Logitech 3D Extreme Pro Hall-effectsensorconversie - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

De roerbediening op mijn joystick viel uit. Ik heb geprobeerd de potten uit elkaar te halen en schoon te maken, maar het hielp niet echt. Dus ik begon te zoeken naar vervangende potten en stuitte op een paar verschillende websites van enkele jaren geleden die verwezen naar het installeren van hall-effectsensoren in plaats van de potten. Ik voelde een geweldig projectidee en besloot dat ik de conversie zou doen en de instructies hier zou publiceren, zodat anderen hetzelfde kunnen doen. Ik heb deze conversie ontworpen om 100% gemakkelijk omkeerbaar te zijn - er zijn geen draden om door te knippen en slechts 2 draden om op te solderen het moederbord voor stroom (en een beetje plastic verwijderen rond het gaspedaal dat niet nodig is). De rest van het knippen en solderen zit op de nieuwe componenten zelf.

Let bij het demonteren van de joystick op welke maat schroeven in welke gaten gaan, aangezien er 2 verschillende maten worden gebruikt (bij de mijne tenminste). Zorg er ook voor dat u noteert in welke potten in de joystick de metalen clips zitten om ze te helpen op hun plaats te blijven. Je moet ze met de nieuwe potten installeren om ze op hun plaats te houden.

Benodigdheden:

• Logitech 3D Extreme Pro Joystick (werkend met uitzondering van potten)
• SS495 Hall-effectsensoren x 4
• Diametraal gemagnetiseerde staafmagneten (0,1875" x 0,375") x 4
• #2 Plaatwerkschroef met ronde kop, 3/16" lang x 5
• 3D-geprinte componenten (zie hieronder)
• Diverse aansluitdraad
• Diverse krimpkousen
• Soldeerbout
• Soldeer
• Diverse elektrische connectoren

Stap 1: Bestel en print materialen voor nieuwe "pot" -assemblage

Afhankelijk van waar u de materialen vandaan haalt, kunnen sommige een langere doorlooptijd hebben. Ik heb de SS495's van eBay gekregen voor ongeveer $ 6, maar ze zijn verzonden vanuit China, dus ongeveer 4 weken om aan te komen. De magneten die ik gebruikte zijn D36DIA's van K&J Magnetics (ongeveer $ 0,65 per stuk, plus verzendkosten). Ze zijn 3/16" dia x 3/8" lang, rang N42. Een vergelijkbare magneet van een vergelijkbare leverancier zou vergelijkbare resultaten moeten opleveren, maar als deze een andere sterkte heeft, kan dat de algehele respons van de SS495's beïnvloeden als een functie van de afstand tot de magneet.

De rest van de stukken moeten 3D-geprint worden. Je hebt minimaal nodig:

• 4 x magneetpalen
• 3 x rechte bases
• 1 x schuine basis (OPMERKING: maak er minstens 2 van … zie hieronder)
• 4 x sensorschuifbevestigingen

Ik raad ten zeerste aan extra's van de magneetposten af te drukken, en waarschijnlijk minstens 1-2 reserveonderdelen voor elk stuk, voor het geval ze om de een of andere reden breken. Zowel het STEP-bestand als het Autodesk Fusion 360-projectbestand kunnen worden gedownload. Fusion 360 kan 1 jaar gratis worden gedownload en gelicentieerd als u een hobbyistenaccount aanmaakt. Het is een zeer krachtig stuk software. Mijn baas op het werk heeft zijn eigen fabriek voor de productie van 3D-printers die bijna uit zijn kelder loopt, dus hij heeft zo vriendelijk al deze stukken voor me geprint. Hij gebruikte Colorfabb nGen Copolyester filament met een 80% vulling op een laagdikte van 0,10 mm.

