Panneau de commutation DIY Flight Sim: 7 étapes (avec photos)

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

Après avoir passé de nombreuses années dans la communauté des simulations de vol et m'être impliqué dans des avions de plus en plus compliqués, je me suis retrouvé à aspirer à la possibilité de garder les mains sur les commutateurs physiques au lieu d'essayer de voler avec ma main droite tout en utilisant la souris dans mon non-dominant. main gauche pour cliquer sur de petits commutateurs autour du cockpit dans un court délai. Je n'ai pas l'argent ou le temps pour une configuration de cockpit complet, et même si je le faisais, je ne vais pas en construire un pour chaque avion que je pilote (il y en a beaucoup). De plus, je n'utilise presque jamais la plupart des commutateurs dans le cockpit, et encore moins ceux auxquels je dois accéder à court terme. Cependant, je n'ai plus de boutons et d'interrupteurs sur mon HOTAS. Alors que faire?

C'est à ce moment-là que mon cerveau a rappelé un souvenir d'il y a quelque temps lorsque je parcourais le matériel de simulation de vol juste pour le plaisir (ma version antisociale et ringard du lèche-vitrines au centre commercial). J'avais vu un panneau d'interrupteurs Saitek, étiqueté avec des fonctions de style aviation générale: feux externes, commandes de magnéto, train d'atterrissage, chauffage pitot, etc. ré-étiqueter si j'allais l'utiliser pour un avion de chasse, ce pour quoi j'avais vraiment besoin d'un panneau de commutation en premier lieu. Cependant, l'idée est restée, et l'été dernier, sans rien de mieux à faire, j'ai pensé que je construirais le mien.

Fournitures:

Matériaux pour construire une boîte

Commandes de choix (j'ai utilisé des commutateurs, mais vous pourriez avoir des boutons, des boutons rotatifs, des curseurs ou tout ce que vous pouvez comprendre comment câbler.)

Quelques bons interrupteurs à 2 positions (Amazon)

Quelques bons interrupteurs à 3 positions (Amazon)

Teensy Board (j'ai utilisé une 3.2, mais 3.x, 4.x et LC fonctionneront à coup sûr; je ne suis pas sûr de la 2.x. Pour plus d'informations sur les cartes Teensy, voir https://www.pjrc.com /adolescent/)

Du fil électrique de calibre 22 (le noyau solide est le plus facile à travailler; j'ai trouvé le mien sur Amazon ici)

Soudure électrique fine 60/40 (Amazon)

Stripboard (Amazon)

En-têtes de broche requis (ils sont très faciles à trouver et vos besoins varieront en fonction de ce que vous avez et de la façon dont vous choisissez de procéder, je n'ai donc pas inclus de lien)

Entretoises PCB (encore une fois, une large sélection est disponible et les besoins de chacun seront un peu différents, donc je n'ai pas inclus de lien. Je recommande fortement d'en acheter en métal, pas en plastique, car vous serez beaucoup moins susceptible de les dénuder accidentellement eux.)

Étape 1: Prototyper

Mon prototype est franchement un peu gênant. Cela impliquait beaucoup de fil nu et torsadé, un code Arduino incroyablement désordonné, un Teensy 3.2 et des connexions électriques exceptionnellement peu fiables. Il y avait peut-être aussi du carton. Malgré ses nombreux défauts, il a fourni la preuve de concept, et m'a permis de l'essayer quasiment gratuitement puisque j'avais déjà toutes les pièces en main. Cela s'est avéré extrêmement précieux à long terme car j'ai découvert et corrigé de nombreux problèmes avec le prototype et j'ai pu affiner mes objectifs pour le produit final. J'ai aussi presque tout réutilisé (le carton était une cause perdue) dans la prochaine manifestation de celui-ci, ce que j'utilise maintenant. Je recommande fortement de construire un prototype dédié pour vous donner une chance de l'essayer et de régler les surprises avant de tout mettre en œuvre et de construire une version finale.

