Conversion du capteur à effet Hall Logitech 3D Extreme Pro : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

La commande du gouvernail de ma manette s'éteignait. J'ai essayé de démonter les pots et de les nettoyer, mais cela n'a pas vraiment aidé. J'ai donc commencé à chercher des pots de remplacement et je suis tombé sur quelques sites Web différents d'il y a plusieurs années qui faisaient référence à l'installation de capteurs à effet Hall au lieu des pots. Sentant une excellente idée de projet, j'ai décidé de faire la conversion et de publier les instructions ici afin que d'autres puissent faire de même. J'ai conçu cette conversion pour qu'elle soit facilement réversible à 100% - il n'y a pas de fils à couper et seulement 2 fils à souder la carte principale pour l'alimentation (et un petit retrait de plastique autour de l'accélérateur qui n'est pas nécessaire). Le reste de la découpe et de la soudure se fait sur les nouveaux composants eux-mêmes.

Lors du démontage du joystick, notez la taille des vis dans les trous, car il existe 2 tailles différentes utilisées (sur le mien au moins). Assurez-vous également de noter les pots du joystick qui contiennent des clips métalliques pour les aider à rester installés. Vous devrez les installer avec les nouveaux pots pour les maintenir en place.

Fournitures:

• Joystick Logitech 3D Extreme Pro (fonctionne à l'exception des pots)
• Capteurs à effet Hall SS495 x 4
• Aimants en tige magnétisés diamétralement (0,1875" x 0,375") x 4
• Vis à tôle à tête ronde n° 2, 3/16" de long x 5
• Composants imprimés en 3D (voir ci-dessous)
• Fil de branchement assorti
• Gaines thermorétractables assorties
• Fer à souder
• Souder
• Connecteurs électriques assortis

Étape 1: Commandez et imprimez les documents pour le nouvel assemblage « pot »

Selon l'endroit où vous obtenez les matériaux, certains peuvent avoir un délai de livraison plus long. J'ai acheté les SS495 sur eBay pour environ 6 $, mais ils ont été expédiés de Chine, donc environ 4 semaines pour arriver. Les aimants que j'ai utilisés sont des D36DIA de K&J Magnetics (environ 0,65 $ chacun, plus les frais d'expédition). Ils mesurent 3/16" de diamètre x 3/8" de long, grade N42. Un aimant similaire d'un fournisseur comparable devrait donner des résultats similaires, mais s'il a une force différente, cela peut affecter la réponse globale du SS495 en fonction de la distance de l'aimant.

Le reste des pièces devra être imprimé en 3D. Au minimum, vous aurez besoin de:

• 4 x poteaux magnétiques
• 3 x bases droites
• 1 x base coudée (REMARQUE: faites-en au moins 2… voir ci-dessous)
• 4 x supports de glissière de capteur

Je recommande fortement d'imprimer des extras des poteaux magnétiques, et probablement au moins 1-2 pièces de rechange pour chaque pièce, au cas où ils se cassent pour une raison quelconque. Le fichier STEP et le fichier de projet Autodesk Fusion 360 sont tous deux disponibles au téléchargement. Fusion 360 peut être téléchargé et licencié gratuitement pendant 1 an si vous créez un compte amateur. C'est un logiciel très puissant. Mon patron au travail a sa propre usine de production d'imprimantes 3D à court de son sous-sol, alors il a gracieusement imprimé toutes ces pièces pour moi. Il a utilisé un filament de copolyester Colorfabb nGen avec un remplissage de 80% sur une épaisseur de couche de 0,10 mm.

Autre note: le pot qui va mesurer le pas près du tableau pour les boutons sur le côté gauche du joystick peut mieux fonctionner comme base inclinée au lieu d'une base droite. J'ai construit mon joystick avec une base droite, mais l'assemblage final était très serré et j'ai dû plier les fils de ce pot plus que je ne le voulais pour tout remettre en place… vous voudrez peut-être expérimenter sur celui-ci et au moins avoir des options.

Étape 2: polir et ajuster les pièces imprimées

Les pièces imprimées en 3D telles que conçues et probablement imprimées auront des interférences, et il y aura probablement des bavures et des défauts d'impression. Plus précisément, le trou dans lequel l'aimant doit s'insérer sur le poteau est imprimé sous-dimensionné, de sorte qu'il y aura des interférences pour maintenir l'aimant en place. De plus, le trou de 7 mm dans les bases est exactement de la même taille que le diamètre extérieur de 7 mm du poteau magnétique, donc le trou dans les bases devra être soigneusement agrandi jusqu'à ce qu'il soit de la bonne taille.

