DIY Flight Sim Switch Panel: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Depois de passar muitos anos na comunidade de simuladores de vôo e me envolver em aeronaves cada vez mais complicadas, descobri que ansiava pela capacidade de manter minhas mãos em interruptores físicos em vez de tentar voar com minha mão direita enquanto usava o mouse no meu controle não dominante mão esquerda para clicar em pequenos interruptores ao redor do cockpit em curto prazo. Não tenho dinheiro ou tempo para uma configuração de cockpit completo e, mesmo se tivesse, não vou construir um para cada aeronave que vôo (há muitos). Além disso, quase nunca uso muitos dos interruptores da cabine e menos ainda são aqueles que tenho que acessar em curto prazo. No entanto, estou sem botões e interruptores no meu HOTAS. Então o que fazer?

Foi quando meu cérebro chamou uma memória de um tempo atrás, quando eu estava navegando no hardware do simulador de vôo apenas por diversão (minha versão anti-social e nerd de olhar as vitrines do shopping). Eu tinha visto um painel de interruptores Saitek, rotulado com funções gerais de estilo de aviação: luzes externas, controles de magneto, trem de pouso, aquecimento de pitot, etc. reclassificar se eu fosse usá-lo para aeronaves de caça, que é para o que eu realmente precisava de um painel de controle em primeiro lugar. No entanto, a ideia pegou e, no verão passado, sem nada melhor para fazer, pensei em construir o meu próprio.

Suprimentos:

Materiais para construir uma caixa

Controles de escolha (usei interruptores, mas você poderia ter botões, botões giratórios, controles deslizantes ou qualquer outra coisa que você possa descobrir como fazer a fiação).

Alguns bons interruptores de 2 posições (Amazon)

Alguns bons interruptores de 3 posições (Amazon)

Teensy Board (usei um 3.2, mas 3.x, 4.x e LC funcionarão com certeza; não tenho certeza sobre o 2.x. Para obter mais informações sobre Teensy boards, consulte https://www.pjrc.com / teensy /)

Um fio elétrico de calibre 22 (o núcleo sólido é mais fácil de trabalhar; encontrei o meu na Amazon aqui)

Solda elétrica fina 60/40 (Amazon)

Stripboard (Amazon)

Cabeçalhos de pinos obrigatórios (eles são muito fáceis de encontrar e suas necessidades variam de acordo com o que você tem e como escolhe proceder, então não incluí um link)

Espaçadores de PCB (mais uma vez, uma ampla seleção está disponível e as necessidades de todos serão um pouco diferentes, então não incluí um link. Recomendo vivamente que obtenha os de metal, não de plástico, pois terá muito menos probabilidade de descascar acidentalmente eles.)

Etapa 1: protótipo

Meu protótipo é francamente um pouco embaraçoso. Envolvia muitos fios nus e torcidos, um código Arduino incrivelmente confuso, um Teensy 3.2 e conexões elétricas excepcionalmente não confiáveis. Também pode ter havido papelão. Apesar de suas inúmeras falhas, ele forneceu a prova de conceito e me permitiu testá-lo de graça, uma vez que eu já tinha todas as peças disponíveis. Ele provou ser extremamente valioso no longo prazo porque descobri e corrigi muitos problemas com o protótipo e consegui refinar meus objetivos para o produto final. Também reutilizei quase tudo (o papelão era uma causa perdida) na próxima manifestação dele, que é o que estou usando agora. Eu recomendo fortemente construir um protótipo dedicado para dar a si mesmo a chance de experimentá-lo e resolver as surpresas antes de fazer tudo e construir uma versão final.

Etapa 2: Determine uma lista de funções que você deseja / precisa

Idealmente, isso deve incluir coisas que você precisa acessar em curto prazo, mas não tem espaço para seu HOTAS, como braço mestre, sistemas de controle de vôo de backup, controles de jammer, controles de contramedidas, etc. Eu recomendo ficar confortável com um HOTAS antes de construir um painel de controle, pois suas necessidades podem mudar com base em seu HOTAS. Durante meu teste de protótipo, descobri que também gostava de ter interruptores atribuídos a coisas para as quais eu normalmente usaria o teclado, pois aumentava visivelmente a imersão. Portanto, adicionei coisas como controles do motor (motor girar / parar, controles do velame, marcha, flaps, etc.). Em outras aeronaves, como a aeronave 737 ou GA, usei-os para coisas como controles de piloto automático, controles de luzes externas, sistemas de emergência, etc. Também foi muito útil atribuí-los a sistemas anti-gelo, como aquecimento de pitot e aquecimento de carboidratos desde então essas são coisas que frequentemente ligo e desligo.