Étape 2: Déterminez une liste de fonctions que vous voulez/dont besoin

Idéalement, cela devrait inclure des éléments auxquels vous devez accéder à court terme mais pour lesquels vous n'avez pas de place sur votre HOTAS, tels que le bras principal, les systèmes de commandes de vol de secours, les commandes de brouilleur, les commandes de contre-mesures, etc. Je recommande de vous familiariser avec un HOTAS. avant de construire un panneau de commutation, car vos besoins peuvent changer en fonction de votre HOTAS. Au cours de mon essai de prototype, j'ai découvert que j'aimais aussi avoir des commutateurs affectés à des choses pour lesquelles j'utiliserais habituellement le clavier, car cela augmentait considérablement l'immersion. J'ai donc ajouté des choses comme les commandes du moteur (marche/arrêt du moteur, commandes de la voilure, vitesse, volets, etc.). Dans d'autres avions, comme le 737 ou le GA, je les ai utilisés pour des choses comme les commandes de pilote automatique, les commandes d'éclairage externes, les systèmes d'urgence, etc. ce sont des choses que j'allume et éteint fréquemment.

J'ai utilisé une feuille de calcul pour organiser toutes ces listes et pour aligner les commutateurs à 2 et 3 positions. Vous pourriez probablement vous en tirer avec des interrupteurs à 2 positions, mais des choses comme les commandes du brouilleur et du distributeur du F/A-18 sont plus immersives et fidèles à la forme avec un interrupteur à 3 positions, et dans certains cas, c'est assez nécessaire, comme le sélecteur Waypoint/Markpoint/Mission dans le CDU de l'A-10C. Les volets de la plupart des avions ont également au moins trois positions (l'A-10C et le F/A-18 en sont des exemples), et ceux qui n'ont que 2 positions de volets peuvent tout aussi bien utiliser le commutateur à 3 positions en n'utilisant que 2 des 3 postes. (Astuce d'achat: il vaut la peine de connaître les noms techniques des commutateurs (bascule SPST, bascule SPDT, rotatif, etc.) Les moteurs de recherche ne savent généralement pas ce que vous voulez dire lorsque vous demandez des « commutateurs à bascule ». les choses sont ici.)

La dernière astuce ici consiste à décider d'une commande pour les commutateurs. Gardez à l'esprit l'emplacement du panneau de commutation; vous voudrez peut-être placer des commutateurs auxquels vous devrez accéder plus rapidement plus près de l'endroit où se trouvera votre main. Dans mon cas, je vole avec ma main droite sur le manche et ma main gauche sur la manette des gaz, donc le panneau de commande ira sur le côté gauche de mon bureau. Étant donné que mon clavier et ma souris sont entre mon manche et ma manette, le panneau ira sur le côté gauche de ma manette, donc les commutateurs d'accès rapide devraient être à droite du panneau de commutateur, près de ma main.

Si vous êtes intéressé par la feuille de calcul que j'ai utilisée, elle se trouve dans Google Sheets ici. (Malheureusement, Instructables ne me permet pas de télécharger une feuille de calcul pour une raison quelconque.)

Étape 3: Concevoir la boîte

Les interrupteurs doivent être attachés à quelque chose, et ce quelque chose sera probablement assis sur votre bureau. Dans mon cas, j'ai fabriqué une boîte de 29 cm sur 12 cm et de 6 cm de haut avec des morceaux de bois de 1x4, avec une façade en acrylique de 1/4 d'épaisseur. C'est un peu exagéré sur le plan structurel, mais l'utilisation de matériaux plus gros a facilité leur fixation et a laissé plus de place aux erreurs. Lorsque vous choisissez des matériaux, gardez à l'esprit qu'un poids plus lourd est généralement préférable, car cela signifie que vous pouvez appuyer fortement sur les interrupteurs et que le poids de la boîte l'empêchera de se déplacer. Si vous souhaitez utiliser un matériau conducteur, comme de la tôle, il ne cassera théoriquement pas les choses (je ne l'ai pas essayé; vous devrez peut-être isoler électriquement les entretoises PCB du reste du stripboard dans une étape future). Concevez simplement la boîte pour pouvoir l'assembler et la démonter à volonté. Vous pourriez avoir à dépanner !

