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.
Вложение 171485Вложение 171484Вложение 171483

[Komaroff]

Методика оценки разрешающей способности (собственно, это первая часть видеоролика).
1. Тестируемая ось педалей предварительно откалибрована аппаратно. Т.е. путем масштабирования физический диапазон поворота педалей привязан к логическому диапазону оси контроллера.
Эта процедура аналогична стандартной программной процедуре калибровки игрового устройства средствами Виндовс (или DXTweak2).
Однократная аппаратная калибровка с помощью контроллера позволяет получить переносимое и независимое от операционной системы устройство управления.
Контроллер REDBARONа имеет средства управления функционалом, в том числе позволяющие отключать аппаратную калибровку и калибровать с помощью Виндовс (или DXTweak2).
Сказано сложно, но на самом деле все сводится к паре кликов мышкой.

[Komaroff]

Идем далее. Теперь смотрим на окно программы Joytester2 в видеоролике.
2. Поворачивается ось, на которой закреплен датчик (это основная ось педалей). Поворот оси отрисовывается линией в окне программы Joytester2.
Программа Joytester2 регистрирует минимальный шаг (Min Step, величина 23) изменения данных и число Precision отображает реальное количество отсчетов конкретной оси (величина 2849) на физический диапазон поворота педалей.

Далее с помощью калькулятора можем произвести элементарный пересчет количества отсчетов на любой выбранный диапазон углов от 0 до 180 градусов.
Принимаем расчетный угол поворота педалей 60 градусов.
Например для наиболее интересных диапазонов будет так :
-на 30 градусов:
2849/60*30 =1424 отсчета
-на 180 градусов:
2849/60*180=8547 отсчета
Вы спрОсите, ведь датчик выдает только 8192 отсчета (13 бит, от 0 до 8191) на 180 градусов ?
Я не имею в наличии педалей Slaw, поэтому пользуюсь расчетной величиной диапазона педалей. Полученное при тесте значение следует относить на счет особенностей конкретного тестового экземпляра педалей.
Ориентировочно, реальный диапазон углов конкретного тестового экземпляра педалей:
2849/8191*180=62,6 градусов.

[Komaroff]

3. Чтоб абстрагироваться от механики и непосредственно оценить качество рассматриваемого датчика по разрешающей способности делаем следующее.
Просто пожертвуем "лишними" отсчетами
Берем "лишние" 8547-8191=356 отсчетов и отнимаем их от "заявленной" разрешающей способности (для полного диапазона 180 градусов).
Получаем 8191-356=7835 отсчетов.
Далее берем и пересчитываем на диапазон 30 градусов.
Получаем 7835/180*30=1305 отсчетов на 30 градусов.
А заявлено 8191/180*30=1365 отсчетов на 30 градусов.
Очевидно, что разность в рассматриваемом случае незначительна и укладывается в величину не хуже 1300 отсчетов на 30 градусов, что и было указано в первом посте данной темы.

Резюме.
Тест подтверждает разрешающую способность датчика 8192 отсчета на 180 градусов (1300 отсчетов на 30 градусов).

PS.
Данный материал представляет вариант оценки разрешающей способности, не требующий дополнительного оборудования, и позволяющий простому пользователю самостоятельно убедиться в отличных характеристиках рассматриваемого датчика.
Приведенная методика оценки разрешающей способности несложна, хотя и требует некоторой вдумчивости. Кроме того, непосредственно измерив угол поворота своего устройства, можно избежать погрешности в виде "лишних" отсчетов и получить более точные значения разрешающей способности.
Поэтому сообществу виртуальных пилотов я предлагаю наслаждаться широким спектром качественной электроники для устройств управления.
Приятных и удачных полетов.

[Komaroff]

Дополнительно, с разрешения Slaw, даю ссылку на тест стабильности показаний датчика, проводившийся по просьбе одного из участников форума.

Делается "ювелирный" поворот оси на несколько отсчетов и убеждаемся в стабильности показаний датчика.
Великолепная стабильность показаний обусловлена методами, заложенными в технические решения датчика.

[mega_mozg_13]

Komaroff, ну ням ням, вкуснотищу расписал.
когда уже дадут пощупать простым смертным? а так же имеются ввиду самописные контроллеры =)

[Komaroff]

Komaroff, ну ням ням, вкуснотищу расписал.
когда уже дадут пощупать простым смертным? а так же имеются ввиду самописные контроллеры =)

Так Slaw можно сказать и есть простой смертный По секрету добавлю - далеко не единственный.
А в общем: кто ищет - тот всегда найдет.
Даю наводку Начать искать можно с Baura и REDBARONа.
Или, при наличии большего интереса, обращайтесь ко мне в личку. Что-нибудь придумаем.
Про самописный контроллер не совсем понял вопроса

[Slaw]

