Цифровой магнитный датчик для джойстиков и рулей от Komaroff.

[Komaroff]

Разработан бесконтактный цифровой магнитный датчик угла поворота. Датчик может быть с успехом применен в устройствах управления для компьютерных симуляторов различных видов.

Параметры датчика:
– разрешающая способность 8192 отсчета (13 бит) на 180 градусов;
– диапазон измеряемых углов - до 180 градусов (ведется работа по расширению диапазона измеряемых углов);
- сигнал передается в контроллер устройства управления по одному проводу.
Иными словами это примерно 0,022 градуса на один отсчет.
Таким образом, например, для джойстика можно получить свыше 1300 отсчетов на 30 градусов угла отклонения ручки. Для сравнения, это такая же разрешающая способность, как у известного датчика KMA200 (применялся, например, с контроллером от Kreml (http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=64206)). И по этому параметру, на момент анонса, превосходит заявленные данные ближайшего функционального аналога.
Кроме повышенной точности, в числе достоинств цифрового датчика – его высокая линейность и стабильность. При установке в устройство датчик не требует механической ручной подстройки, и не исключает использование задействованных выводов контроллера в аналоговом режиме.
Контроллеры с поддержкой рассматриваемого цифрового датчика:
– BRD (применяется в разработках Baur http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=55069 avia-sim.ru;
– RedBaron (http://spread-wings.ru/phorum/index.php?showtopic=9042) ;
– Kreml (посредством внешней платы). http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=64206
И я думаю этот список будет расширяться.
В планах – разработка вспомогательных плат для подключения датчика к серийным контроллерам взамен родных резисторов и, конечно, создание собственного контроллера с поддержкой цифровых датчиков и широким функционалом.

Скрытый текст:

Печатные платы одного из вариантов датчика (на снимке) изготовлены на заказ и учитывают особенности разных контроллеров. В итоге датчик не уступает изготавливаемым промышленно и является достойной альтернативой существующим решениям.
Датчик имеет нереализованный потенциал для повышения разрешающей способности. Но, во первых, имеющихся возможностей более, чем достаточно для абсолютного большинства задач управления. Во вторых, повышение разрешения происходило бы за счет других характеристик, например помехоустойчивости.

Продублированные ссылки на картинки из заголовка темы.

[Komaroff]

На правах введения.
Как известно, датчики для устройств управления играют значительную роль в показателях точности и надежности. Большинство из нас по опыту знают, как быстро выходят из строя штатные резисторы с вытекающими последствиями, которые можно сравнить с удовольствием родео в воздухе (или на трассе…). Причем основные впечатления получаешь, когда сидишь на шести у супостата и, вдруг, твой крафт совершает резкий головоломный скачок в сторону прямо в момент нажатия на гашетку (или в момент обгона … ). Надежность обеспечивает бесконтактный способ снятия сигнала с чувствительного элемента. Например, оптический способ, или с помощью магнита. Всякие там сельсины и СКВТ я не рассматриваю. Наиболее удобным я считаю магнитный способ. Основные виды магнитных чувствительных элементов это магниторезисторы и датчики Холла. Но надежность и долговечность это еще не все. Широко известны «красивые» ромбы, рисуемые штатными холлами некоторых стиков в тестовых программах. Это следствие нелинейной зависимости выходного сигнала датчиков от угла поворота оси. Магниторезисторы, в чистом виде, тоже не лишены нелинейности, и даже нелинейны в большем размере. Т.е., кроме надежности, важна еще и линейность отклика датчика на отклонение осей. Хотя и существуют линейные решения на датчиках Холла, тем не менее, наиболее удобным из магнитных датчиков по ряду параметров является магниторезисторный мост. Поэтому я сделал выбор в пользу магниторезисторов.

[Komaroff]

Историческая справка.

В свое время, я занялся поиском простого способа линеаризации магниторезисторных мостов. С помощью обратных связей окончательно решить эту задачу не удалось. Тогда обратил внимание на цифровые способы обработки сигналов. Ранее был проaнaлизирован широкий спектр элементной базы, имеющейся в пределах доступности и приемлемой по цене. Естественно, не остались без внимания и типовые решения, предлагаемые производителями. На данный момент много доступных по цене датчиков сняты с производства. Ряд из имеющихся неприемлемы по цене.
Как ни странно, наиболее оптимальным оказалось сделать сборку из нескольких элементов, каждый из которых выполняет свою отдельную функцию, с выдачей результата в цифровом виде.