Pour le poteau magnétique, procurez-vous un foret de 3/16 "et percez ATTENTIVEMENT dans le trou où l'aimant ira. Percez lentement et arrêtez une fois que la pointe du foret atteint le fond du trou conique - continuer peut enlever le matériau qui maintient le haut du poteau sur le bas. Ne percez pas longtemps, juste assez longtemps pour nettoyer le trou afin que l'aimant s'y enfonce. Vous voudrez un ajustement serré, alors ne t continuez de percer et d'enlever le matériau des murs du poteau une fois que l'aimant est entré. Je ne recommanderais pas non plus de le faire si le plastique est trop froid, car il peut ne pas fléchir correctement et peut devenir trop grand immédiatement - si le plastique fléchit, cela aidera le trou reste juste en dessous de la taille nominale de 3/16". Vous devrez expérimenter, c'est pourquoi vous avez imprimé des pièces supplémentaires:-)

Une fois que l'aimant est entré dans le poteau, j'ai utilisé un outil de fraisage pour nettoyer le chanfrein en haut du poteau pour aider à guider l'aimant en place. Vous voudrez peut-être alterner le foret et cet outil de fraisage pour obtenir l'aimant proprement.

Avec le poteau et l'aimant bien ajustés, les trous de la base doivent être nettoyés. Avec l'extrémité lisse d'un foret de taille appropriée avec du papier de verre (environ 100 ou 120 grains) enroulé autour de l'extrémité LISSE, nettoyez l'intérieur du trou de 7 mm dans la base. Continuez jusqu'à ce que le poteau glisse juste à côté du trou et tourne assez librement. Vous voudrez également faire attention ici, car vous ne voulez pas beaucoup de jeu entre la base et le poteau.

Une fois le poteau inséré dans la base, vérifiez que la bride de 9 mm du poteau magnétique s'insère proprement dans la rainure correspondante de la base et, si nécessaire, poncez l'extérieur de la bride du poteau. J'ai fait cela en appuyant sur le poteau sur l'extrémité lisse du foret de 3/16 , et en le mettant dans ma perceuse (extrémité de forage du foret dans le mandrin) et en passant la bride sur du papier de verre, jusqu'à ce que la bride s'insère la rainure proprement.

Enfin, avec le raccord de poteau et de base, lubrifiez-les en mettant du graphite sur les surfaces de contact avec un crayon. Dessinez sur toutes les surfaces de contact pour laisser une couche généreuse de graphite, ce qui l'aidera à fonctionner beaucoup plus facilement. Poncez/nettoyez les surfaces au besoin et réappliquez du graphite pour obtenir un fonctionnement en douceur.

Étape 3: Fabriquer le capteur

Le joystick se connecte à ses pots de sortie avec des connecteurs femelles à 3 broches sur un pas de 0,100 . Cela signifie que nous pouvons utiliser des broches d'en-tête communes pour fabriquer les connecteurs, avec quelques modifications.

Je voulais m'assurer que je n'insérerais pas les broches à l'envers dans le connecteur, alors j'ai coupé un morceau de plastique que je pourrais coller sur la base de la broche de l'en-tête pour faire un onglet clé. Le plastique provenait d'une cuillère à médicaments pour enfants Walgreens, et je l'ai coupé à la bonne taille avec une cisaille à tôle et un coupe-fil pour l'obtenir à la bonne taille. J'ai ensuite utilisé de la super colle pour fixer les languettes en plastique à la base de la broche de l'en-tête pour créer le connecteur. Le connecteur fini ne s'insérera dans le connecteur du joystick que dans un sens. Je suis sûr que vous pourriez les imprimer aussi si vous le vouliez.

Une fois les en-têtes de broche prêts, nous devons maintenant commencer à souder les fils. J'ai utilisé du fil 28AWG pour le garder flexible et, espérons-le, tout s'adapter au petit espacement des broches sur le capteur. Dans mon joystick, les 3 connecteurs ont suivi le même schéma - vous voudrez vérifier cette configuration dans le vôtre, car il peut y avoir des variations sur les nombreuses versions de ce joystick. Avec la languette en plastique face à vous et les épingles vers le bas:

La broche gauche sera VCC (5 VDC - Rouge sur l'image)

Au milieu sera le signal de tension de retour vers le joystick (blanc avec un rétrécissement jaune sur l'image)

La droite sera GND (noir sur les images).

Les fils soudés sur les broches de l'en-tête doivent mesurer environ 2 de long - cela vous donnera suffisamment de place pour effectuer la connexion dans le joystick, mais pas si longtemps qu'ils ne deviennent pas une nuisance lors du remontage.

