Conversión del sensor de efecto Hall Logitech 3D Extreme Pro: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

El control del timón de mi joystick se estaba apagando. Intenté desarmar las ollas y limpiarlas, pero no sirvió de nada. Así que comencé a buscar macetas de reemplazo y me encontré con algunos sitios web diferentes de hace varios años que se referían a la instalación de sensores de efecto hall en lugar de las macetas. Sintiendo una gran idea de proyecto, decidí que haría la conversión y publicaría las instrucciones aquí para que otros puedan hacer lo mismo. Diseñé esta conversión para que sea 100% fácilmente reversible: no hay cables que cortar y solo 2 cables para soldar. la placa principal para potencia (y una pequeña extracción de plástico alrededor del acelerador que no es necesaria). El resto del corte y la soldadura se realiza en los propios componentes nuevos.

Al desmontar el joystick, tenga en cuenta el tamaño de los tornillos en qué orificios, ya que se utilizan 2 tamaños diferentes (en el mío al menos). También asegúrese de tomar nota de qué potenciómetros del joystick tienen los clips metálicos para ayudarlos a permanecer instalados. Deberá instalarlos con las nuevas macetas para mantenerlos en su lugar.

Suministros:

• Joystick Logitech 3D Extreme Pro (funciona con excepción de los potenciómetros)
• Sensores de efecto Hall SS495 x 4
• Imanes de varilla magnetizados diametralmente (0,1875 "x 0,375") x 4
• Tornillo para chapa de cabeza redonda n.º 2, 3/16 "de largo x 5
• Componentes impresos en 3D (ver más abajo)
• Alambre de conexión surtido
• Tubos termorretráctiles surtidos
• Soldador
• Soldar
• Conectores eléctricos surtidos

Paso 1: Solicite e imprima los materiales para el nuevo ensamblaje de "olla"

Dependiendo de dónde obtenga los materiales, algunos pueden tener un tiempo de entrega más largo. Conseguí los SS495 en eBay por alrededor de $ 6, pero se enviaron desde China, por lo que tardaron unas 4 semanas en llegar. Los imanes que utilicé son D36DIA de K&J Magnetics (alrededor de $ 0,65 c / u, más gastos de envío). Son de 3/16 "de diámetro x 3/8" de largo, grado N42. Un imán similar de cualquier proveedor comparable debería producir resultados similares, aunque si tiene una fuerza diferente, eso puede afectar la respuesta general de los SS495 en función de la distancia al imán.

El resto de las piezas deberán imprimirse en 3D. Como mínimo, necesitará:

• 4 x postes magnéticos
• 3 x bases rectas
• 1 x Base en ángulo (NOTA: Haga al menos 2 de estos … ver más abajo)
• 4 x soportes deslizantes de sensor

Recomiendo encarecidamente imprimir extras de los postes magnéticos, y probablemente al menos 1-2 piezas de repuesto para cada pieza, en caso de que se rompan por alguna razón. Tanto el archivo STEP como el archivo de proyecto de Autodesk Fusion 360 están disponibles para descargar. Fusion 360 se puede descargar y licenciar de forma gratuita durante 1 año si crea una cuenta de aficionado. Es una pieza de software muy poderosa. Mi jefe en el trabajo tiene su propia fábrica de producción de impresoras 3D que se está quedando sin su sótano, por lo que graciosamente imprimió todas estas piezas para mí. Usó filamento de copoliéster Colorfabb nGen con un relleno del 80% en espesores de capa de 0.10 mm.

Otra nota: el bote que mide el tono cerca del tablero para los botones en el lado izquierdo del joystick puede funcionar mejor como una base en ángulo en lugar de una recta. Construí mi joystick con una base recta, pero el ensamblaje final fue muy apretado, y tuve que doblar los cables para esa olla más de lo que quería para volver a unir todo … es posible que desee experimentar con este y al menos tener opciones.

Paso 2: pulir y ajustar las piezas impresas

Las piezas impresas en 3D tal como están diseñadas y probablemente impresas tendrán alguna interferencia, y es probable que haya rebabas y defectos de impresión. Específicamente, el orificio para que encaje el imán en el poste está impreso en un tamaño inferior, por lo que habrá alguna interferencia para mantener el imán en su lugar. Además, el orificio de 7 mm en las bases es exactamente del mismo tamaño que el diámetro exterior de 7 mm del poste magnético, por lo que el orificio en las bases deberá agrandarse con cuidado hasta que tenga el tamaño correcto.