Andere opmerking: de pot die de toonhoogte bij het bord gaat meten voor de knoppen aan de linkerkant van de joystick, kan beter werken als een schuine basis in plaats van een rechte. Ik bouwde mijn joystick met een rechte basis, maar de uiteindelijke montage was erg krap, en ik moest de draden voor die pot meer buigen dan ik wilde om alles weer bij elkaar te krijgen … je wilt misschien hiermee experimenteren en op zijn minst opties hebben.

Stap 2: polijst en plaats bedrukte stukken

De 3D-geprinte stukken zoals ontworpen en waarschijnlijk zoals afgedrukt, zullen enige interferentie hebben en er zullen waarschijnlijk bramen en defecten zijn door het afdrukken. In het bijzonder is het gat voor de magneet om in de paal te passen ondermaats bedrukt, dus er zal enige interferentie zijn om de magneet op zijn plaats te houden. Bovendien is het gat van 7 mm in de sokkels exact even groot als de buitendiameter van 7 mm van de magneetpaal, dus het gat in de sokkels zal voorzichtig vergroot moeten worden tot het de juiste maat heeft.

Neem voor de magneetpaal een boor van 3/16" en boor ZORGVULDIG naar beneden in het gat waar de magneet zal komen. Boor langzaam en stop zodra de punt van de boor de onderkant van het taps toelopende gat raakt - doorgaan kan verwijderen het materiaal dat de bovenkant van de paal op de bodem houdt. Boor niet te lang, net lang genoeg om het gat schoon te maken zodat de magneet erin zal drukken. U wilt een strakke pasvorm, dus doe het niet' t blijf boren en materiaal van de paalwanden verwijderen zodra de magneet erin is gegaan. Ik zou dit ook niet aanraden als het plastic te koud is, omdat het misschien niet goed buigt en meteen te groot wordt - als het plastic buigt, zal het helpen het gat blijft net onder de nominale maat van 3/16 ". Je zult moeten experimenteren, daarom heb je extra stukken afgedrukt:-)

Zodra de magneet in de paal gaat, heb ik een verzinkgereedschap gebruikt om de afschuining aan de bovenkant van de paal op te ruimen om de magneet op zijn plaats te houden. Misschien wilt u de boor en dit verzinkgereedschap afwisselen om de magneet er netjes in te krijgen.

Als de paal en de magneet goed passen, moeten de basisgaten worden schoongemaakt. Met het gladde uiteinde van een boor van de juiste maat met schuurpapier (ongeveer 100 of 120 grit) gewikkeld rond het VLOTTE uiteinde, ruimt u de binnenkant van het 7 mm-gat in de basis op. Ga door totdat de paal net in de zijkant van het gat schuift en redelijk vrij draait. Ook hier moet je voorzichtig zijn, want je wilt niet veel speling tussen de basis en de paal.

Terwijl de paal in de basis past, controleert u nogmaals of de 9 mm flens op de magneetpaal goed in de overeenkomstige groef in de basis past en schuurt u indien nodig de buitenkant van de flens van de paal. Ik deed dit door de paal op het gladde uiteinde van de 3/16 boor te drukken en deze in mijn boormachine te plaatsen (het booruiteinde van de boorkop in de boorkop) en de flens over schuurpapier te laten lopen, totdat de flens erin past de groef schoon.

Smeer ze ten slotte met de paal- en basisfitting door grafiet op de contactoppervlakken aan te brengen met een potlood. Teken op alle pasvlakken om een royale laag grafiet achter te laten, en dit zal helpen om het veel soepeler te laten werken. Schuur/maak oppervlakken indien nodig schoon en breng opnieuw grafiet aan voor een soepele werking.

Stap 3: Maak de sensor

De joystick wordt aangesloten op de uitgaande potten met vrouwelijke 3-pins connectoren op een 0,100 pitch. Dit betekent dat we gemeenschappelijke header-pinnen kunnen gebruiken om de connectoren te maken, met enkele aanpassingen.