Du côté du capteur SS495, vous voudrez confirmer la séquence de câblage sur votre fiche technique. Le mien a utilisé ce qui suit avec le côté PLAT du capteur face à vous:

Gauche: VCC (5 VCC)

Milieu: GND

À droite: signal

Voir les photos pour l'orientation. Avec le capteur fabriqué, je recommanderais de le connecter à une source de tension/planche à pain et de vérifier que la sortie change avec le changement de champ magnétique….lorsque j'ai fabriqué mon premier capteur, j'ai échangé les fils de signal et de terre sur le capteur, et il est devenu très chaud très rapidement…. Par miracle, je n'ai pas libéré la fumée magique du capteur. Assurez-vous de vérifier que le capteur ne chauffe pas et donne le changement de tension attendu avec le changement de champ magnétique.

Étape 4: Assembler les "pots"

Avec le capteur câblé au connecteur et les poteaux magnétiques s'installant dans les bases, le pot complet peut maintenant être assemblé. Voir le modèle 3D de l'étape 1 pour tous les détails de l'assemblage.

Tout d'abord - un mot d'avertissement - lors des tests finaux et de la configuration du joystick, j'ai remarqué que la manette des gaz devait avoir une sensibilité réduite par rapport aux autres axes, et en tant que tel, le capteur devait être plus éloigné de l'aimant que sur les autres postes. Vous voudrez peut-être attendre pour assembler un dernier pot jusqu'à ce que vous obteniez la configuration de l'accélérateur au cas où vous auriez besoin de modifier la glissière ou la base pour permettre au capteur d'être suffisamment éloigné. J'ai fini par faire le réglage en limant le plastique de la glissière, mais cela a pris un certain temps… il aurait été plus facile de limer la poche dans laquelle le capteur entre et de la rendre plus profonde.

Bon, continuez…..

Avec chaque capteur et diapositive, utilisez de la super colle pour monter le capteur dans la diapositive, comme indiqué dans le modèle 3D. Les parties coniques du capteur vont dans la poche, avec le plat du capteur tourné vers l'extérieur vers l'aimant. Les fils montent et sortent du côté totalement plat de la glissière. Assurez-vous que le capteur ne dépasse pas du bas de la glissière, ou cela n'interférera pas avec la bride sur la tige de l'aimant lorsqu'il est en fonctionnement.

Une fois la colle prise, le reste du pot peut être assemblé. Les aimants peuvent être installés dans les poteaux de manière quelque peu aléatoire à ce stade - vous utiliserez une pince à bec effilé pour les faire pivoter lorsqu'ils seront installés dans le joystick plus tard lors des derniers réglages. Si vous voulez essayer de l'approcher, utilisez une boussole pour trouver les côtés de l'aimant. Voici ce que vous devez savoir:

Le nord sur la boussole pointe vers le côté de l'aimant qui donnera un signal 0V du capteur

Sud pointe vers le signal 5V

La torsion du capteur dans le pot vers CCW (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, vu du haut du pot) devrait diminuer la tension, donc le capteur se déplacera vers le nord, la torsion CW devrait déplacer le capteur vers le pôle sud, augmentant la tension.

Une fois les aimants installés dans les poteaux, placez le poteau dans la base, puis placez la glissière sur le dessus de la base et installez la vis n° 2 pour maintenir le tout ensemble. Vérifiez le fonctionnement gratuit, mais pas bâclé, ajustez si nécessaire.

Étape 5: Modifications du joystick

Pour retirer les pots, une force ferme et constante les fera sortir s'ils sont maintenus avec les petits clips métalliques. Le pot de gouvernail n'est maintenu que par la poignée elle-même et devrait sortir sans problème.

Les capteurs à effet Hall nécessitent un 5VDC complet pour fonctionner correctement, mais le joystick ne fournit qu'environ 4,2 V aux pots, nous devrons donc recâbler un peu les choses. Pour obtenir suffisamment de points de connexion pour 5VDC et GND, nous avons besoin de cavaliers sur le connecteur USB entrant. Retirez la carte du joystick afin qu'elle puisse être modifiée.

Pour l'en-tête/le cavalier d'alimentation, j'ai utilisé de vieux connecteurs à 4 broches d'une alimentation d'ordinateur que j'avais autour. Tout ce qui vous donnera un minimum de 3 connexions pour un en-tête de broche fonctionnera. Les fils du connecteur ont été soudés ensemble et à un fil commun, un pour 5VDC (rouge) et GND (noir), et une gaine thermorétractable appliquée le cas échéant. Ceux-ci ont été soudés au bas de l'en-tête USB de la carte avec un petit condensateur de 3,3 uF (juste au cas où). Je n'étais pas certain de la nécessité de la casquette, mais j'ai pensé que cela ne pouvait pas faire de mal. De toute évidence, soyez très prudent lors de la soudure pour vous assurer de ne pas faire de connexions que vous n'avez pas l'intention de faire.

