Szimulátor kormány és pedálok építése PC-hez

Egy használt, esetleg nem működő kormány elektronikáját akartam felhasználni, végül saját eszközt építettem. – írta: tomiafoka, 4 hónapja

Kormány

Az előbbi szempontok és egyéb apróságok tükrében a kormány terve elkészült, ami így fest:

A kormánykeréknek egy 320 mm átmérőjű, eBay-ről származó kormányt szemeltem ki. A habosított polietilénre hajazó felület tapintása hagyott némi kívánnivalót maga után, így rendeltem rá egy felvarrható műbőr borítást, így már egész korrekt. Az egész szerkezetnek a fő váza egy 6 mm vastag alumínium lemez, ehhez van rögzítve szintén alu rudakkal a kormánytengely hátsó csapágyát tartó lemeze és egy hátlap, amiben a csatlakozók és a ventilátor kapott helyet.
A kormány tengelyt két Y csapágyegység vezeti. Ezek igazán praktikus jószágok, mert önbeállóak és a tengelyt hosszanti irányban a csapágyak belső gyűrűjében lévő hernyócsavarokkal lehet egyszerűen fixálni. A tengely végére van rögzítve az encoder egy rugalmas tengelykapcsolóval. Erre azért van szükség, mert a kormány tengelye biztosan nem lenne tökéletesen egytengelyű az encoder saját tengelyével, így ez lehetővé tesz néhány fokos szögkiegyenlítést közöttük.

A motorról túl sok infóm nem volt, de a bikakábel vastagságú vezetékeiből ítélve nem veti meg a teljesítményt. BTS 7960-as motorvezérlőt használnak a leírásokban, ez elvileg 43 Amperes csúcsértéket tud. Az adatlapját fürkészve kiderült, hogy párhuzamosíthatóak, így én éltem is ezzel a lehetőséggel a megbízhatóság kedvéért. Fórumokon írták, hogy nem lehetetlen leégetni ezeket, ami a későbbi tapasztalatokból ítélve jó döntésnek bizonyult, mert valóban eléggé fel tudnak forrósodni. Gondolom ez részben annak áldásos hatása, hogy az IC-k thermal via-kon keresztül vezetik el a hőt a NYÁK másik oldalán lévő hűtőbordára, ami közel sem olyan hatékony, mint a közvetlen fémes érintkezés. Viszont a kész verziómban a két darab vezérlő hőmérséklete léghűtéssel megtámogatva már szépen kordában tartható.

A force feedback motor és a kormány tengelye között van valamilyen hajtás, ami általában áttétel módosító is, de erről később. Manapság a high tech szimulátor kormányok direkt hajtásúak, azaz egy nagy szervomotor tengelyére vannak közvetlenül rögzítve. A kétség kívüli előnyeik a nagy nyomaték, precizitás, gyors reakció, stb. Következik, hogy a hajtás a force feedback motor és a kormány tengelye között alapvető fontosságú, a lehető legkisebb legyen a holtjátéka, hogy a lehető legjobb eredményt érjük el egy nem direkt hajtású kormánynál.
A lehetőségek - ilyenekkel találkoztam: fogaskerekes-, ékszíj-, bordás szíj-, lánc-, menetes orsós hajtás. Nekem ezek közül egyértelműen a bordás szíj hajtás volt a legszimpatikusabb alakzáró ismérvét, árát és megvalósíthatóságát tekintve.

A motor egy Toyota Avensisből származik és az eredeti helyén kormányszervó motorként egy kb. 20:1 áttételű csigahajtóművön keresztül terelgette az autó kerekeit. Elég robusztus darab, ránézésre is sejtetett egy néhány Nm-es maximális nyomatékot. HTD-5M profilú bordás szíjhajtást használtam 15-ös és 60-as fogszámú tárcsákkal, így 4:1-es lassító áttétel jön létre, ami négyszeres nyomatékot jelent a kormánykeréken. Nagyobb áttételt nem szerettem volna, mert elég nehéz a forgó része, így a nagy tehetetlensége végett tartottam tőle, hogy esetleg az egész kormány túl lomha lenne gyors mozgásoknál.