Был сделан ряд прототипов. В процессе работы появился вопрос о выборе форм-фактора датчика. Для решения этого вопроса я обратился к разработчикам механики. По их исходным данным и выбирались форм-факторы. В том числе и итоговый вариант, для которого, с целью качества и технологичности изготовления, было решено не экономить на печатных платах, и изготовить их на заказ.

Так как датчик выдает результат в цифровом виде, то нужна поддержка со стороны контроллера устройства. При работе я использовал стендовый контроллер с ограниченным функционалом, которого, естественно, недостаточно для полноценного контроллера устройства управления. Поэтому, для ускорения комплексной разработки, я предложил ряду известных в наших кругах энтузиастов встроить поддержку датчика в разрабатываемые ими контроллеры. Плюс, мы получили коллектив весьма компетентных и уважаемых тестеров датчика.

Ближе к анонсу датчика пришлось прислушаться к рациональному звену в доводах представителей известной команды разработчиков, имеющей на вооружении близкие по параметрам устройства, относительно выкладывания исходников проекта. Поэтому, к сожалению, было решено исключить из моих планов раскрытие подробностей технологии и выкладывание исходников проекта. Кроме того было бы логичным сначала ознакомиться с подробностями технологии от первопроходцев.

Естественно, для истории надо упомянуть участников проекта, которые помогали организационно, программной и аппаратной поддержкой, тестированием и просто дружеской поддержкой. Это
Baur (-=NT=-Baur),
RED_BARON (=SPb=RED BARON),
Kimarius (159BAG_Kimarius),
GVL224 (SDPG_GVL224),
Kreml,
Slaw,
и еще ряд людей, пожелавших остаться в тени.
Отдельно, конечно же, не забуду упомянуть первопроходцев, команду ВКБ.

[Komaroff]

Рабочее название датчика R.A.M.S. (чтоб разведка супостата не догадалась ).
Эта, несколько забавная из-за созвучия с терминологией известного сленга, аббревиатура означает Rotary Angle Magnet Sensor (Магнитный датчик угла поворота). К слову, рамс – карточная игра.
Так что никто «рамсы» не попутал и, кстати, «понты» не кидает .
Хотите предложить более подходящее название ? Предлагайте, форвертс !

[kreml]

Ну вот, можно уже поздравлять с релизом?

[Alex Oz]

Мои поздравления!
Эх, пять лет назад когда появился MaRS не было возможности ни порасспрашивать что да как, да подсмотреть не у кого было
Кстати нелинейность реальную ( относительную ошибку без всяких калибровок) меряли на стенде (поградусно от 0 до 180) ? Было бы любопытно взглянуть...

[Komaroff]

Мои поздравления!
Эх, пять лет назад когда появился MaRS не было возможности ни порасспрашивать что да как, да подсмотреть не у кого было
Кстати нелинейность реальную ( относительную ошибку без всяких калибровок) меряли на стенде (поградусно от 0 до 180) ? Было бы любопытно взглянуть...

Спасибо. Приятно слышать слова одобрения от Гуру
Подсмотреть? В рамках приличий, принятых среди коллег. И надеюсь, те результаты расчетов, которые я тебе предоставлял, помогли. Можно на ты ?
Не в упрек будет сказано, но ответы на "распросы" не помогли мне найти рациональное конструктивное звено. Но зато обозначили планку, выше которой надо стремиться, что, в сущности, мне и удалось.
Результаты проверки на нелинейность подготовлю позже. Постараюсь точнее, чем поградусно
Еще раз спасибо за слова поддержки !

[Komaroff]

Ну вот, можно уже поздравлять с релизом?

Стас, спасибо !

[AIRgun]

С релизом

[Komaroff]

С релизом

Спасибо.

[Gelo]

– Kreml (посредством внешней платы).

Поподробнее, что за внешние платы? Или речь про "In"?

[Komaroff]

Поподробнее, что за внешние платы? Или речь про "In"?