J'ai espacé mes interrupteurs d'environ 1,4 cm, bien que vous puissiez les espacer davantage. J'ai trouvé que 1,4 cm était un écart confortable où je pouvais me sentir suffisamment en confiance pour pouvoir appuyer sur le bon commutateur et non sur ceux de chaque côté. Il a l'air un peu encombré, mais ce n'est pas le cas, surtout après un peu d'entraînement. Je ne voudrais pas qu'ils soient plus proches l'un de l'autre, cependant.

Étape 4: Achetez des pièces et construisez la boîte

Ce fut l'étape la plus amusante et la plus ardue pour moi. J'ai choisi de peindre ma boîte avec un noir brillant à l'extérieur et un blanc brillant à l'intérieur. J'ai choisi le noir pour l'extérieur parce qu'il correspond au thème noir que j'ai avec mes trucs d'ordinateur, et blanc pour l'intérieur parce que je savais que je voulais éclairer la boîte et avoir l'intérieur peint en blanc signifiait qu'il refléterait la couleur que j'ai choisie pour l'éclairer. Le brillant était juste parce qu'il avait l'air bien (et aiderait à refléter la lumière à l'intérieur de la boîte). Cela vaut la peine de ramasser du fil de calibre 22, car il s'insère confortablement dans les trous de la plupart des circuits imprimés de prototypage. Certaines personnes préfèrent le fil tressé parce que vous obtenez ainsi des connexions électriques légèrement meilleures, mais je trouve que c'est un cauchemar absolu de travailler avec, surtout à une si petite échelle, alors j'ai utilisé du fil de cuivre massif et j'ai utilisé beaucoup de soudure. J'ai aussi utilisé des couleurs pour organiser mes fils, ce qui m'a beaucoup aidé. Le noir était la masse (comme d'habitude) et le rouge était de 3,3 V et les sorties des commutateurs. (J'aurais utilisé du bleu ou du vert ou quelque chose pour les sorties de commutation, mais je n'en avais pas et je ne voulais pas en acheter juste pour ce projet.)

J'aime pouvoir brancher et débrancher mon microcontrôleur des projets au lieu de le souder afin de pouvoir les réutiliser. Le stripboard était fixé à l'arrière de la boîte avec des entretoises PCB. Les LED ont été collées à chaud sur un petit rectangle du même acrylique 1/4 que j'ai utilisé sur la face du panneau et ont été fixées sur les côtés de la boîte avec des entretoises pour PCB. Chaque connexion électrique a été soudée, à l'exception des en-têtes de broches du Teensy qui sont attachés au stripboard avec les en-têtes de broches femelle-mâle.

Traiter des entretoises de PCB: ces choses sont un cauchemar à visser avec juste les doigts, alors j'ai trouvé une prise de bonne taille pour obtenir un achat, puis je l'ai serrée à la main. (Voir les photos.) De plus, ces entretoises ne devraient pas être trop stressées; tout ce dont ils ont besoin pour prendre en charge est un peu d'électronique. Il n'est pas du tout nécessaire de les serrer beaucoup. Une tension douce mais ferme devrait faire l'affaire. Enfin, ce sera beaucoup plus facile si vous percez un avant-trou de bonne taille avant d'essayer de le visser.

Assurez-vous de tester vos connexions souvent pour vous assurer que la soudure ne se chevauche pas sur une bande voisine. Astuce: si votre multimètre indique que vos bandes sont connectées, mais que vous ne voyez aucune soudure les connecter, ASSUREZ-VOUS QUE VOS COMMUTATEURS SONT OUVERTS ET NON FERMÉS ! J'ai fait cette erreur et cela m'a coûté une demi-heure très frustrante.