Para el poste del imán, obtenga una broca de 3/16 "y taladre CUIDADOSAMENTE en el orificio donde irá el imán. Taladre lentamente y deténgase una vez que la punta de la broca golpee el fondo del orificio cónico; si continúa, puede quitar el material que sostiene la parte superior del poste en la parte inferior. No taladre durante mucho tiempo, solo el tiempo suficiente para limpiar el orificio y que el imán presione en él. Querrá un ajuste apretado, así que no t siga perforando y quitando material de las paredes de los postes una vez que el imán entre. Tampoco recomendaría hacer esto si el plástico está demasiado frío, ya que es posible que no se flexione correctamente y se agrande inmediatamente; si el plástico se flexiona, ayudará el orificio permanece un poco menos de 3/16 "de tamaño nominal. Necesitarás experimentar, por eso imprimiste piezas adicionales:-)

Una vez que el imán entra en el poste, utilicé una herramienta de avellanado para limpiar el chaflán en la parte superior del poste para ayudar a guiar el imán en su lugar. Es posible que desee alternar la broca y esta herramienta de avellanado para colocar el imán limpiamente.

Una vez que el poste y el imán encajen bien, es necesario limpiar los orificios de la base. Con el extremo liso de una broca de tamaño apropiado con papel de lija (de grano 100 o 120) envuelto alrededor del extremo LISO, limpie el interior del orificio de 7 mm en la base. Continúe hasta que el poste se deslice por el costado del orificio y gire razonablemente libremente. También querrá tener cuidado aquí, ya que no quiere mucho juego entre la base y el poste.

Con el poste encajado en la base, verifique dos veces que la brida de 9 mm en el poste magnético encaje limpiamente en la ranura correspondiente en la base y, si es necesario, lije el exterior de la brida del poste. Hice esto presionando el poste en el extremo liso de la broca de 3/16 y colocándolo en mi taladro (perforando el extremo de la broca en el portabrocas) y pasando la brida sobre papel de lija, hasta que la brida encaje. la ranura limpiamente.

Finalmente, con el empalme del poste y la base, lubríquelos poniendo grafito en las superficies de contacto con un lápiz. Dibuja en todas las superficies de contacto para dejar una generosa capa de grafito, y esto ayudará a que funcione con mucha más suavidad. Lije / limpie las superficies según sea necesario y vuelva a aplicar grafito para obtener un funcionamiento suave.

Paso 3: haz el sensor

El joystick se conecta a sus potenciómetros de salida con conectores hembra de 3 clavijas en un paso de 0.100 . Esto significa que podemos usar clavijas de cabezal comunes para hacer los conectores, con algunas modificaciones.

Quería asegurarme de no insertar las clavijas al revés en el conector, así que corté un trozo de plástico que podría pegar en la base de la clavija del cabezal para hacer una pestaña de llave. El plástico provino de una cuchara medicinal para niños de Walgreens, y lo corté a la medida con tijeras de hojalata y cortadores de alambre para obtener el tamaño correcto. Luego usé súper pegamento para unir las pestañas de plástico a la base del pasador del cabezal para hacer el conector. El conector terminado solo se insertará en el conector del joystick de una manera. Estoy seguro de que también podrías imprimirlos si quisieras.

Con los encabezados de los pines listos, ahora debemos comenzar a soldar cables. Utilicé un cable 28AWG para mantenerlo flexible y, con suerte, conseguir que todo encajara con el pequeño espacio entre clavijas del sensor. En mi joystick, los 3 conectores siguieron el mismo patrón; querrá verificar esta configuración en el suyo, ya que puede haber variaciones en las muchas versiones de este joystick. Con la lengüeta de plástico hacia LEJOS de usted y los pines hacia abajo:

El pin izquierdo será VCC (5 VDC - Rojo en la imagen)

El medio será la señal de voltaje de regreso al joystick (blanco con encogimiento amarillo en la imagen)

La derecha será GND (negro en las imágenes).

Los cables soldados a las clavijas del cabezal deben tener aproximadamente 2 de largo; esto le dará suficiente espacio para hacer la conexión en el joystick, pero no tanto como para que se conviertan en una molestia al volver a ensamblar.

