DIY Flight Sim-schakelpaneel - Ajarnpa

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

Na vele jaren in de flight sim-gemeenschap te hebben doorgebracht en betrokken te raken bij steeds ingewikkelder vliegtuigen, merkte ik dat ik verlangde naar de mogelijkheid om fysieke schakelaars in handen te houden in plaats van te proberen met mijn rechterhand te vliegen terwijl ik de muis gebruikte in mijn niet-dominante linkerhand om op korte termijn kleine schakelaars rond de cockpit te klikken. Ik heb niet het geld of de tijd voor een volledige cockpitopstelling, en zelfs als ik dat zou doen, ga ik er niet een bouwen voor elk vliegtuig dat ik vlieg (er zijn er veel). Bovendien gebruik ik bijna nooit veel van de schakelaars in de cockpit, en nog minder zijn er die ik op korte termijn moet gebruiken. Ik heb echter geen knoppen en schakelaars meer op mijn HOTAS. Dus wat te doen?

Dit is het moment waarop mijn brein een herinnering opriep van een tijdje geleden, toen ik voor de lol aan het browsen was in flight sim-hardware (mijn asociale, nerdy versie van etalages in het winkelcentrum). Ik had een Saitek-schakelpaneel gezien, gelabeld met functies in algemene luchtvaartstijl: externe verlichting, magneto-bedieningselementen, landingsgestel, pitotwarmte, enz. Het was natuurlijk buiten mijn prijsklasse, en ik zou een aantal serieuze opnieuw labelen als ik het voor jachtvliegtuigen zou gaan gebruiken, daar had ik in de eerste plaats echt een schakelpaneel voor nodig. Het idee bleef echter hangen en afgelopen zomer, toen ik niets beters te doen had, dacht ik dat ik er zelf een zou bouwen.

Benodigdheden:

Materialen om een doos te bouwen

Bedieningselementen naar keuze (ik gebruikte schakelaars, maar je zou knoppen, draaiknoppen, schuifregelaars of iets anders kunnen hebben dat je kunt bedenken hoe je moet aansluiten.)

Enkele goede 2-standen schakelaars (Amazon)

Enkele goede 3-standen schakelaars (Amazon)

Teensy Board (ik heb een 3.2 gebruikt, maar 3.x, 4.x en LC zullen zeker werken; ik ben niet zeker van 2.x. Voor meer informatie over Teensy-boards zie https://www.pjrc.com /tiener/)

Ongeveer 22-gauge elektrische draad (massieve kern is het gemakkelijkst om mee te werken; ik vond de mijne hier op Amazon)

Dun 60/40 elektrisch soldeer (Amazon)

Stripbord (Amazone)

Vereiste pin-headers (ze zijn heel gemakkelijk te vinden en je behoeften zullen variëren op basis van wat je hebt en hoe je verder wilt gaan, dus ik heb geen link toegevoegd)

PCB-afstandhouders (nogmaals, er is een brede selectie beschikbaar en de behoeften van iedereen zullen een beetje anders zijn, dus ik heb geen link toegevoegd. Ik raad ten zeerste aan om metalen exemplaren te kopen, geen plastic, omdat je veel minder kans hebt om per ongeluk te strippen hen.)

Stap 1: prototype

Mijn prototype is eerlijk gezegd een beetje gênant. Het ging om veel kale, gedraaide draden, een ongelooflijk rommelige Arduino-code, een Teensy 3.2 en uitzonderlijk onbetrouwbare elektrische verbindingen. Mogelijk is er ook karton geweest. Ondanks de vele gebreken, leverde het het proof-of-concept, en stelde me in staat om het vrijwel gratis uit te proberen, aangezien ik alle onderdelen al had liggen. Het bleek op de lange termijn buitengewoon waardevol te zijn, omdat ik veel problemen met het prototype ontdekte en corrigeerde en mijn doelen voor het eindproduct kon verfijnen. Ik heb ook bijna alles hergebruikt (het karton was een verloren zaak) in de volgende manifestatie ervan, wat ik nu gebruik. Ik raad ten zeerste aan om een speciaal prototype te bouwen om jezelf de kans te geven het uit te proberen en verrassingen op te lossen voordat je er helemaal voor gaat en een definitieve versie bouwt.