Usei uma planilha para organizar todas essas listas e para alinhar interruptores de 2 e 3 posições. Você provavelmente poderia se safar com apenas interruptores de 2 posições, mas coisas como os controles de jammer e dispenser no F / A-18 são mais imersivos e verdadeiros com um interruptor de 3 posições e, em alguns casos, é bastante necessário, como o seletor de Waypoint / Markpoint / Missão no CDU do A-10C. A maioria dos flaps da aeronave também tem pelo menos três posições (o A-10C e o F / A-18 são exemplos), e aqueles que têm apenas 2 posições de flap podem usar a chave de 3 posições usando apenas 2 das 3 posições. (Dica de compra: vale a pena conhecer os nomes técnicos dos interruptores (alternador SPST, alternador SPDT, giratório etc.) Os mecanismos de pesquisa geralmente não sabem o que você quer dizer quando pede "interruptores". Um bom lugar para aprender sobre esses as coisas estão aqui.)

O truque final aqui é decidir a ordem dos interruptores. Lembre-se de onde ficará o painel de controle; você pode querer colocar interruptores que você precisa para acessar mais rapidamente perto de onde sua mão estará. No meu caso, vôo com a mão direita no manche e a esquerda no acelerador, de modo que o painel de controle ficará do lado esquerdo da minha mesa. Como meu teclado e mouse estão entre o manche e o acelerador, o painel ficará no lado esquerdo do acelerador, então os interruptores de acesso rápido devem estar à direita do painel do interruptor, perto da minha mão.

Se você estiver interessado na planilha que usei, está no Planilhas Google aqui. (Infelizmente, o Instructables não me deixa carregar uma planilha por algum motivo.)

Etapa 3: Projete a caixa

Os interruptores devem ser conectados a algo, e o algo provavelmente estará na sua mesa. No meu caso, fiz uma caixa de 29 cm por 12 cm e 6 cm de altura com pedaços de madeira 1x4, com frente de acrílico de 1/4”de espessura. É um pouco demais estruturalmente, mas o uso de materiais maiores tornou mais fácil prendê-los juntos e permitiu mais espaço para erros. Ao escolher os materiais, lembre-se de que mais pesado geralmente é melhor, porque significa que você pode empurrar os interruptores com força e o peso da caixa a impedirá de se mover. Se você quiser usar um material condutor, como uma folha de metal, teoricamente não vai quebrar as coisas (eu não tentei; você pode ter que isolar eletricamente os espaçadores de PCB do resto do stripboard em uma etapa futura). Basta projetar a caixa para que você possa montá-la e desmontá-la à vontade. Você pode ter que solucionar o problema!

Afastei meus interruptores cerca de 1,4 cm, embora você pudesse espaçá-los mais. Descobri que 1,4 cm é um espaço confortável onde me sinto confiante o suficiente para acertar o botão correto e não os de ambos os lados. Parece um pouco lotado, mas não parece assim, especialmente depois de um pouco de prática. Eu não gostaria que eles ficassem mais próximos, no entanto.

Etapa 4: Compre peças e construa a caixa

Essa foi a etapa mais divertida e árdua para mim. Optei por pintar minha caixa com spray preto brilhante por fora e branco brilhante por dentro. Escolhi preto por fora porque combina com o tema preto que estou usando no meu computador e branco por dentro porque sabia que queria iluminar a caixa e ter o interior pintado de branco significava que refletiria qualquer cor que eu escolhesse para iluminá-lo. Brilhante era apenas porque parecia bom (e ajudaria a refletir a luz ao redor da caixa). Vale a pena pegar um fio de bitola 22, pois ele se encaixa confortavelmente nos orifícios da maioria dos PCBs de prototipagem. Algumas pessoas preferem o fio trançado porque você consegue conexões elétricas ligeiramente melhores dessa forma, mas acho um pesadelo trabalhar com ele, especialmente em uma escala tão pequena, então usei fio de cobre sólido e apenas usei muita solda. Também usei cores para organizar meus fios, o que ajudou muito. Preto foi aterrado (como de costume) e vermelho foi 3,3 V e as saídas dos interruptores. (Eu teria usado azul ou verde ou algo assim para as saídas do switch, mas eu não tinha nenhum e não estava disposto a comprar alguns apenas para este projeto.)