Что касается меня, то я не много электроники в жизни щупал. Всю сознательную жизнь был (есть) связан с механикой. И могу говорить только о 2 датчиках, к слову, очень хороших. И датчик Комарова + контроллер от Ред Барона, меня, как механика, очень порадовал. Ставлю электронику, собираю педали и удивляюсь точности - без дополнительных танцев с бубном, всё работает идеально.
Об этом много можно говорить и спорить, но одно точно - ни я и ни кто другой из мне знакомых людей, занимающихся проектированием механики, не способны создать педали (я имею в виду Rudder Pedals) которые бы позволили на все 100 % использовать возможности этой электроники, не повышая при этом цену конечного продукта "до небес". Да и нужно ли это для виртуальных пилотов? Так зачем тратить время на поиск чего то лучшего, если уже есть то, чьих возможностей хватает с лихвой? Я считаю, что делающим устройства для симуляторов можно только радоваться от такого выбора электроники на "рынке". Остаётся только для себя оценить соотношение цена/качество и выбрать.
С уважением.
Slaw.

[Slaw]

Да, расчетный угол в моих педалях +-30 градусов, но из-за демпфера доходит где то до +-31-32, я точнее не могу измерить.

[Komaroff]

В этом посте я хочу выложить габаритные размеры датчика с заводскими печатными платами (которые на фото в заголовке).

Этот чертеж я набросал на скорую руку, не судите строго.
На днях один из конструкторов обратил внимание, что размеры датчика близки к установленному в джойстик Кобра М5. Поэтому хочу рассказать о процессе выбора форм-фактора.
В ходе разработки датчика, как я уже говорил, был изготовлен ряд прототипов с различными форм-факторами. Например, только для известной механики для Saitek X52 от Baur (Модернизация Saitek X52) было изготовлено два (!) типа габаритов. Это связано с тем, что крепеж и посадочные места для осей крен и тангаж отличались друг от друга.
Когда у меня появилась идея сделать заказные печатные платы, то потребовалось провести унификацию габаритных размеров. Потому что, как известно, "эксклюзив" при заказе стоил бы, мягко говоря, недешево. К тому же надо было попытаться учесть особенности механики остальных участников проекта.
Тут, как нельзя кстати, пришелся следующий вариант. Ранее Baur разработал вариант механики (Механика серии D), которая идеально вписалась в корпус джойстика Кобра М5 (Модернизация Кобры М5), вышедшего значительно позже. Под этот джойстик ему осталось только доделать крепеж штатных датчиков Кобры. Я считаю, что модифицированный таким образом джойстик с металлической механикой и штатной электроникой разработки известной команды оказался очень удачным решением. После этого Baur предусмотрел установку электроники с Кобра М5 на все свои джойстики (настольные, напольные и подстульные), чтобы можно было их использовать как набор для апгрейда Кобры. Поэтому, когда у меня появилась необходимость унифицировать плату датчика, он предложил сделать ее по уже подготовленным установочным габаритам своей механики. Подробнее можно посмотреть на avia-sim.ru или спросить у Baurа.
Тому конструктору я уже давно рассказывал про такие подробности хода разработки и даже был несколько удивлен вновь возникшим интересом к этим деталям. Сначала списал это на счет забывчивости, но, отдавая должное его недюжинным способностям и таланту, я понял, что причина такого интереса находится в несколько иной плоскости от конструктивных особенностей платы. Собственно, это и послужило толчком к публикации данного поста. Поэтому у меня есть просьба к форумчанам. Пожалуйста, формулируйте вопросы и предложения точнее.

[Komaroff]

Вернемся к теме габаритных размеров, т.к. я еще не рассказал как были учтены особенности других механик. Но здесь все очень просто. Собственно у остальных участников проекта речь была, в основном, о диаметре крепежных отверстий. В итоге Slaw и остальные конструктора успешно установили датчик в свои разработки.
После определения габаритов оставалось дело техники. Взять за основу прототипы и произвести разводку платы по критерию наименьших габаритов с учетом требуемых креплений.
Был еще один маленький нюанс. В прототипах использовался штырьковый разъем и разъем с ключом, довольно громоздкий на фоне габаритов платы. Поднапрягши имеющийся опыт и здравый смысл, был осуществлен поход в магазин радиотоваров. Там на стеллаже, среди великого множества вариантов, выбрал ряд кандидатов. В своей "лаборатории" провел конкурсный отбор, и победителем вышел самый оптимальный тип разъемчика.
Учет особенностей механики всех участников проекта позволил определить потенциальный уровень интереса и вычислить объем заказа для приемлемой цены в пересчете на одну заводскую печатную плату. И, по готовности всего, был сделан заказ на изготовление печатных плат. Подчеркну, на отечественном предприятии. Патриотично, не правда ли ?
В общем, я могу сказать, с самого начала разработка данного электронного устройства была очень интересным и увлекательным занятием. Даже чересчур... Представьте себе только, сколько я не долетал в авиасимах !