Un peu de théorie électrique: les interrupteurs ne fonctionnent pas très bien comme entrées à moins que vous n'utilisiez une résistance pullup ou une résistance pulldown. Le problème vient du fait que lorsque l'interrupteur est ouvert, il n'est connecté à aucun point de référence du microcontrôleur, il ne sait donc pas s'il est ouvert ou fermé. (C'est la version simplifiée que je me sens à l'aise d'expliquer, de toute façon.) Les Teensys (et les Arduinos aussi, pour autant que je sache) ont des résistances de pullup intégrées que vous pouvez activer en utilisant

pinmode(pin, INPUT_PULLUP);

à la place de

pinmode(pin, INPUT);

Cela sert à connecter la broche à un point de référence lorsqu'elle est ouverte et à un point de référence différent lorsqu'elle est fermée (j'ai utilisé la terre, mais Internet dit que vous pouvez également utiliser VIN). J'ai également utilisé la bibliothèque Bounce pour éliminer toute incohérence mécanique dans le commutateur lui-même. Pour les LED, je vous laisse la conception du circuit. Je vais vous dire par expérience que les LED ne durent pas très longtemps si elles sont survoltées, et les remplacer est une douleur majeure, donc cela vaut la peine de sortir de la règle de boucle de Kirchhoff et de déterminer les valeurs de résistance. Pour les 2 LED 20mA que j'avais, j'ai utilisé une résistance de 6 ohms et un peu pour faire chuter la tension de 3,3 V (il y a une broche de 3,3 V sur mon Teensy) à 3,1 volts, ce qui est bien dans les 3,0 -3,2V tolérance de mes LED.

Quelques conseils de soudure: Si vous constatez que votre soudure a accidentellement connecté deux bandes, vous pouvez essayer plusieurs choses. J'ai trouvé un outil Dremel avec un tout petit peu qui fonctionnait bien pour écailler avec précision de petits morceaux de soudure capricieux. Cependant, si vous formiez accidentellement une goutte de soudure autour de deux fils sur des bandes différentes, un outil Dremel prendrait une éternité. Après quelques expérimentations, j'ai trouvé que la meilleure chose à faire était de chauffer la soudure avec votre fer à souder, puis de faire passer quelque chose d'étroit comme un trombone plié entre les fils pour pousser la soudure de chaque côté. Cela a bien fonctionné pour moi et a fait un minimum de dégâts.

Avis de non-responsabilité de soudure pour les débutants: ce n'est pas un projet de soudure facile pour un débutant. J'avais soudé pendant environ un an avant ce projet et c'était un projet difficile pour moi (c'est pourquoi il a l'air si désordonné). La soudure n'est pas facile au début et demandera de la pratique. Je ne suis pas assez bon pour vous enseigner la soudure, donc je ne peux pas assumer la responsabilité de votre flux de plomb/brûlant en fusion. Apprendre à souder et le faire correctement/en toute sécurité est votre travail. Cela dit, il existe de nombreuses bonnes ressources (Internet est parfois une chose merveilleuse), alors ne vous découragez pas de ce projet si vous ne savez pas encore souder. Pratique, persévérance et patience sont tout ce dont vous avez besoin. Et pour les ninjas de la soudure, n'hésitez pas à me montrer.;)

Si vous craignez de manquer d'épingles: vous ne le ferez pas à moins d'utiliser beaucoup de boutons. Le logiciel manquera d'entrées de boutons avant que la carte Teensy ne soit à court de broches, même si vous utilisez un petit Teensy 3.2 comme moi. J'ai complètement épuisé le logiciel en utilisant les 32 entrées de bouton et n'ai utilisé qu'environ 3/4 des broches de mon Teensy.

Étape 5: Une brève tangente sur les microcontrôleurs

Le microcontrôleur électronique de loisir par défaut est généralement un Arduino d'une certaine description. Ce sont de petites choses fantastiques; Cependant, la majorité des Arduinos ne peuvent pas se comporter directement comme un périphérique USB-HID. Vous devrez utiliser un programme intermédiaire (comme un script de traitement) pour être l'intermédiaire et utiliser un joystick virtuel pour réellement donner des entrées, ce qui est pénible. Les cartes Teensy, en revanche, peuvent être un joystick USB-HID normal, qui s'affiche sur votre ordinateur de la même manière que votre HOTAS ou d'autres contrôleurs de jeu. Ce n'est pas une question de logiciel; les planches Teensy utilisent en fait des puces différentes.