Gosto de poder conectar e desconectar meu microcontrolador de projetos em vez de soldá-los, para que possa usá-los novamente, então soldei cabeçotes de pinos fêmeas em meu stripboard e, em seguida, conectei minha placa Teensy nele. O stripboard foi preso à parte traseira da caixa com espaçadores de PCB. Os LEDs foram colados a quente em um pequeno retângulo do mesmo acrílico de 1/4”que usei na face do painel e foram presos às laterais da caixa com espaçadores de PCB. Todas as conexões elétricas foram soldadas, exceto para os cabeçotes de pino no Teensy sendo anexados ao stripboard com os cabeçotes de pino fêmea-macho.

Lidando com espaçadores de PCB: essas coisas são um pesadelo para aparafusar com apenas os dedos, então eu encontrei um soquete de bom tamanho para comprar alguma coisa, então apertei com os dedos. (Veja as fotos.) Além disso, não deve haver muita tensão nesses espaçadores; tudo o que eles precisam é de um pouco de eletrônicos. Não há necessidade de apertar tanto. Uma tensão suave, mas firme, deve bastar. Finalmente, será muito mais fácil se você fizer um orifício piloto de bom tamanho antes de tentar aparafusá-lo.

Certifique-se de testar suas conexões com frequência para certificar-se de que a solda não está se sobrepondo a uma faixa vizinha. Dica: se o seu multímetro disser que suas tiras estão conectadas, mas você não consegue ver nenhuma solda conectando-as, CERTIFIQUE-SE DE QUE SEUS INTERRUPTORES ESTÃO ABERTOS, NÃO FECHADOS! Eu cometi esse erro e isso me custou uma meia hora muito frustrante.

Um pouco de teoria elétrica: os interruptores não funcionam bem como entradas, a menos que você use um resistor pullup ou um resistor suspenso. O problema surge do fato de que quando o interruptor está aberto, ele não está conectado a nenhum ponto de referência para o microcontrolador, então não sabe se está aberto ou fechado. (Essa é a versão simplificada que me sinto confortável em explicar, de qualquer maneira.) Os Teensys (e os Arduinos também, até onde eu sei) têm resistores pullup integrados que você pode ligar usando

pinmode (pin, INPUT_PULLUP);

ao invés de

pinmode (pin, INPUT);

Isso serve para conectar o pino a um ponto de referência quando está aberto e a um ponto de referência diferente quando está fechado (usei aterramento, mas a internet diz que você também pode usar VIN). Também usei a biblioteca Bounce para eliminar quaisquer inconsistências mecânicas no próprio switch. Para os LEDs, deixarei o design do circuito com você. Eu vou te dizer por experiência própria que os LEDs não duram muito se estiverem supervoltados, e substituí-los é uma grande dor, então vale a pena quebrar a Regra de Loop de Kirchhoff e descobrir os valores de resistência. Para os 2 LEDs de 20mA que eu tinha, usei um resistor de 6 e um bit Ohm para diminuir a tensão de 3,3 V (há um pino de 3,3 V no meu Teensy) para 3,1 volts, o que está bem dentro dos 3,0 Tolerância de -3,2 V dos meus LEDs.

Algumas dicas de soldagem: Se você descobrir que sua solda conectou acidentalmente duas tiras, existem algumas coisas que você pode tentar. Descobri que uma ferramenta Dremel com uma broca muito pequena funcionou bem para descascar com precisão pequenos pedaços de solda rebelde. No entanto, se você acidentalmente formou uma bolha de solda em torno de dois fios em tiras diferentes, uma ferramenta Dremel demoraria uma eternidade. Depois de algumas experiências, descobri que a melhor coisa a fazer é aquecer a solda com o ferro de solda e, em seguida, passar algo estreito como um clipe de papel dobrado entre os fios para empurrar a solda para os lados. Isso funcionou bem para mim e fez uma bagunça mínima.

Isenção de responsabilidade sobre soldagem para gente nova: Este não é um projeto de soldagem fácil para um iniciante. Eu estive soldando por cerca de um ano antes deste projeto e este foi um projeto difícil para mim (é por isso que parece tão confuso). Soldar não é fácil no início e requer prática. Não sou bom o suficiente para lhe ensinar solda, então não posso assumir a responsabilidade por seu chumbo derretido / fluxo de queima. Aprender a soldar e fazê-lo corretamente / com segurança é o seu trabalho. Dito isso, existem muitos recursos bons por aí (a internet é uma coisa maravilhosa às vezes), então não desanime neste projeto se você ainda não sabe soldar. Prática, perseverança e paciência são tudo de que você precisa. E para os ninjas de solda por aí, fique à vontade para me mostrar.;)

Se você está preocupado com a possibilidade de ficar sem alfinetes: não o fará, a menos que use muitos botões. O software ficará sem entradas de botão antes que a placa Teensy fique sem pinos, mesmo se você usar um pequeno Teensy 3.2 como eu. Esgotei completamente o software usando todas as entradas de 32 botões e apenas usei cerca de 3/4 dos pinos no meu Teensy.