En el lado del sensor SS495, querrá confirmar la secuencia de cableado en su hoja de datos. El mío usó lo siguiente con el lado PLANO del sensor mirando hacia abajo:

Izquierda: VCC (5 VCC)

Medio: GND

Derecha: señal

Vea las imágenes para orientarse. Con el sensor hecho, recomendaría conectarlo a una fuente de voltaje / tablero y verificar que la salida cambie con el cambio en el campo magnético … cuando hice mi primer sensor, intercambié los cables de señal y tierra en el sensor, y se puso muy caliente muy rápido … Por algún milagro no liberé el humo mágico del sensor. Asegúrese de verificar que el sensor no se caliente y dé el cambio de voltaje esperado con el cambio del campo magnético.

Paso 4: ensambla las "macetas"

Con el sensor conectado al conector y los postes magnéticos encajados en las bases, ahora se puede ensamblar la olla completa. Consulte el modelo 3D del Paso 1 para obtener todos los detalles del ensamblaje.

Primero, una advertencia: durante la prueba final y la configuración del joystick, noté que el acelerador debe tener una sensibilidad menor en comparación con los otros ejes y, como tal, el sensor debe estar más lejos del imán que en los otros postes.. Es posible que desee esperar para ensamblar una olla final hasta que obtenga la configuración del acelerador en caso de que necesite modificar la corredera o la base para permitir que el sensor esté lo suficientemente lejos. Terminé haciendo el ajuste limando el plástico de la diapositiva, pero me tomó un tiempo … hubiera sido más fácil limar el bolsillo en el que entra el sensor y hacerlo más profundo.

Ok, continuando…..

Con cada sensor y portaobjetos, use superpegamento para montar el sensor en el portaobjetos, como se muestra en el modelo 3D. Las porciones ahusadas del sensor entran en el bolsillo, con la parte plana del sensor hacia afuera, hacia el imán. Los cables suben y salen del lado totalmente plano del tobogán. Asegúrese de que el sensor no sobresalga más allá de la parte inferior de la diapositiva, o que interfiera con la brida del poste magnético cuando esté en funcionamiento.

Una vez que el pegamento se fija, el resto de la maceta se puede ensamblar. Los imanes se pueden instalar en los postes de forma algo aleatoria en este punto; usará unos alicates de punta fina para rotarlos cuando se instalen en el joystick más tarde durante los ajustes finales. Si quieres intentar acercarlo, usa una brújula para encontrar los lados del imán. Esto es lo que necesita saber:

El norte de la brújula apunta al lado del imán que dará una señal de 0 V desde el sensor.

El sur apunta hacia la señal de 5V.

Girando el sensor en la olla hacia CCW (en sentido contrario a las agujas del reloj, visto desde la parte superior de la olla) debería disminuir el voltaje, por lo que el sensor se moverá hacia el norte, girando CW debe mover el sensor hacia el polo sur, aumentando el voltaje.

Con los imanes instalados en los postes, coloque el poste en la base y luego coloque la diapositiva en la parte superior de la base e instale el tornillo n. ° 2 para mantenerlo todo junto. Verifique que el funcionamiento sea gratuito, pero no descuidado, ajuste según sea necesario.

Paso 5: Modificaciones del joystick

Para quitar las macetas, una fuerza firme y constante las sacará si se sujetan con los pequeños clips metálicos. La olla del timón solo se sujeta con el conjunto de la manija y debería salir sin problemas.

Los sensores de efecto Hall requieren un total de 5 VCC para funcionar correctamente, pero el joystick solo suministra alrededor de 4,2 V a las ollas, por lo que tendremos que volver a cablear un poco las cosas. Para obtener suficientes puntos de conexión para 5VDC y GND, necesitamos puentes del conector USB entrante. Retire la placa del joystick para que pueda modificarse.

Para el conector / puente de alimentación, utilicé algunos conectores antiguos de 4 pines de una fuente de alimentación de computadora que tenía por ahí. Cualquier cosa que le dé un mínimo de 3 conexiones para un encabezado de pin funcionará. Los cables del conector se soldaron juntos y a un cable común, uno hecho para 5 VCC (rojo) y GND (negro), y se aplicó un tubo termorretráctil cuando fue apropiado. Estos se soldaron en la parte inferior del encabezado USB en la placa junto con un pequeño condensador de 3.3uF (por si acaso). No estaba seguro de la necesidad de la gorra, pero pensé que no haría daño. Obviamente, tenga mucho cuidado al soldar para asegurarse de no hacer conexiones que no desea.