Ik wilde er zeker van zijn dat ik de pinnen niet achterstevoren in de connector zou steken, dus sneed ik een stuk plastic dat ik op de basis van de headerpin kon lijmen om een sleutellipje te maken. Het plastic kwam van een Walgreens-medicijnlepel voor kinderen en ik heb het op maat gesneden met een blikschaar en draadknipper om het op de juiste maat te krijgen. Vervolgens heb ik superlijm gebruikt om de plastic lipjes aan de basis van de koppen te bevestigen om de connector te maken. De voltooide connector kan maar op één manier in de joystickconnector worden gestoken. Ik weet zeker dat je deze ook zou kunnen afdrukken als je dat zou willen.

Nu de pin-headers klaar zijn, moeten we nu beginnen met het solderen van draden. Ik heb 28AWG-draad gebruikt om het flexibel te houden en hopelijk alles passend te maken met de kleine penafstand op de sensor. In mijn joystick volgden alle 3 connectoren hetzelfde patroon - u zult deze configuratie in de uwe willen verifiëren, omdat er variaties kunnen zijn in de vele versies van deze joystick. Met het plastic lipje van u af gericht en vastgepind:

Linker pin is VCC (5 VDC - Rood op de foto)

Midden zal het spanningssignaal terug naar de joystick gaan (Wit met gele krimp in de afbeelding)

Rechts is GND (zwart op de foto's).

De draden die op de header-pinnen zijn gesoldeerd, moeten ongeveer 2 lang zijn - dit geeft je voldoende ruimte om de verbinding in de joystick te maken, maar niet zo lang dat ze hinderlijk worden bij het opnieuw monteren.

Aan de kant van de SS495-sensor wilt u de bedradingsvolgorde op uw gegevensblad bevestigen. De mijne gebruikte het volgende met de VLAKKE kant van de sensor naar je toe gericht:

Links: VCC (5 VDC)

Midden: GND

Rechts: Signaal

Zie foto's voor oriëntatie. Als de sensor is gemaakt, raad ik aan deze aan te sluiten op een spanningsbron / breadboard en te controleren of de output verandert met de verandering in het magnetische veld … toen ik mijn eerste sensor maakte, had ik de signaal- en aardingsdraden op de sensor verwisseld, en het werd heel snel erg warm…. Door een wonder kreeg ik de magische rook niet uit de sensor. Zorg ervoor dat de sensor niet opwarmt en de verwachte spanningsverandering geeft met de verandering van het magnetische veld.

Stap 4: Monteer de "potten"

Met de sensor aangesloten op de connector en de magneetpalen die in de basis passen, kan nu de volledige pot worden gemonteerd. Zie het 3D-model uit stap 1 voor de volledige details van de montage.

Ten eerste - een woord van waarschuwing - tijdens het laatste testen en instellen van de joystick merkte ik dat het gaspedaal minder gevoelig moet zijn in vergelijking met de andere assen, en als zodanig moest de sensor verder van de magneet verwijderd zijn dan op de andere posten. Misschien wilt u wachten met het monteren van een laatste pot totdat u de gasklepinstelling hebt, voor het geval u de schuif of basis moet aanpassen om de sensor ver genoeg weg te laten zijn. Uiteindelijk heb ik de aanpassing gemaakt door plastic van de dia weg te vijlen, maar het duurde even … het zou gemakkelijker zijn geweest om de zak waarin de sensor gaat, te vijlen en dieper te maken.

Oké, verder…..

Gebruik bij elke sensor en dia superlijm om de sensor in de dia te monteren, zoals weergegeven in het 3D-model. De taps toelopende delen van de sensor gaan in de zak, met de platte kant van de sensor naar buiten gericht in de richting van de magneet. De draden gaan omhoog en uit de volledig vlakke kant van de glijbaan. Zorg ervoor dat de sensor niet voorbij de onderkant van de slede uitsteekt, of dat de flens op de magneetpaal tijdens bedrijf wordt gehinderd.