Etapa 5: Uma breve tangente sobre microcontroladores

O microcontrolador padrão de eletrônicos de hobby é geralmente um Arduino de alguma descrição. Eles são pequenas coisas fantásticas; no entanto, a maioria dos Arduinos não pode se comportar diretamente como um dispositivo USB-HID. Você teria que usar um programa intermediário (como um script de processamento) para ser o intermediário e usar um joystick virtual para realmente fornecer entradas, o que é uma dor. As placas Teensy, por outro lado, podem ser um joystick USB-HID normal, que aparece em seu computador da mesma forma que seu HOTAS ou outros controladores de jogo. Isso não é uma coisa de software; as placas Teensy usam chips diferentes.

No momento em que este artigo foi escrito, havia alguns Arduinos que podem se comportar como dispositivos USB-HID: o Leonardo, Mini e Pro Mini. Se você escolher seguir esse caminho, verifique esta biblioteca do Github para usá-los como um joystick em vez do teclado / mouse padrão. (Obrigado a willem.beel por apontar isso nos comentários.)

As placas Teensy variam de cerca de US $ 15 a cerca de US $ 35. Você pode obter um Arduino básico por apenas US $ 10, mas provavelmente vai gastar muito mais horas do que vale a pena criar e depurar um script de processamento, um joystick virtual e as interfaces entre cada etapa se você escolher seguir esse caminho. No entanto, a biblioteca de Joystick embutida do Teensy e a biblioteca Github Arduino Leonardo / Mini / Pro Mini só têm suporte para entradas de 32 botões, então se você quiser muitos interruptores, terá que seguir a rota do joystick virtual de qualquer maneira, como a única limitação são suas habilidades de codificação e paciência.

Etapa 6: escrever / depurar o código

Aqui está o arquivo Arduino com meu código. Se você quiser usá-lo, terá que modificá-lo para corresponder a onde os interruptores de 2 e 3 posições estão, já que o seu provavelmente será diferente do meu. Eu sou péssimo em programação orientada a objetos na linguagem Arduino e Teensy são baseados, então eu apenas codifiquei. Não é bonito, mas funciona. Você também tem que mudar o tipo de USB para “Flight Sim Controls + Joystick” em Ferramentas (obrigado a primus57 por apontar isso nos comentários). Sinta-se à vontade para fazer / distribuir trabalhos derivados; Estou bem ciente de que minhas habilidades de codificação não são boas, então qualquer melhoria é bem-vinda.

Estou usando o Windows 10, então, para testar meu código, fui ao menu Iniciar e digitei "joy.cpl" e pressionei Enter, depois cliquei duas vezes em Teensy Flight Sim Controls e fui para a guia Teste. (Veja a captura de tela.) Isso aparecerá sempre que o computador registrar uma entrada (muito útil para depuração).

Etapa 7: evite meus erros

Se eu fizesse isso de novo, a principal coisa que teria feito de maneira diferente é que teria tomado mais cuidado para garantir que a caixa ficasse plana sobre a mesa. (Não faz atualmente e isso é muito chato.) A próxima coisa que teria tornado muito mais fácil seria se eu tivesse rastreado onde fazer orifícios piloto para espaçadores de PCB antes de soldar / anexar coisas, em vez de depois. Além disso, eu deveria ter percebido que poderia soldar os fios dos interruptores ao stripboard em qualquer lugar ao longo da tira de cada pino e escolher não soldá-los um ao lado do outro. Nick Lee sugeriu nos comentários o uso de supercola, fita ou zíper para limpar a fiação, o que é uma ótima ideia.:) Finalmente, eu teria feito um trabalho de pintura mais cuidadoso do lado de fora, já que a pintura da caixa é mais visível do que eu pensava e usei parafusos mais curtos e não chanfrados para manter a caixa unida

Algumas coisas que funcionaram bem: as luzes internas funcionam muito bem e ter uma de cada lado fornece iluminação suficiente. Além disso, a biblioteca Bounce faz um excelente trabalho; Nunca recebo entradas falsas, mas ainda sinto que minhas entradas são instantâneas. Os interruptores são de um bom tamanho e fornecem resistência suficiente para parecerem "reais" sem serem difíceis de trocar. O fio de calibre 22 parecia ter o tamanho perfeito e, sendo de núcleo sólido, era muito fácil de trabalhar. A pintura em spray produziu uma aparência muito profissional e, no geral, acho o produto final muito bonito.