Stap 2: Bepaal een lijst met functies die u wilt/nodig hebt

Idealiter zou dit dingen moeten omvatten die je op korte termijn nodig hebt, maar waar je geen ruimte voor hebt op je HOTAS, zoals hoofdarm, back-up vluchtcontrolesystemen, stoorzenderbedieningen, tegenmaatregelen, enz. Ik raad aan om vertrouwd te raken met een HOTAS voordat u een schakelpaneel bouwt, aangezien uw behoeften kunnen veranderen op basis van uw HOTAS. Tijdens mijn proefversie van mijn prototype ontdekte ik dat ik het ook leuk vond om schakelaars toe te wijzen aan dingen waar ik het toetsenbord normaal voor zou gebruiken, omdat het de onderdompeling merkbaar verhoogde. Ik heb daarom dingen toegevoegd zoals motorbedieningen (motor draaien/stoppen, luifelbedieningen, versnelling, kleppen, enz.). In andere vliegtuigen, zoals het 737- of GA-vliegtuig, gebruikte ik ze voor zaken als stuurautomaatbedieningen, externe verlichtingsbedieningen, noodsystemen, enz. Het was ook erg handig om ze te hebben toegewezen aan anti-ijssystemen zoals pitotwarmte en carb-warmte sinds dat zijn dingen die ik vaak aan- en uitzet.

Ik gebruikte een spreadsheet om al die lijsten te ordenen en om schakelaars met 2 en 3 standen op een rij te zetten. Je zou waarschijnlijk wegkomen met slechts 2-standenschakelaars, maar dingen zoals de stoorzender en dispenserbediening in de F/A-18 zijn meer meeslepend en natuurgetrouwer met een 3-standenschakelaar, en in sommige gevallen is het behoorlijk nodig zijn, zoals de Waypoint/Markpoint/Mission-selector in de CDU van de A-10C. De meeste kleppen van vliegtuigen hebben ook ten minste drie standen (de A-10C en de F/A-18 zijn voorbeelden), en degenen die slechts 2 kleppen hebben, kunnen de 3-standenschakelaar net zo goed gebruiken door slechts 2 van de 3 te gebruiken. posities. (Shopping-tip: het is de moeite waard om de technische namen van schakelaars te kennen (SPST-toggle, SPDT-toggle, rotary, enz.) Zoekmachines weten meestal niet wat u bedoelt als u om "tuimelschakelaars" vraagt. dingen zijn hier.)

De laatste truc hier is het beslissen over een bestelling voor de schakelaars. Houd in gedachten waar het schakelpaneel zal zijn; misschien wilt u schakelaars plaatsen die u sneller nodig heeft, dichter bij waar uw hand zal zijn. In mijn geval vlieg ik met mijn rechterhand op de stick en mijn linkerhand op het gaspedaal, zodat het schakelpaneel aan de linkerkant van mijn bureau komt. Omdat mijn toetsenbord en muis zich tussen mijn stick en gashendel bevinden, zal het paneel aan de linkerkant van mijn gaspedaal gaan, dus snelle toegangsschakelaars moeten aan de rechterkant van het schakelpaneel zitten, dicht bij mijn hand.

Als je geïnteresseerd bent in de spreadsheet die ik heb gebruikt, staat deze hier in Google Spreadsheets. (Helaas laat Instructables me om de een of andere reden geen spreadsheet uploaden.)

Stap 3: Ontwerp de doos

De schakelaars moeten ergens aan worden bevestigd en het iets zal waarschijnlijk op je bureau zitten. In mijn geval heb ik een doos van 29 cm bij 12 cm en 6 cm hoog gemaakt van 1x4 stukken hout, met een acrylfront van 1/4 dik. Het is een beetje structureel overdreven, maar het gebruik van grotere materialen maakte het gemakkelijker om ze aan elkaar te bevestigen en gaf meer ruimte voor fouten. Houd er bij het kiezen van materialen rekening mee dat zwaarder meestal beter is, omdat het betekent dat je de schakelaars hard kunt indrukken en het gewicht van de doos ervoor zorgt dat deze niet kan bewegen. Als je een geleidend materiaal wilt gebruiken, zoals plaatwerk, zal het in theorie niets kapot maken (ik heb het niet geprobeerd; het kan zijn dat je in een toekomstige stap de PCB-afstandhouders elektrisch moet isoleren van de rest van het stripboard). Ontwerp de doos gewoon zo dat u hem naar believen kunt monteren en demonteren. Mogelijk moet u problemen oplossen!