Zodra de lijm is uitgehard, kan de rest van de pot worden gemonteerd. De magneten kunnen op dit punt enigszins willekeurig in de palen worden geïnstalleerd - u zult een punttang gebruiken om ze te draaien wanneer u ze later in de joystick installeert tijdens de laatste aanpassingen. Als je hem dichtbij wilt krijgen, gebruik dan een kompas om de zijkanten van de magneet te vinden. Dit is wat u moet weten:

Het noorden op het kompas wijst naar de kant van de magneet die een 0V-signaal van de sensor geeft

Zuid wijst naar het 5V signaal

Door de sensor in de pot naar CCW te draaien (tegen de klok in, gezien vanaf de bovenkant van de pot) zou de spanning moeten afnemen, zodat de sensor naar het noorden zal bewegen, door met de klok mee te draaien moet de sensor naar de zuidpool worden verplaatst, waardoor de spanning toeneemt.

Met magneten geïnstalleerd in de palen, plaats de paal in de basis en plaats vervolgens de schuif op de basis en installeer schroef nr. 2 om alles bij elkaar te houden. Controleer gratis, maar geen slordige werking, pas zo nodig aan.

Stap 5: Joystick-aanpassingen

Om de potten te verwijderen, zal een stevige, constante kracht ze eruit krijgen als ze worden vastgehouden met de kleine metalen clips. De roerpot wordt alleen vastgehouden met de handgreep zelf en zou zonder problemen naar buiten moeten komen.

De hall-effectsensoren hebben een volledige 5VDC nodig om goed te werken, maar de joystick levert slechts ongeveer 4,2 V aan de potten, dus we zullen de bedrading een beetje moeten aanpassen. Om voldoende aansluitpunten voor 5VDC en GND te krijgen, hebben we jumpers nodig van de inkomende USB-connector. Verwijder het bord van de joystick zodat het kan worden aangepast.

Voor de powerheader/jumper heb ik een paar oude 4-pins connectoren gebruikt van een computervoeding die ik had liggen. Alles waarmee u minimaal 3 aansluitingen voor een pin-header krijgt, werkt. De draden van de connector werden aan elkaar gesoldeerd en aan een gemeenschappelijke draad, een gemaakt voor 5VDC (rood) en GND (zwart), en waar nodig werden krimpkousen aangebracht. Deze werden op de onderkant van de USB-header op het bord gesoldeerd, samen met een kleine 3.3uF-condensator (voor het geval dat). Ik was niet zeker over de noodzaak van de dop, maar dacht dat het geen kwaad kon. Wees natuurlijk heel voorzichtig bij het solderen om ervoor te zorgen dat u geen verbindingen maakt die u niet van plan bent.

Als de stroomaansluiting op het bord is gemaakt, kan deze opnieuw in de joystick worden geïnstalleerd, waarbij de connectoren van het bord naar de zijkant van de joystick worden geleid waar de hoofdkabel binnenkomt.

Vervolgens moet u de lijm verwijderen waarmee de 3 roersensordraden (blauw, zwart, bruin) uit het bovenste gedeelte zijn bevestigd. Trek voorzichtig de lijm eraf en knip indien nodig om het los te krijgen.

Verwijder van deze connector voorzichtig de blauwe en bruine draden van de connector. Dit kan worden gedaan door de borgclip voor elke pin in de connector voorzichtig los te wrikken. Later voegt u verlengdraden toe aan deze pinnen om de 5 VDC- en GND-verbindingen voor de sensor te maken.

Voer dezelfde stappen uit op de andere 2 connectoren voor het moederbord. Voor de connector die naar de 2 potten bij de basis van de stick gaat (stick tilt), verwijder de rode en zwarte draden van de connector. Op de connector die naar de gas- en zijknoppen gaat, verwijder de rode en witte draden (trek ze voor de zekerheid terug naar de gashendel).