Сделан прототип платы "моста" между контроллером и несколькими датчиками.
Готовится внешняя плата, назовем ее In+, с поддержкой цифровых датчиков.
Сейчас важно расставить приоритеты. Что важнее ?

[Alex Oz]

...
Подсмотреть? В рамках приличий, принятых среди коллег. И надеюсь, те результаты расчетов, которые я тебе предоставлял, помогли.
...

Интересно ж "девки пляшуть"
Ради интереса поднял переписку:
------------------------------------------
От : Komaroff
К : Alex Oz
Дата : 2012-03-06 14:06
Заголовок : Вопрос по точности связки KMZ41+MCP602
--------------------------------------------------------------------------------
Привет Алекс.

Понадобилось для джойстикового проекта на KMZ41 математически просчитать точное отклонение выходного сигнала от линейного.
Наткнулся на твой пост
http://www.sukhoi.ru/forum/showthrea...=1#post1088080

Я считал так:
......
------------------------------------------
Собственно детали переписки можно тоже привести, но тут больший интерес представляет сама дата начала - 2012-03-06.
Причем речь еще не идет о MaRS-ах - а просто о магниторезисторах.

А теперь еще одна историческая справка.

К вышеупомянутой дате:
Были выпущены и успешно сняты с производства:
1. Педали MK17( разработка - в конце 2008, начало продаж - январь 2009) , Mk18 ВКБ (2010).
2. Рули Gametrix/Ritmix - Viper ( разработка 2009 год, 2010 год - продажи)

Выпускались и продавались:
1. Педали MK19 ВКБ
2. джойстик Cobra M5 Defender
3. РУД Gametrix ECS

В списке представлены только устройства, в которых использовались цифровые MaRS-ы ВКБ.
Суммарные тиражи устройств составили порядка 10 тыс штук (тут могу ошибаться - но не сильно ±тыс) , соответсвенно цифро-MaRS-ов для всех этих устройств к тому времени должно было быть выпущено порядка 25 тысяч (минимум).

Соответсвенно что интересно - какие данные и как в 2012 году могли представлять интерес и чем-то помочь в разработке устройств, разработанным и выпущенным на протяжении 5 лет до вышеупомянутой даты ?

[Komaroff]

Интересно ж "девки пляшуть"
...

Александр, не принимай так близко к сердцу
Просто я хотел подчеркнуть, что в мои расчеты и предложенные принципы по определению нелинейности (довольно очевидные, которые можно применять и к цифровым датчикам) ты не сразу въехал.
Далее. Ответы на мои вопросы относительно твоего датчика, к моему сожалению, были для меня как утверждение "масло - оно масляное".
Ну и трудно было добиться конкретного ответа на мой вопрос про несоответствие заявленных параметров и одного из твоих постов на форуме.
Я ж правильно понял твою ремарку про "подсмотреть" и "пораспрашивать" ?
Я прекрасно понимаю про причины такой скрытности, поэтому претензий у меня нет.
Переписку в личке я предлагаю не раскрывать. Это ж ЛИЧКА

[Alex Oz]

Да пожалуйста

Позволю только ещё одна ремарочку - что касается нелинейностей - в свое время когда Илья договаривался с представительством NXP о поставке KMZ ( году этак в 2008...2009) - мы предоставили результаты своих исследований ( не теоретических - а вполне практических характеристик на достаточно больших статистических выборках).Тогда проверялись и "левые" китайские KMZ, и фирменные NXP. Информация разумеется закрытая, но NXP-шники были весьма удивлены и самим подходом, и некоторыми результатами тоже (в основном касаемо "левых" сенсоров). По их сенсорам результаты были близки к их данным, хотя и без огрехов - некоторый процент сенсоров не проходил под наши требования.

[UIV]

2 Alex Oz
Все очень просто объясняется. Ты же на машине времени из 2008 года в 2012 сиганул, прочитал что он тебе в личку чирканул. После этого ты не "сразу въехал" (с), но потом вернулся в 2008 - и въехал. Ты Komaroff-у спасибо еще должен сказать, за то что поучил тебя уму-разуму
Ну есть на свете такие персоны, ничего ты с ними не сделаешь. Он у всего ВКБ в личке "терся". В "рамках своих приличий" Пока ему открытым текстом не сказали - "Иди отсюда".
Не обращай ты на него внимания. Пускай пишет что хочет, интернет все вытерпит.

