Wątek: Modyfikacja przepustnicy Cougara.

[vito_zm]

Pierwszy etap modernizacji mojej przepustnicy jest zakończony. Na zdjęciu widać nowy kontroler zrobiony na bazie MMJoy2 oraz ProMicro. Można dosyć łatwo wykonać taki mod. Zrobiłem konfigurację pod rzeczywiste potencjometry, trochę się zmieniły zakresy ale to jest oczywiste. Dzięki za pomoc w tym temacie. Teraz rozpatruję zastąpienie pot THR czujnikiem magnetycznym. Są tutaj 2 możliwości albo rozwiązanie analogowe albo cyfrowe. Chcę zrobić model na którym będę testował oba rozwiązania. Teraz muszę trochę poczytać, kupić elementy, zaprojektować model oraz na koniec wykonać testy. Po testach zadecyduję co dalej. Rozwiązanie, które zaprojektował oraz przez jakiś czas sprzedawał Amerykanin w Internecie jest w opcji analogowej. Można to wywnioskować na podstawie liczby wyprowadzeń z czujnika oraz zdjęcia przepustnicy (jest tam matryca diodowa na płytce Cougara). Kontroler Cougara ma tylko wejścia analogowe. Sama konstrukcja mechaniczna jest dosyć prosta, ale wymaga pewnych zmian. Miejsca jest bardzo mało dlatego trzeba skrócić wiązkę kabli. Ma to też ujemne skutki, będzie trudniej dostać się do rączki przepustnicy np. przy wymianie uszkodzonych elementów.  Autor też eksperymentował, ponieważ zwiększał liczbę magnesów z 2 do 4 to widać na zdjęciach. Można też pomyśleć o umieszczeniu wszystkiego na poziomie osi tam gdzie jest potencjometr. To będzie do rozpatrzenia po testach na modelach.

[vito_zm]

Zgodnie z sugestią Tailora zamówiłem magnesy o różnych wymiarach 10x10x2, 5x5x1, 7x7x3 oraz 8x4x1. Zamówiłem także SS 495 A1 oraz TLE 510. Postanowiłem rozpocząć od czujnika analogowego a później cyfrowego. Mając na uwadze możliwość wykonania mechaniki modu chcę zrobić model symulujący działanie tego modu https://forums.eagle.ru/showthread.php?t=160613&page=5
Drugi powód jest taki, że autor tego modu sprzedawał go przez 2 lata w Internecie co sugeruje, że powinien działać. Tutaj jest pokazane jak go kalibruje
https://www.youtube.com/watch?v=VCRUiKicrW0&feature=youtu.be  Dla mnie jest to nowe zagadnienie i próbuję zrozumieć jak to działa. Autor trochę napisał na forum o swoim modzie. Zacytuję dwa fragmenty, tłumaczenie Google może być trochę nieliterackie ale jest zrozumiałe.

Cztery magnesy są zorientowane biegunem północnym do południowego, podobnie jak szeregowe baterie. Powodem, dla którego ustawiłem je w ten sposób, jest ograniczenie zarówno przepustnicy, jak i joysticka. Jeśli projektujesz własny kontroler, prostszym i łatwiejszym sposobem regulacji byłoby usunięcie magnesów środkowych i rozłożenie ich lub zbliżenie ich w zależności od tego, jak daleko potrzebujesz ich mechanicznego ruchu. Umożliwia to znacznie łatwiejszą regulację w celu uzyskania 8-bitowej rozdzielczości (lub 256 kroków) w kalibracji przepustnicy. Rzut jest mniej krytyczny, jeśli używasz joysticka w osi X lub Y, ponieważ są one 16-bitowe. Pamiętaj tylko, aby uzyskać „dwubiegunowe liniowe” czujniki Halla i przeczytać arkusze danych, a powinieneś uzyskać wszystkie potrzebne informacje. Należy również pamiętać, że wiele nowych czujników Halla ma 2 wolty, a nie 3,3 lub 5. Dlatego możesz użyć napięcia odniesienia, aby uzyskać najlepszą wydajność tych czujników. Ale nie powinieneś mieć problemu ze znalezieniem czujników nowej generacji w 5 woltach