Stap 6: Maak jumperdraden en maak stroomaansluitingen

Om de powerheaders aan te sluiten op de connectoren die de sensoren voeden, heb ik 3 sets jumpers gemaakt. Je kunt bestaande breadboard-draden gebruiken als je ze hebt … dat is eigenlijk alles.

Elke draad was ongeveer 6 lang - pas aan zoals je wilt. Er zijn 3 van elke kleur nodig (rood en zwart voor 5 VDC en GND). Soldeer pinnen van je pin-headertoevoer aan elk uiteinde en krimpkous indien nodig om te helpen houd alles bij elkaar. Steek de pinnen in de juiste connectorpinnen die u in de vorige stap hebt vrijgemaakt:

Roer (zn):

Blauw - 5 VDC (rode jumper, rode header)

Bruin - GND (zwarte jumper, zwarte kop)

Gashendel:

Rood - 5 VDC (rode jumper, rode header)

Wit - GND (zwarte jumper, zwarte kop)

Pitch and Yaw (stok kantelen):

Rood - 5 VDC (rode jumper, rode header)

Zwart - GND (zwarte jumper, zwarte kop)

Steek het andere uiteinde van de jumper in de juiste powerheader.

Bewerken 7 mei 2020 - Zie de bedradingsschema-pdf voor meer informatie.

Stap 7: Gasklephuis aanpassen

Een permanente wijziging van de joystick - er steekt een nutteloos stuk plastic uit het gasklephuis dat onze nieuwe sensoren in de weg zit. Je moet het gelijk met de rest van de behuizing afsnijden.

Probeer voordat u het gasklephuis verwijdert de relatieve positie van het tandwiel in het huis ten opzichte van de gashendel aan de buitenkant te markeren. Terwijl u gas geeft, ziet u op een gegeven moment een markering op de versnelling die een start- of referentiepositie aangeeft. Wanneer u dat vindt, markeert u de positie van de gashendel met een markering, zodat u weet hoe u alles moet uitlijnen wanneer u het weer in elkaar zet. Zorg ervoor dat u de tijd neemt om het te inspecteren voordat u het uit elkaar haalt.

Op de foto's kun je zien waar het gebied is dat eraf moet. Ik gebruikte gewoon een ijzerzaagblad en hield het gelijk met de rest van de rand van de behuizing en sneed het deel af dat in de weg zou zitten. Met dat verwijderd, kan de pot voor de gasklep worden geïnstalleerd.

Zorg er bij het installeren van de gaskleppot voor dat u de metalen clip die de pot in het gasklephuis houdt, opnieuw installeert, en zorg ervoor dat de stop. Lijn vervolgens het tandwiel en de gashendel uit zoals het was toen u het uit elkaar haalde en schroef alles weer aan elkaar.

Stap 8: Potten installeren en afstellen

Na het installeren van de gasklep zullen de andere 3 in principe hetzelfde zijn. De potten in de basis van de stick krijgen de metalen borgclips in de paal om ze op hun plaats te houden, en de bovenste voor de roerbediening niet. Sluit elke sensor aan op de respectieve connector. Herinnering om mogelijk een hoekbasis te gebruiken in plaats van een rechte op de pot bij de linkerknoppen, zodat de sensordraden het bord niet hinderen - test en controleer.

Nadat u alle 4 de potten hebt geïnstalleerd, moet u de hoekgevoeligheid van elke as en het middelpunt aanpassen. Om dit te doen, moet u de joystick van stroom voorzien. Indien gewenst, kan dit worden gedaan door de joystick aan te sluiten op een USB-opladeradapter, omdat we alleen stroom voor de sensoren nodig hebben. Anders zou het aansluiten op uw computer in orde moeten zijn - zorg er wel voor dat u de 5VDC om welke reden dan ook niet kortsluit naar GND.