Ik heb mijn schakelaars ongeveer 1,4 cm uit elkaar geplaatst, hoewel je ze meer uit elkaar zou kunnen plaatsen. Ik vond 1,4 cm een comfortabele opening waar ik me zelfverzekerd genoeg kon voelen dat ik de juiste schakelaar kon raken en niet die aan beide kanten. Het ziet er een beetje druk uit, maar zo voelt het niet, vooral niet na een beetje oefenen. Ik zou ze echter niet dichter bij elkaar willen hebben.

Stap 4: Koop onderdelen en bouw de doos

Dit was voor mij de leukste en moeilijkste stap. Ik koos ervoor om mijn doos te spuiten met glanzend zwart aan de buitenkant en glanzend wit aan de binnenkant. Ik koos zwart voor de buitenkant omdat het overeenkomt met het zwarte thema dat ik met mijn computerspullen heb, en wit voor de binnenkant omdat ik wist dat ik de doos wilde verlichten en omdat de binnenkant wit geverfd was, zou het elke kleur weerspiegelen die ik koos om het mee te verlichten. Glanzend was gewoon omdat het er mooi uitzag (en zou helpen om het licht rond de binnenkant van de doos te reflecteren). Het is de moeite waard om ongeveer 22 gauge draad op te pakken, omdat het comfortabel in de gaten in de meeste prototype-PCB's past. Sommige mensen geven de voorkeur aan gevlochten draad omdat je op die manier iets betere elektrische verbindingen krijgt, maar ik vind het een absolute nachtmerrie om mee te werken, vooral op zo'n kleine schaal, dus ik gebruikte massief koperdraad en gebruikte gewoon veel soldeer. Ik gebruikte ook kleuren om mijn draden te ordenen, wat erg hielp. Zwart was geaard (zoals gebruikelijk) en rood was 3.3V en de uitgangen van de schakelaars. (Ik zou blauw of groen of iets dergelijks hebben gebruikt voor de schakeluitgangen, maar ik had er geen en was niet bereid om er een paar te kopen alleen voor dit project.)

Ik vind het leuk om mijn microcontroller van projecten te kunnen aansluiten en loskoppelen in plaats van te solderen, zodat ik ze opnieuw kan gebruiken, dus ik soldeerde vrouwelijke pin-headers op mijn stripboard en stopte mijn Teensy-bord daarop. Het stripboard werd met PCB-afstandhouders aan de achterkant van de doos bevestigd. De LED's werden warmgelijmd op een kleine rechthoek van hetzelfde 1/4 acrylaat dat ik op de voorkant van het paneel gebruikte en werden aan de zijkanten van de doos bevestigd met PCB-afstandhouders. Elke elektrische verbinding is gesoldeerd, behalve dat de pin-headers op de Teensy aan het stripboard zijn bevestigd met de vrouwelijke-mannelijke pin-headers.

Omgaan met PCB-afstandhouders: die dingen zijn een nachtmerrie om met slechts vingers in te schroeven, dus ik vond een flinke socket om wat te kopen en draaide hem vervolgens met de hand vast. (Zie de foto's.) Er zou ook niet veel stress op deze afstandhouders moeten zijn; alles wat ze nodig hebben om te ondersteunen is een klein beetje elektronica. Het is helemaal niet nodig om deze veel aan te spannen. Een zachte maar stevige spanning zou voldoende moeten zijn. Ten slotte zal het veel gemakkelijker zijn als u een goed geleidegat boort voordat u het erin probeert te schroeven.

Zorg ervoor dat u uw verbindingen vaak test om er zeker van te zijn dat het soldeer niet overlapt met een aangrenzende strip. Tip: als je multimeter zegt dat je strips zijn aangesloten, maar je kunt geen soldeer zien die ze verbindt, ZORG ERVOOR DAT DE SCHAKELAARS OPEN, NIET GESLOTEN ZIJN! Ik heb deze fout gemaakt en het heeft me een heel frustrerend half uur gekost.