Une fois la connexion électrique à la carte établie, celle-ci peut être réinstallée dans le joystick, en éloignant les connecteurs de la carte vers le côté du joystick où le câble principal entre.

Ensuite, vous devrez retirer la colle fixant les 3 fils du capteur de barre (bleu, noir, marron) sortant de la partie supérieure. Retirez délicatement la colle et coupez au besoin pour la libérer.

De ce connecteur, retirez soigneusement les fils bleu et marron du connecteur. Cela peut être fait en soulevant doucement le clip de retenue pour chaque broche du connecteur. Plus tard, vous ajouterez des rallonges à ces broches pour établir les connexions 5 VDC et GND pour le capteur.

Sur les 2 autres connecteurs de la carte principale, effectuez les mêmes étapes. Pour le connecteur allant aux 2 pots près de la base du bâton (inclinaison du bâton), retirez les fils rouge et noir du connecteur. Sur le connecteur allant aux boutons d'accélérateur et latéraux, retirez les fils rouge et blanc (retracez-les jusqu'à l'accélérateur pour être sûr).

Étape 6: faites des cavaliers et des connexions d'alimentation

Pour connecter les en-têtes d'alimentation aux connecteurs alimentant les capteurs, j'ai fait 3 jeux de cavaliers. Vous pouvez utiliser les fils de maquette existants si vous en avez… c'est essentiellement tout ce qu'ils sont.

Chaque fil mesurait environ 6 de long - ajustez comme bon vous semble. 3 de chaque couleur sont nécessaires (rouge et noir pour 5 VDC et GND). Souder les broches de votre alimentation à broches à chaque extrémité et tube thermorétractable au besoin pour aider Insérez les broches dans les broches du connecteur appropriées que vous avez libérées à l'étape précédente:

Gouvernail (tourner):

Bleu - 5 VDC (cavalier rouge, en-tête rouge)

Marron - GND (cavalier noir, en-tête noir)

Manette de Gaz:

Rouge - 5 VDC (cavalier rouge, en-tête rouge)

Blanc - GND (cavalier noir, en-tête noir)

Tangage et lacet (inclinaison du manche):

Rouge - 5 VDC (cavalier rouge, en-tête rouge)

Noir - GND (cavalier noir, en-tête noir)

Insérez l'autre extrémité du cavalier dans le connecteur d'alimentation approprié.

Modifier le 7 mai 2020 - Veuillez consulter le schéma de câblage PDF pour plus d'informations.

Étape 7: Modifier le boîtier de papillon

Une modification permanente du joystick - il y a un morceau de plastique inutile collé sur le boîtier de papillon qui gênera nos nouveaux capteurs. Vous devrez le couper au ras du reste du boîtier.

Avant de retirer le boîtier d'accélérateur, essayez de marquer la position relative de l'engrenage dans le boîtier par rapport à la poignée d'accélérateur à l'extérieur. Lorsque vous déplacez la manette des gaz, vous verrez à un moment donné qu'il y a une marque sur l'engrenage indiquant une position de départ ou de référence. Lorsque vous trouvez cela, marquez la position de la poignée d'accélérateur avec un marqueur afin que vous sachiez comment tout aligner lors de son remontage. Assurez-vous simplement de prendre le temps de l'inspecter avant de le démonter.

Sur les photos, vous pouvez voir où se trouve la zone qui doit se détacher. J'ai juste utilisé une lame de scie à métaux et l'ai tenue au ras du reste du bord du boîtier et j'ai coupé la partie qui allait gêner. Une fois cela retiré, le pot pour la manette des gaz peut être installé.

Lors de l'installation du pot de papillon, assurez-vous de réinstaller le clip métallique qui retient le pot dans le boîtier de papillon, et assurez-vous de la butée. Alignez ensuite l'engrenage et la poignée d'accélérateur comme ils l'étaient lorsque vous l'avez démonté, et revissez le tout ensemble.

Étape 8: Installer et ajuster les pots

Après avoir installé le pot d'accélérateur, les 3 autres seront fondamentalement les mêmes. Les pots à la base du manche reçoivent les clips de retenue en métal dans le poteau pour aider à les maintenir en place, et pas celui du haut pour le contrôle du gouvernail. Connectez chaque capteur à son connecteur respectif. Rappel d'utiliser éventuellement une base angulaire au lieu d'une base droite sur le pot près des boutons de gauche afin que les fils du capteur n'interfèrent pas avec la carte - testez et vérifiez.