A kormány szögelfordulásának érzékelésére egy Omron E6B2-CWZ1X encodert választottam. Ennek a forgás jeladónak a felbontása 1000 impulzus/fordulat, amely a céljaimra több, mint elegendő. A fentebb linkelt leírásban egy nyomtatóból való encodert használnak, ami nekem azért sem volt szimpatikus megoldás, mert annak a jeladónak nincs referenciapontja, így minden egyes indításkor kalibrálni kell a kormány középállását. Ez az Omron rendelkezik egy Z kimenettel is, ami egy kitüntetett irányt jelez, így a kalibrációt automatikusan képes elvégezni az első indításnál.

A hátoldal farostlemezből készült, mert különösen erősnek sem kell lennie, meg nem utolsó sorban egy halvány leheletnyivel árban is barátságosabb, mint az alumínium. Mivel kinézetre azért nem olyan penge, mint egy alu lemez, úgy döntöttem, hogy bevonom az egészet bazári karbon fóliával. Három darab csatlakozót használtam a hátlapon, egy számítógéptápból származó IEC tápcsatlakozót a motor 12 V-os táplálására, USB B-t az Arduino-hoz és egy Ethernet csatlakozót a pedálsor csatlakoztatására.

A kormányon nyomógombok vannak, a kormány forog, a nyomógombok is forognak, ezzel együtt a vezetékeik is. Probléma.
A megoldási lehetőségek közül az első, a széles körben elterjedt spirál vezeték, ami vígan képes lekövetni néhány kormány fordulatot jobbra-balra. Második, például a Fanatec kormányainál láttam ilyet, cső tengely és abban van elvezetve a sodort kábelköteg, ami szintén képes csavarodni a kormány elfordulásával együtt.
Én ezeket nem zártam a szívembe, főleg azért, mert az első próbáknál egyszer lefagyott a gépem játék közben és újra bootolás során a kormány elkezdett szaporán az egyik irányba forogni. Nos, ez egy vezeték életében végzetes sérüléseket produkálna, vagy amit még vizionálni kezdtem, az az, hogy a csavarodástól rövidülő vezeték vagy az Arduinóról vagy a nyomógombokról tépi le saját magát.
Ez mélységesen felkavart, így csúszó érintkezőket használtam. Nyolc gomb meg a két váltófül, meg egy közös föld, az 11 érintkező. Készen elérhető, nekem megfelelőt méretben és pólusszámban nem találtam, így csináltam. A kormány tengelyének csőtengelyt használtam, erre szilárdan illesztettem egy régi, valamilyen műanyagból készült vízvezetékcső darabot és arra munkáltam rá 11 darab 3 mm széles hornyot. A csúszógyűrű érintkező felületének réz ónszívó szalagot használtam, amit beleragasztottam a hornyokba. A vezetékeket a hátoldalukra forrasztottam és a csőtengelyben vezettem el a kormánykerékig. Az álló rész érintkezőin sokáig tűnődtem, hogy miből készítsem, szívós, jól vezető fémlemezből szerettem volna, de nem sikerült megfelelőt találnom a célra, így jött az ötlet, hogy gitárhúrból legyen, amelyek U alakra lettek hajlítva és ráforrasztottam őket egy darab próba NYÁK-ra.

A két váltófül kapcsolási úthosszát állíthatóra terveztem, hogy a későbbiek folyamán be tudjam lőni a nekem legkényelmesebb értéket. Rugók helyet neodímium mágnesek húzzák vissza a füleket alaphelyzetbe. Ezt a megoldást több helyen is láttam már, és azt kell mondjam, hogy ezzel a kialakítással nagyon határozottan és peckesen lehet dobálni a sebességfokozatokat.

Készült még egy kijelző is, amely egy gépre telepített program révén a legismertebb játékokkal kompatibilis és szinte bármilyen tetszőleges adat kiíratható rá.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!