Pierścień powinien znajdować się w pozycji do przodu, gdy przepustnica zostanie pociągnięta z powrotem do położenia biegu jałowego, albo nie tylko góra nie zamknie się, ale magnes całkowicie obróci się od czujnika, gdy przesuniesz przepustnicę do przodu. Sprawdź także, w którą stronę skierowane są magnesy. Tak jak na filmie, widoczne magnesy powinny być odwrócone od czujnika. Wygląda na to, że magnesy skierowane są w stronę czujnika. Jeśli znajduje się w tej pozycji, elementy sterujące zostaną odwrócone, a magnesy będą się zbliżać do czujnika, a stan, w którym opisano, będzie bardzo wyczuwalny w trakcie ruchu przepustnicy. Po obróceniu pierścienia można go nastroić, przesuwając go bliżej lub dalej od czujnika.

Przejrzałem kartę katalogową dla SS 495 A1 . Z tego modu wynika, że połączenie 4 magnesów szeregowo ma zwiększyć zakres działania czujnika jeśli mam rację. Z drugiej strony nie mam pojęcia jak może wyglądać charakterystyka Transfer caracterristics (GAUSS, Vout) dla takiego szeregowego połączenia magnesów. Czy będzie liniowa tak jak dla pojedynczego magnesu.  Mam tylko zaufanie do tego co napisał autor a reszta okaże się po testach. Mam też nadzieję, że temat mnie nie przerośnie.

[vito_zm]

Opis modelu symulującego przepustnicę.
Istotne elementy modelu to oś na której jest osadzony element z magnesami, ramię dźwigni przepustnicy z zaznaczonym kątem przesuwu (około 70 stopni), czujnik pola magnetycznego oraz kontroler MMJoy2. Oś ma średnicę 10 mm, dla testów to wystarczy. Faktyczny wymiar średnicy to 30 mm (ciemne pole) na elemencie z magnesami. Element z magnesami nazwijmy go umownie obejmą jest  wykonany z MDF 8 mm. Magnesy z którymi robiłem testy to 7x7x3 5 szt oraz 10x10x2 też 5 szt.
Problemy.
Model a dokładniej obejmę z magnesami wykonałem na podstawie zdjęcia. Nie miałem pojęcia jakie magnesy zastosował autor tego modu, dlatego popełniłem na samym początku kilka błędów. Błąd polegał na tym, że przykleiłem do obejmy magnesy obok siebie ale źle umieszczone, dlatego pole magnetyczne poszczególnych magnesów nie było prawidłowo skierowane. Po umieszczeniu prawidłowym magnesów było ok, ale musiałem wykonać w obejmie otwór aby je tam umieść.
Pomiary.
Umieszczając prawidłowo magnesy zmniejszyłem pole zakresu działania na  czujnik magnetyczny. Zakres wynosi 5x3 czyli 14 mm. Zakres ruchu ramienia dźwigni to 70 stopni co daje na obręczy potrzebny zakres działania  na czujnik około 25 mm. Próbowałem połączyć szeregowo 5 magnesów 7x7x3 z 5 magnesami 10x10x2, ale miałem na przejściu większych magnesów na mniejsze skok napięcia. Musiałem z tego zrezygnować i wykonałem testy w układzie 5 magnesów 7x7x3 połączonych szeregowo.
Pomiary wykonałem w układzie z zasilaczem 4.5 V, później już w układzie docelowym z MMJoy2.  Zarówno napięcia jak i charakterystyka jest liniowa. Jedyny mankament to zawężenie zakresu ruchu ramienia dźwigni. Jest to związane z wymiarami magnesów. Pełny zakres dla magnesów to około 25 mm co daje dwie możliwości zastosowania magnesów albo 5x5x5 5 sztuk albo 7x7x3 8 sztuk. W związku z czym muszę jeszcze raz zamówić magnesy.
Wnioski.
Wykonane testy rokują pozytywne wykonanie prototypu dla opcji czujnika analogowego w pełnym zakresie napięcia. Kolejny etap to testy z czujnikiem cyfrowym, który powinien dojść w połowie stycznia.
Na koniec prośba do kolegów dotycząca tzw. obejmy z magnesami. Ja to robię w MDF 8 mm, ale dla prototypu warto wykonać z czegoś innego. Na zdjęciu autora modu jest możliwość dociśnięcia obejmy do  rury z tworzywa (zakończenie ramienia przepustnicy u mnie w modelu jest oś 10 mm). Element gdzie jest czujnik będzie łatwiej wykonać. Nie mam odpowiednich narzędzi do wykonania wspomnianej obręczy jeśli jest jakiś pomysł to chętnie skorzystam.
Na zdjęciu mod 3 widać złe położenie magnesów. Na zdjęciu mod test 0 widać dwa zestawy magnesów 7x7x3 oraz 10x10x2. W tym układzie też była nieliniowość przy przejściu z jednego na drugi zestaw. Pomiary prawidłowe otrzymałem dla zestawu 5 magnesów 7x7x3 połączonych szeregowo tak jak na zdjęciu mod test 1.
Na zdjęciu Thr Kit 2 jest pokazany oryginał modu, który jest dla mnie wzorcem.
mod 3

