 5 VDC dan GND). Pin solder dari suplai header pin Anda di setiap ujungnya, dan tabung heat shrink sesuai kebutuhan untuk membantu pegang semuanya bersama-sama. Masukkan pin ke dalam pin konektor yang sesuai yang Anda bebaskan pada langkah sebelumnya:

Kemudi (memutar):

Biru - 5 VDC (jumper merah, header merah)

Coklat - GND (jumper hitam, header hitam)

Mencekik:

Merah - 5 VDC (jumper merah, sundulan merah)

Putih - GND (jumper hitam, header hitam)

Pitch dan Yaw (kemiringan tongkat):

Merah - 5 VDC (jumper merah, sundulan merah)

Hitam - GND (jumper hitam, header hitam)

Masukkan ujung lain dari jumper ke header daya yang sesuai.

Sunting 7 Mei 2020 - Silakan lihat Wiring Diagram PDF untuk info tambahan.

Langkah 7: Ubah Rumah Throttle

Satu modifikasi joystick permanen - ada potongan plastik tak berguna yang menempel di rumah throttle yang akan menghalangi sensor baru kami. Anda harus memotongnya rata dengan bagian rumah lainnya.

Sebelum melepas rumah throttle, coba tandai posisi relatif roda gigi di rumah ke pegangan throttle di luar. Saat Anda menggerakkan throttle, Anda akan melihat di beberapa titik ada tanda pada gigi yang menunjukkan posisi awal atau referensi. Ketika Anda menemukannya, tandai posisi pegangan throttle dengan spidol sehingga Anda tahu bagaimana menyelaraskan semuanya saat memasangnya kembali. Pastikan untuk meluangkan waktu untuk memeriksanya sebelum membongkar.

Dalam gambar Anda dapat melihat di mana area yang perlu dilepas. Saya hanya menggunakan pisau gergaji besi dan menahannya rata ke sisa tepi rumahan dan memotong bagian yang akan menghalangi. Dengan itu dihapus, pot untuk throttle dapat dipasang.

Saat memasang throttle pot, pastikan untuk memasang kembali klip logam yang menahan pot di rumah throttle, dan pastikan berhenti. Kemudian sejajarkan tuas persneling dan throttle seperti saat Anda melepasnya, dan kencangkan semuanya kembali.

Langkah 8: Pasang dan Sesuaikan Pot

Setelah memasang throttle pot, 3 lainnya pada dasarnya akan sama. Panci di dasar tongkat mendapatkan klip penahan logam di pos untuk membantu menahannya di tempatnya, dan yang atas untuk kontrol kemudi tidak. Hubungkan setiap sensor ke konektornya masing-masing. Pengingat untuk kemungkinan menggunakan basis sudut alih-alih yang lurus pada pot di dekat tombol sebelah kiri sehingga kabel sensor tidak mengganggu papan - uji dan verifikasi.

Setelah memasang semua 4 pot, Anda perlu menyesuaikan sensitivitas sudut setiap sumbu serta titik tengah. Untuk melakukan ini, Anda perlu menyalakan joystick. Jika diinginkan, ini dapat dilakukan dengan menghubungkan joystick ke adaptor pengisi daya USB apa pun, karena yang kita butuhkan hanyalah daya untuk sensor. Jika tidak, menghubungkannya ke komputer Anda akan baik-baik saja - pastikan untuk tidak menyingkat 5VDC ke GND karena alasan apa pun.

Ini adalah target untuk penyesuaian:

Berpusat pada sumbu: 2,3 VDC ± 0,1

Tegangan sumbu rendah: 0,6 VDC ± 0,1 (Sumbu pitch ditarik kembali ke pegangan throttle, R-L Axis didorong ke kanan, pegangan memutar sepenuhnya CCW, throttle ke penuh "-" atau 0%)

Tegangan sumbu tinggi: 4,0 VDC ± 0,1 (Sumbu pitch didorong ke depan menjauh dari pegangan throttle, Sumbu RL didorong sepenuhnya ke kiri, pegangan memutar sepenuhnya CW, throttle ke "+" penuh atau 100%)

Dalam pengujian saya, ini mewakili kira-kira batas di mana saya dapat memaksimalkan sensitivitas joystick. Mengambil semua jalan ke 5 VDC atau 0 VDC untuk sinyal tampaknya tidak bekerja….itu berhenti menanggapi perubahan tegangan di bawah sekitar 0,4 V, dan di atas sekitar 4,5 V. Selanjutnya, ketika saya pertama kali menguji sistem dengan pot asli, 0,5 dan 4,3 V adalah ekstrem yang saya amati di semua 4 sirkuit.

Hubungkan multimeter ke sistem, dengan GND meter terhubung ke header daya GND (Hitam), dan terminal + meter membaca sinyal sensor (dapat dibaca secara paralel dengan koneksi apa pun ke joystick). Mulailah dengan menggeser pot di tengah jangkauannya. Dengan menggunakan tang jarum, putar magnet perlahan hingga tegangan dari sensor sekitar 2,5 V. Kemudian pindahkan joystick atau throttle ke salah satu stop, dan tentukan apakah jangkauan sensor terlalu tinggi atau terlalu rendah. Jika dipindahkan ke posisi tegangan tinggi dan pembacaan melebihi 4,3 V, sensor perlu dipindahkan dari magnet. Jika tegangan tinggi dan pembacaan kurang dari 4,1 V, pindahkan sensor lebih dekat ke magnet. Sesuaikan dan ulangi pengujian di kedua arah hingga tegangan berada dalam jangkauan. Jika satu sisi berada dalam jangkauan tetapi sisi lainnya berada di luar jangkauan, pusat mungkin perlu disesuaikan dengan sedikit memutar magnet untuk menggeser titik tengah. Penyesuaian akan menjadi proses berulang, dan mungkin saya membutuhkan waktu sekitar satu jam untuk mendapatkan semua 4 pot yang disesuaikan dengan kepuasan saya. Penyesuaian kemudi adalah yang paling memakan waktu, karena memerlukan setidaknya sebagian pemasangan kembali pegangan setiap kali untuk mendapatkan nuansa yang benar untuk penyetelan pot.

Setelah disesuaikan, sebelum memasang kembali joystick, saya sarankan untuk menghubungkan joystick ke komputer dan menjalankan kalibrasi. Ini akan mengkonfirmasi bahwa semua sumbu bergerak ke arah yang Anda inginkan dan tidak ada yang terbalik (dengan magnet diputar 180º dari tempat seharusnya).

Langkah 9: Perakitan Terakhir dan Uji

Setelah penyesuaian pot, periksa kembali fungsionalitas semua sumbu melalui kalibrasi joystick di komputer Anda, pastikan bahwa setiap gerakan sesuai dengan arah yang ingin Anda tuju.

Setelah semuanya baik-baik saja, rekatkan semua kabel agar tidak bergerak saat Anda menyatukan semuanya.

Saat Anda memasang penutup utama yang memiliki papan throttle dan tombol, perhatikan kabel yang keluar dari panci sisi kiri - pada joystick saya kabel dari sensor ini mencuat dan mengganggu papan, dan saya harus menekuk kabel sensor menyingkir. Seperti yang saya sebutkan di intro, seandainya saya tahu ini akan terjadi, saya mungkin akan menggunakan basis sudut di sini, meskipun saya bisa membuatnya berfungsi seperti itu.

Setelah perakitan akhir, berikan kalibrasi dan uji akhir! Menikmati!

Jika Anda memiliki pertanyaan tentang apa pun, jangan ragu untuk meninggalkan komentar dan saya akan menjawabnya sebaik mungkin, atau mengunggah gambar tambahan.