Au moment d'écrire ces lignes, quelques Arduinos peuvent se comporter comme des périphériques USB-HID: Leonardo, Mini et Pro Mini. Si vous choisissez d'emprunter cette voie, veuillez consulter cette bibliothèque Github pour les utiliser comme joystick au lieu du clavier/souris par défaut. (Merci à willem.beel de l'avoir signalé dans les commentaires.)

Les planches Teensy vont d'environ 15 $ à environ 35 $. Vous pouvez obtenir un Arduino de base pour aussi peu que 10 $, mais vous passerez probablement beaucoup plus d'heures que cela ne vaut la peine de créer et de déboguer un script de traitement, un joystick virtuel et les interfaces entre chaque étape si vous choisissez d'emprunter cette voie. Cependant, la bibliothèque Joystick intégrée de Teensy et la bibliothèque Github Arduino Leonardo/Mini/Pro Mini ne prennent en charge que 32 entrées de bouton, donc si vous voulez beaucoup de commutateurs, vous devrez quand même emprunter la route du joystick virtuel, comme la seule limitation est vos compétences de codage et votre patience.

Étape 6: écrivez/déboguez le code

Voici le fichier Arduino avec mon code. Si vous voulez l'utiliser, vous devrez le modifier pour qu'il corresponde à l'emplacement des commutateurs à 2 et 3 positions, car le vôtre sera probablement différent du mien. Je suis nul en programmation orientée objet dans le langage sur lequel Arduino et Teensy sont basés, alors je l'ai juste codé en dur. Ce n'est pas joli, mais ça marche. Vous devez également basculer le type USB sur "Flight Sim Controls + Joystick" sous Outils (merci à primus57 de l'avoir signalé dans les commentaires). N'hésitez pas à créer/distribuer des œuvres dérivées; Je suis bien conscient que mes compétences en codage ne sont pas excellentes, donc toute amélioration est la bienvenue.

J'utilise Windows 10, donc pour tester mon code, je suis allé dans le menu Démarrer et j'ai tapé "joy.cpl" et j'ai appuyé sur Entrée, puis j'ai double-cliqué sur Teensy Flight Sim Controls et suis allé dans l'onglet Test. (Voir la capture d'écran.) Cela s'affichera chaque fois que l'ordinateur enregistre une entrée (très utile pour le débogage).

Étape 7: Éviter mes erreurs

Si je devais le refaire, la principale chose que j'aurais fait différemment, c'est que j'aurais pris davantage soin de m'assurer que la boîte repose à plat sur la table. (Ce n'est pas le cas actuellement et c'est très ennuyeux.) La prochaine chose qui aurait rendu les choses beaucoup plus faciles, c'est si j'avais tracé où percer des trous pilotes pour les entretoises de PCB avant de souder/fixer des choses au lieu d'après. De plus, j'aurais dû me rendre compte que je pouvais souder les fils des commutateurs au stripboard n'importe où le long de la bande de chaque broche et choisir de ne pas les souder les uns à côté des autres. Nick Lee a suggéré dans les commentaires d'utiliser de la superglue, du ruban adhésif ou des attaches zippées pour nettoyer le câblage, ce qui est une excellente idée.:) Enfin, j'aurais fait un travail de peinture plus soigné à l'extérieur, car la peinture de la boîte est plus visible que je ne le pensais et j'ai utilisé des vis plus courtes et non biseautées pour maintenir la boîte ensemble

Certaines choses ont bien fonctionné: les lumières internes fonctionnent à merveille et en avoir une de chaque côté donne encore assez d'éclairage. De plus, la bibliothèque Bounce fait un excellent travail; Je n'ai jamais de fausses entrées mais j'ai toujours l'impression que mes entrées sont instantanées. Les commutateurs sont de bonne taille et offrent une résistance suffisante pour se sentir "réels" sans être difficiles à changer. Le fil de calibre 22 semblait être la taille parfaite et, étant à âme pleine, il était très facile à travailler. La peinture au pistolet a donné un aspect très professionnel et dans l'ensemble, je pense que le produit final est très joli.