[Komaroff]

...Тогда проверялись и "левые" китайские KMZ, и фирменные NXP...

Мне естественно неизвестны критерии, по которым сенсоры не подошли вам. Если я правильно понял, то имеется в виду дикое отклонение по одному из главных параметров. Мне попадались несколько штук, купленных вместе, которые пришлось выбросить. Мои объемы позволяют мне практически заниматься каждым датчиком персонально. И, если я увижу какую-нибудь проблему, у меня есть возможность просто вернуть купленные незапаяные экземпляры и заказать в другом месте. Поэтому в моем случае это неактуально.
Если появится инвестор, то проблема решаема грамотным входным контролем.
Плиз, если позволяют всякие там НДА, дайте надыбку на ту самую китайскую левую партию, ее признаки, номер или др. Как жест доброй воли

[Komaroff]

...
Ну есть на свете такие персоны, ничего ты с ними не сделаешь. Он у всего ВКБ в личке "терся". ... Пока ему открытым текстом не сказали ...

Уважаемый Илья. От Вас я не ожидал таких грубых выпадов и некорректных формулировок. Ваши замечания относительно лички, по меньшей мере, не соответствуют действительности.
Я предлагаю Вам немного поостыть и, если у Вас имеются претензии, предъявить их в корректной форме.
Я постараюсь прояснить ситуацию по каждому пункту.

[Alex Oz]

Не поверите, но Илья занимается каждым(!) MarS-ом с полным контролем характеристик - и соотвествующей отбраковкой. Автоматизированно, но тем не менее факт 100% контроля - не просто на предмет "работает/не работает", а именно на финальную нелинейность - посему с темой знаком не понаслышке а очень даже опосредованно.
ну а от тех KMZ разумеется давно ничего не осталось - всегда работаем только с фирменными NXP.

[rakolle]

To Komaroff
1. Ваше изделие больше для кого предназначена, для "домашних" юзеров оно подойдёт?
2. Можно ли уже сейчас заказать Ваше устройство, сколько стоит, и как приобрести у Вас?
Спасибо.

[Komaroff]

Не поверите, но Илья занимается каждым(!) MarS-ом с полным контролем характеристик...

Я полностью верю. Видел выложенные Ильей материалы. Отличная работа.
Но прошу принять во внимание факт что мне хватает знаний и способностей для независимой разработки датчика.
Поэтому предлагаю прекратить некорректные выпады в мой адрес и задавать конструктивные вопросы.

[Komaroff]

To Komaroff
1. Ваше изделие больше для кого предназначена, для "домашних" юзеров оно подойдёт?
2. Можно ли уже сейчас заказать Ваше устройство, сколько стоит, и как приобрести у Вас?
Спасибо.

Добрый вечер.
Датчик разрабатывался изначально для себя, чтоб заполнить образовавшийся "вакуум" из-за отсутствия приемлемых по цене и параметрам датчиков.
Поэтому, конечно, в первую очередь датчик подойдет для "домашних" юзеров !
По поводу приобретения наверно я открою тему в коммерческом разделе. Здесь не принято заниматься околокоммерческими вопросами.
И немного позже расскажу чем отличаются разные контроллеры с поддержкой моего датчика. Подождете ?

[Pavel_Kh]

Расскажи нам про эти РАМСы (название то прости господи кто ж такое придумал?)
очень интересно...на каких контроллерах его испытывал?
на какие джойстики ставил?

[Komaroff]

Расскажи нам про эти РАМСы (название то прости господи кто ж такое придумал?)
очень интересно...на каких контроллерах его испытывал?
на какие джойстики ставил?

Добрый вечер.
По контроллерам и джойстикам(педалям) предлагаю обращаться к разработчикам. Перечень в первом посте.
Также предлагаю не придираться к буквам в названии.
Если интересуют конкретно датчики, то на вопросы отвечу. Естественно в стиле, предложенном спрашивающим

[mega_mozg_13]

как ни крути, но чем больше разных датчиков тем большо выбора конечному пользователю.