Après avoir installé les 4 pots, vous devrez ajuster la sensibilité angulaire de chaque axe ainsi que le point central. Pour ce faire, vous devrez alimenter le joystick. Si vous préférez, cela peut être fait en connectant le joystick à n'importe quel adaptateur de chargeur USB, car tout ce dont nous avons vraiment besoin est l'alimentation des capteurs. Sinon, la connexion à votre ordinateur devrait être correcte - assurez-vous simplement de ne pas court-circuiter le 5VDC à GND pour quelque raison que ce soit.

Voici les cibles d'ajustement:

Axe centré: 2,3 VDC ± 0,1

Tension d'axe basse: 0,6 VDC ±0,1 (axe de pas tiré vers la poignée d'accélérateur, axe R-L poussé à fond vers la droite, rotation de la poignée à fond dans le sens antihoraire, accélérateur à plein "-" ou 0%)

Tension d'axe élevée: 4,0 VDC ±0,1 (axe de pas poussé vers l'avant vers l'écart de la poignée d'accélérateur, axe R-L poussé à fond vers la gauche, rotation de la poignée à fond dans le sens horaire, accélérateur à plein "+" ou 100 %)

Lors de mes tests, ceux-ci représentaient approximativement les limites où j'ai pu maximiser la sensibilité du joystick. Le porter jusqu'à 5 VDC ou 0 VDC pour le signal ne semblait pas fonctionner… il a cessé de répondre aux changements de tension inférieurs à environ 0,4 V et supérieurs à environ 4,5 V. De plus, lorsque j'ai testé le système pour la première fois avec les pots d'origine, 0,5 et 4,3 V étaient les extrêmes que j'ai observés sur les 4 circuits.

Connectez un multimètre au système, avec le GND du compteur connecté au connecteur d'alimentation GND (noir) et la borne + du compteur lisant le signal du capteur (il peut être lu en parallèle avec toutes les connexions au joystick). Commencez par la glissade du pot au milieu de sa plage. À l'aide d'une pince à bec effilé, tournez doucement l'aimant jusqu'à ce que la tension du capteur soit d'environ 2,5 V. Ensuite, déplacez le joystick ou l'accélérateur jusqu'à l'une des butées et déterminez si la plage du capteur est trop élevée ou trop basse. S'il est déplacé vers une position haute tension et que la lecture dépasse 4,3 V, le capteur devra être éloigné de l'aimant. Si en haute tension et que la lecture est inférieure à 4,1 V, rapprochez le capteur de l'aimant. Ajustez et répétez le test dans les deux sens jusqu'à ce que la tension soit dans la plage. Si un côté est à portée mais que l'autre côté est hors de portée, il peut être nécessaire d'ajuster le centre en tournant légèrement l'aimant pour déplacer le point central. L'ajustement sera un processus itératif, et il m'a probablement fallu environ une heure pour régler les 4 pots à ma satisfaction. Le réglage du gouvernail est le plus long, car il nécessite un remontage au moins partiel de la poignée à chaque fois pour avoir une idée précise du réglage du pot.

Une fois réglé, avant de remonter le joystick, je recommande de connecter le joystick à l'ordinateur et d'effectuer un calibrage. Cela confirmera que tous les axes se déplacent dans la direction souhaitée et qu'aucun d'entre eux n'est inversé (avec un aimant tourné de 180º par rapport à l'endroit où il devrait être).

Étape 9: Réassemblage final et test

Après le réglage du potentiomètre, vérifiez la fonctionnalité de tous les axes grâce à un calibrage du joystick sur votre ordinateur, en vous assurant que chaque mouvement correspond à la direction dans laquelle vous comptez aller.

Une fois que tout est prêt, scotchez tous les fils pour qu'ils ne bougent pas pendant que vous assemblez les choses.

Pendant que vous installez le couvercle principal qui contient la carte des gaz et des boutons, gardez un œil sur les fils sortant du pot latéral gauche - sur mon joystick, les fils de ce capteur sont sortis et ont interféré avec la carte, et j'ai dû me plier les fils du capteur à l'écart. Comme je l'ai mentionné dans l'intro, si j'avais su que cela arriverait, j'aurais peut-être utilisé une base d'angle ici à la place, même si j'ai pu le faire fonctionner tel quel.

Après l'assemblage final, donnez-lui un étalonnage final et testez-le ! Prendre plaisir!

Si vous avez des questions sur quoi que ce soit, n'hésitez pas à laisser des commentaires et j'y répondrai du mieux que je peux, ou à télécharger des photos supplémentaires.