Una vez realizada la conexión de alimentación a la placa, se puede volver a instalar en el joystick, alejando los conectores de la placa hacia el lado del joystick donde entra el cable principal.

A continuación, deberá quitar el pegamento que sujeta los 3 cables del sensor de timón (azul, negro, marrón) que salen de la sección superior. Retire con cuidado el pegamento y corte según sea necesario para liberarlo.

De este conector, retire con cuidado los cables azul y marrón del conector. Esto se puede hacer levantando suavemente el clip de retención de cada clavija del conector. Más tarde, agregará cables de extensión a estos pines para realizar las conexiones de 5 VCC y GND para el sensor.

En los otros 2 conectores para la placa principal, realice los mismos pasos. Para el conector que va a las 2 ollas cerca de la base del palo (inclinación del palo), retire los cables rojo y negro del conector. En el conector que va a los botones laterales y del acelerador, retire los cables rojo y blanco (trácelos hasta el acelerador para estar seguro).

Paso 6: Realice los cables de puente y realice las conexiones eléctricas

Para conectar los cabezales de alimentación a los conectores que alimentan los sensores, hice 3 juegos de puentes. Puede usar los cables de la placa de pruebas existentes si los tiene … eso es básicamente todo lo que son.

Cada cable tenía aproximadamente 6 de largo; ajústelo como mejor le parezca. Se necesitan 3 de cada color (rojo y negro para 5 VCC y GND). Suelde los pines del suministro del cabezal de pines en cada extremo y el tubo termorretráctil según sea necesario para ayudar Mantenga todo junto. Inserte las clavijas en las clavijas del conector correspondientes que liberó en el paso anterior:

Timón (giro):

Azul: 5 VCC (puente rojo, encabezado rojo)

Marrón - GND (puente negro, encabezado negro)

Acelerador:

Rojo: 5 V CC (puente rojo, encabezado rojo)

Blanco - GND (puente negro, encabezado negro)

Pitch and Yaw (inclinación del palo):

Rojo: 5 VCC (puente rojo, encabezado rojo)

Negro - GND (puente negro, encabezado negro)

Inserte el otro extremo del puente en el cabezal de alimentación correspondiente.

Edite el 7 de mayo de 2020: consulte el PDF del diagrama de cableado para obtener información adicional.

Paso 7: modificar la carcasa del acelerador

Una modificación permanente del joystick: hay una pieza de plástico inútil que sobresale de la carcasa del acelerador y que se interpondrá en el camino de nuestros nuevos sensores. Deberá cortarlo al ras con el resto de la carcasa.

Antes de quitar la carcasa del acelerador, intente marcar la posición relativa del engranaje en la carcasa con la manija del acelerador en el exterior. A medida que mueva el acelerador, verá que en algún momento hay una marca en la marcha que indica una posición de partida o de referencia. Cuando lo encuentre, marque la posición del mango del acelerador con un marcador para que sepa cómo alinear todo cuando lo vuelva a armar. Solo asegúrese de tomarse un tiempo para inspeccionarlo antes de desmontarlo.

En las imágenes puede ver dónde está el área que debe desprenderse. Solo usé una hoja de sierra para metales y la mantuve al ras del resto del borde de la carcasa y corté la parte que iba a estar en el camino. Con eso eliminado, se puede instalar la olla para el acelerador.

Al instalar la olla del acelerador, asegúrese de volver a instalar el clip de metal que retiene la olla en la carcasa del acelerador y asegúrese de que se detenga. Luego alinee el engranaje y la manija del acelerador como estaba cuando lo desmontó, y atornille todo nuevamente.

Paso 8: instalar y ajustar macetas

Después de instalar el acelerador, los otros 3 serán básicamente los mismos. Las ollas en la base del palo colocan los clips de retención de metal en el poste para ayudar a mantenerlos en su lugar, y el superior para el control del timón no. Conecte cada sensor a su conector respectivo. Recordatorio de que posiblemente use una base en ángulo en lugar de una recta en la olla cerca de los botones de la izquierda para que los cables del sensor no interfieran con la placa: pruebe y verifique.