Een beetje elektrische theorie: schakelaars werken niet geweldig als ingangen, tenzij je een pullup-weerstand of een pulldown-weerstand gebruikt. Het probleem komt voort uit het feit dat wanneer de schakelaar open is, deze niet is verbonden met een referentiepunt voor de microcontroller, dus hij weet niet of deze open of gesloten is. (Dat is in ieder geval de vereenvoudigde versie die ik me comfortabel voel om uit te leggen.) De Teensys (en ook Arduinos, voor zover ik weet) hebben ingebouwde pullup-weerstanden die je kunt inschakelen door te gebruiken

pinmode (pin, INPUT_PULLUP);

in plaats van

pinmodus (pin, INGANG);

Dit dient om de pin te verbinden met een referentiepunt wanneer deze open is, en een ander referentiepunt wanneer deze gesloten is (ik gebruikte grond, maar het internet zegt dat je ook VIN kunt gebruiken). Ik heb ook de Bounce-bibliotheek gebruikt om mechanische inconsistenties in de switch zelf te elimineren. Voor de LED's laat ik het circuitontwerp aan jou over. Ik zal je uit ervaring vertellen dat LED's niet erg lang meegaan als ze overvol staan, en het vervangen ervan is een grote pijn, dus het is de tijd waard om Kirchhoff's Loop Rule uit te schakelen en weerstandswaarden te achterhalen. Voor de 2 20mA-LED's die ik had, gebruikte ik een weerstand van 6-en-een-bit-Ohm om de spanning te verlagen van 3,3 V (er zit een 3,3 V-pin op mijn Teensy) naar 3,1-achtige volt, wat mooi binnen de 3,0 -3.2V tolerantie van mijn LED's.

Enkele soldeertips: Als u merkt dat uw soldeer per ongeluk twee strips heeft aangesloten, zijn er een paar dingen die u kunt proberen. Ik ontdekte dat een Dremel-gereedschap met een heel klein beetje goed werkte voor het nauwkeurig afschilferen van kleine stukjes eigenzinnig soldeer. Als u echter per ongeluk een soldeerklodder rond twee draden op verschillende strips zou vormen, zou een Dremel-gereedschap een eeuwigheid duren. Na wat experimenteren, ontdekte ik dat het het beste is om het soldeer te verwarmen met je soldeerbout en dan iets smals als een gebogen paperclip tussen de draden te laten lopen om het soldeer naar beide kanten te duwen. Dit werkte goed voor mij en maakte een minimale rommel.

Soldeerdisclaimer voor nieuwe mensen: dit is geen eenvoudig soldeerproject voor een beginner. Ik was ongeveer een jaar aan het solderen voor dit project en dit was een moeilijk project voor mij (daarom ziet het er zo rommelig uit). Solderen is in het begin niet eenvoudig en vergt oefening. Ik ben niet goed genoeg om je te leren solderen, dus ik kan geen verantwoordelijkheid nemen voor je gesmolten lood / brandende flux. Leren solderen en dit goed/veilig doen is jouw taak. Dat gezegd hebbende, er zijn veel goede bronnen (het internet is soms geweldig), dus laat je niet ontmoedigen door dit project als je nog niet weet hoe je moet solderen. Oefening, doorzettingsvermogen en geduld zijn alles wat je nodig hebt. En voor de soldeer ninja's die er zijn, voel je vrij om me te laten zien.;)

Als je je zorgen maakt dat je geen pinnen meer hebt: dat zal niet gebeuren, tenzij je veel knoppen gebruikt. De software heeft geen knopinvoer meer voordat het Teensy-bord geen pinnen meer heeft, zelfs als je een beetje Teensy 3.2 gebruikt zoals ik. Ik heb de software volledig uitgeput door alle 32 knopingangen te gebruiken en slechts ongeveer 3/4 van de pinnen op mijn Teensy gebruikt.

Stap 5: Een korte raaklijn op microcontrollers

De standaard microcontroller voor hobby-elektronica is meestal een Arduino met een bepaalde beschrijving. Het zijn fantastische kleine dingen; de meeste Arduino's kunnen zich echter niet direct gedragen als een USB-HID-apparaat. Je zou een intermediair programma (zoals een Processing-script) moeten gebruiken om de tussenpersoon te zijn en een virtuele joystick gebruiken om daadwerkelijk invoer te geven, wat lastig is. Teensy-borden daarentegen kunnen een normale USB-HID-joystick zijn, die op dezelfde manier op je computer verschijnt als je HOTAS of andere gamecontrollers. Dit is geen software-ding; de Teensy-borden gebruiken eigenlijk verschillende chips.