Dit zijn de doelstellingen voor aanpassing:

As gecentreerd: 2,3 VDC ± 0,1

Asspanning laag: 0,6 VDC ± 0,1 (pitch-as teruggetrokken naar gashendel, R-L-as helemaal naar rechts geduwd, handgreep helemaal linksom draaien, gashendel naar vol "-" of 0%)

Asspanning hoog: 4,0 VDC ± 0,1 (pitch-as naar voren geduwd in de richting van de gashendel, R-L-as helemaal naar links geduwd, hendel helemaal naar rechts draaien, gas geven tot volledig "+" of 100%)

In mijn tests vertegenwoordigden deze ongeveer de limieten waar ik de gevoeligheid van de joystick kon maximaliseren. Het helemaal naar 5 VDC of 0 VDC brengen voor het signaal leek niet te werken … het reageerde niet meer op veranderende spanning onder ongeveer 0,4 V en boven ongeveer 4,5 V. Verder, toen ik het systeem voor het eerst testte met de originele potten, 0,5 en 4,3 V waren de extremen die ik in alle 4 de circuits heb waargenomen.

Sluit een multimeter aan op het systeem, met de GND van de meter aangesloten op de GND (zwarte) powerheader, en de + terminal van de meter die het signaal van de sensor leest (deze kan parallel worden gelezen met alle aansluitingen op de joystick). Begin met de schuif van de pot in het midden van zijn bereik. Draai met een punttang voorzichtig aan de magneet totdat de spanning van de sensor ongeveer 2,5 V is. Beweeg vervolgens de joystick of de gashendel naar een van de aanslagen en bepaal of het bereik van de sensor te hoog of te laag is. Als de sensor naar een hoogspanningspositie wordt verplaatst en de meetwaarde hoger is dan 4,3 V, moet de sensor van de magneet worden verwijderd. Als de spanning hoog is en de meetwaarde lager is dan 4,1 V, plaats de sensor dan dichter bij de magneet. Pas het aan en herhaal het testen in beide richtingen totdat de spanning binnen bereik is. Als de ene kant binnen bereik is, maar de andere kant buiten bereik, moet het midden mogelijk worden aangepast door de magneet iets te draaien om het middelpunt te verschuiven. De aanpassing zal een iteratief proces zijn en het heeft me waarschijnlijk ongeveer een uur gekost om alle 4 de potten naar mijn tevredenheid af te stellen. Het afstellen van het roer kost het meeste tijd, omdat het elke keer ten minste gedeeltelijk opnieuw moet worden gemonteerd om een goed gevoel te krijgen voor het afstellen van de pot.

Eenmaal afgesteld, raad ik aan om de joystick op de computer aan te sluiten en een kalibratie uit te voeren voordat u de joystick weer in elkaar zet. Dit zal bevestigen dat alle assen in de gewenste richting bewegen en dat geen van hen omgekeerd is (met een magneet 180º gedraaid van waar het zou moeten zijn).

Stap 9: definitieve hermontage en test

Controleer na het afstellen van de pot nogmaals de functionaliteit van alle assen door middel van een kalibratie van de joystick op uw computer, waarbij u ervoor zorgt dat elke beweging overeenkomt met de richting die u wilt gaan.

Zodra alles goed is om te gaan, plakt u alle draden vast zodat ze niet kunnen bewegen terwijl u dingen in elkaar zet.

Terwijl je de hoofdafdekking met het gas- en knoppenbord installeert, moet je de draden in de gaten houden die uit de linker zijpot komen - op mijn joystick staken de draden van deze sensor uit en interfereerden met het bord, en ik moest buigen de sensordraden uit de weg. Zoals ik in de intro al zei, als ik had geweten dat dit zou gebeuren, had ik hier misschien een hoekbasis gebruikt, hoewel ik het kon laten werken zoals het was.

Na de eindmontage, geef het een laatste kalibratie en test! Genieten van!

Als je ergens vragen over hebt, laat dan gerust reacties achter en ik zal ze zo goed mogelijk beantwoorden, of extra foto's uploaden.