Después de instalar las 4 macetas, deberá ajustar la sensibilidad angular de cada eje, así como el punto central. Para hacer esto, necesitará encender el joystick. Si lo prefiere, esto se puede hacer conectando el joystick a cualquier adaptador de cargador USB, ya que todo lo que realmente necesitamos es energía para los sensores. De lo contrario, conectarlo a su computadora debería estar bien, solo asegúrese de no cortocircuitar los 5VDC a GND por ningún motivo.

Estos son los objetivos para el ajuste:

Centrado en el eje: 2,3 V CC ± 0,1

Voltaje del eje bajo: 0,6 V CC ± 0,1 (eje de paso hacia atrás hacia el mango del acelerador, eje R-L empujado completamente hacia la derecha, giro del mango completamente hacia la izquierda, acelerador al máximo "-" o 0%)

Voltaje del eje alto: 4.0 VCC ± 0.1 (eje de paso empujado hacia adelante alejándose del mango del acelerador, eje R-L empujado completamente hacia la izquierda, giro del mango completamente en sentido horario, acelerador al máximo "+" o 100%)

En mis pruebas, estos representaron aproximadamente los límites en los que pude maximizar la sensibilidad del joystick. Llevarlo hasta 5 VCC o 0 VCC para la señal no pareció funcionar … dejó de responder al cambio de voltaje por debajo de aproximadamente 0,4 V y por encima de aproximadamente 4,5 V. Además, cuando probé por primera vez el sistema con las ollas originales, 0.5 y 4.3 V fueron los extremos que observé en los 4 circuitos.

Conecte un multímetro al sistema, con el GND del medidor conectado al cabezal de alimentación GND (negro), y el terminal + del medidor leyendo la señal del sensor (se puede leer en paralelo con cualquier conexión al joystick). Comience con el deslizamiento de la olla en el medio de su rango. Con unos alicates de punta fina, gire suavemente el imán hasta que el voltaje del sensor sea de aproximadamente 2,5 V. Luego, mueva el joystick o el acelerador a uno de los topes y determine si el rango del sensor es demasiado alto o demasiado bajo. Si se mueve a una posición de alto voltaje y la lectura supera los 4,3 V, será necesario alejar el sensor del imán. Si está en alto voltaje y la lectura es inferior a 4,1 V, acerque el sensor al imán. Ajuste y repita la prueba en ambas direcciones hasta que el voltaje esté dentro del rango. Si un lado está dentro del rango, pero el otro lado está fuera del rango, es posible que sea necesario ajustar el centro girando ligeramente el imán para cambiar el punto central. El ajuste será un proceso iterativo y probablemente me tomó alrededor de una hora ajustar las 4 ollas a mi satisfacción. El ajuste del timón es el que lleva más tiempo, ya que requiere al menos un reensamblaje parcial del mango cada vez para tener una idea real del ajuste de la olla.

Una vez ajustado, antes de volver a montar el joystick, recomiendo conectar el joystick a la computadora y ejecutar una calibración. Esto confirmará que todos los ejes se están moviendo en la dirección deseada y que ninguno de ellos está invertido (con un imán girado 180º desde donde debería estar).

Paso 9: Reensamblaje final y prueba

Después del ajuste del potenciómetro, verifique dos veces la funcionalidad de todos los ejes a través de una calibración del joystick en su computadora, asegurándose de que cada movimiento corresponda a la dirección en la que desea ir.

Una vez que todo esté listo, pegue todos los cables con cinta adhesiva para que no se muevan mientras ensambla las cosas.

Mientras instala la cubierta principal que tiene el acelerador y el tablero de botones, vigile los cables que salen de la olla del lado izquierdo: en mi joystick, los cables de este sensor sobresalieron e interfirieron con el tablero, y tuve que doblar los cables del sensor fuera del camino. Como mencioné en la introducción, si hubiera sabido que esto sucedería, podría haber usado una base en ángulo aquí, aunque pude hacer que funcionara como estaba.

Después del montaje final, realice una calibración y una prueba finales. ¡Disfrutar!

Si tiene preguntas sobre algo, no dude en dejar comentarios y los responderé lo mejor que pueda, o subiré fotos adicionales.