Op het moment van schrijven zijn er een paar Arduino's die zich kunnen gedragen als USB-HID-apparaten: de Leonardo, Mini en Pro Mini. Als je ervoor kiest om deze route te volgen, bekijk dan deze Github-bibliotheek om ze als joystick te gebruiken in plaats van het standaard toetsenbord/muis. (Met dank aan willem.beel voor het erop wijzen in de commentaren.)

Teensy-borden variëren van ongeveer $ 15 tot ongeveer $ 35. Je kunt een basis Arduino krijgen voor slechts $ 10, maar je zult waarschijnlijk veel meer uren besteden dan het waard is om een Processing-script, een virtuele joystick en de interfaces tussen elke stap te maken en te debuggen als je ervoor kiest om die route te volgen. De ingebouwde Joystick-bibliotheek van Teensy en de Github Arduino Leonardo/Mini/Pro Mini-bibliotheek hebben echter alleen ondersteuning voor 32 knopingangen, dus als je veel schakelaars wilt, moet je toch de virtuele joystickroute volgen, zoals de enige beperking zijn je codeervaardigheden en geduld.

Stap 6: De code schrijven/debuggen

Hier is het Arduino-bestand met mijn code. Als je het wilt gebruiken, moet je het aanpassen om overeen te komen met waar 2-positie en 3-positie schakelaars zijn, aangezien de jouwe waarschijnlijk anders zal zijn dan de mijne. Ik ben slecht in objectgeoriënteerd programmeren in de taal waarop Arduino en Teensy zijn gebaseerd, dus ik heb het gewoon hard gecodeerd. Het is niet mooi, maar het werkt. Je moet ook het USB-type overschakelen naar "Flight Sim Controls + Joystick" onder Tools (met dank aan primus57 voor het erop wijzen in de opmerkingen). Voel je vrij om afgeleide werken te maken/distribueren; Ik ben me er terdege van bewust dat mijn codeervaardigheden niet geweldig zijn, dus alle verbeteringen zijn welkom.

Ik gebruik Windows 10, dus om mijn code te testen, ging ik naar het menu Start en typte "joy.cpl" en drukte op Enter, dubbelklikte vervolgens op Teensy Flight Sim Controls en ging naar het tabblad Test. (Zie de schermafbeelding.) Dit wordt weergegeven wanneer de computer een invoer registreert (zeer handig voor het opsporen van fouten).

Stap 7: Vermijd mijn fouten

Als ik dit opnieuw zou doen, was het belangrijkste dat ik anders had gedaan, dat ik er beter voor had gezorgd dat de doos plat op de tafel zou staan. (Op dit moment niet en dat is erg vervelend.) Het volgende dat het een stuk eenvoudiger zou hebben gemaakt, is als ik had opgespoord waar ik de geleidegaten voor PCB-afstandhouders moest boren voordat ik dingen ging solderen / bevestigen in plaats van erna. Ik had ook moeten beseffen dat ik de draden van de schakelaars naar het stripbord overal langs de strip van elke pin kon solderen en ervoor koos om ze niet naast elkaar te solderen. Nick Lee stelde in de opmerkingen voor om superlijm, tape of kabelbinders te gebruiken om de bedrading op te ruimen, wat een geweldig idee is.:) Ten slotte zou ik aan de buitenkant zorgvuldiger hebben geschilderd, omdat de verf van de doos beter zichtbaar is dan ik dacht en kortere, niet-afgeschuinde schroeven had gebruikt om de doos bij elkaar te houden

Enkele dingen die goed werkten: de interne verlichting werkt een traktatie en een aan elke kant geeft zelfs voldoende verlichting. Ook doet de Bounce-bibliotheek uitstekend werk; Ik krijg nooit valse invoer, maar ik heb nog steeds het gevoel dat mijn invoer onmiddellijk is. De schakelaars zijn van een mooi formaat en bieden voldoende weerstand om 'echt' aan te voelen zonder moeilijk te schakelen. 22-gauge draad leek de perfecte maat te hebben en omdat het een solide kern had, was het heel gemakkelijk om mee te werken. Het spuitwerk zorgde voor een zeer professionele uitstraling en over het algemeen vind ik het eindproduct er erg mooi uitzien.