mod test 0

mod test 1

Thr Kit 2

[Tailor]

Fajnie, że zadziałało  . Taki  mod rozszerza możliwości stosowania czujników halla.
Czy w czasie pomiarów osiągnąłeś pełną rozpiętość zakresu napięcia? Jak po kalibracji widzi to oprogramowanie mmjoy, jakieś skoki, nieliniowość? Może masz jakiś wykres z testera? Z tego co widzę, Twój czujnik SS495 jest mniej czuły od A1324, który stosuje ja, stąd moje pytanie.

Co do obejmy to nie wiem co Ci doradzić. Ja przy budowie swojego joystika korzystałem z blachy aluminiowej 10 mm i usług znajomego frezera, inne możliwości to druk 3D (dostępność, koszty), może jakiś odlew żywiczny no i w końcu najprostsza metoda, znaleźć jakiś trwalszy materiał (laminat, bakelit, gruby plastik) i obrobić samemu.
Rozumiem, że magnesy połączone szeregowo to coś takiego?

[vito_zm]

Mam pełny zakres napięcia w zakresie ruchu 5x3=15 mm, pięć magnesów połączonych szeregowo o grubości 3 mm tak jak na twoim obrazku. Ruch musi odbywać się w zakresie 15 mm.  W tym zakresie jest liniowość. To można osiągnąć przesuwając odpowiednio obejmę z magnesami widać to na wideo  https://www.youtube.com/watch?v=VCRUiKicrW0
Ważne jest ustawienie szeregowe magnesów czy z prawej jest S czy N. to przekłada się na napięcie, czy max czy zero przy ruchu dźwigni od siebie czy do siebie. Chociaż to można korygować w ustawieniach MMJoy2.
Istotne jest pokrywanie się zakresów ruchu dźwigni (70 stopni) z zakresem ruchu szeregowo połączonych magnesów względem czujnika. W moim przypadku zabrakło 10 mm. Chcąc zwiększyć zakres muszę kupić inne magnesy tak aby osiągnąć zakres około 25 mm. Kalibrację chcę zrobić w następujący sposób. Dla skrajnego położenia dźwigni ustawiam 0 V minimum , dla drugiego skrajnego położenia dźwigni będzie jakieś napięcie U mam nadzieje, że bliskie VCC. To napięcie będzie w kalibracji max. Im dokładniej zrobię korelację (mechanika) skrajnych ruchów dźwigni z zakresem ruchu magnesów względem czujnika tym dokładniejsza rozdzielczość.
Zamawiam nowe zestawy magnesów. Wykresy w VKB_JoyTester są liniowe dla mojego zawężonego zakresu 15 mm. Gdy będę miał nowe magnesy przedstawię wyniki na wykresach.
Czekam jednocześnie na czujnik cyfrowy, który zastąpi analogowy. Obejma z magnesami będzie ta sama.

[Tailor]

Czekam jednocześnie na czujnik cyfrowy, który zastąpi analogowy. Obejma z magnesami będzie ta sama.

Moje przyszły (druga para) tuż przed sylwestrem. Zamontowałem i skalibrowałem bez problemu. Zakres obrotu magnesów zamontowanych na osiach joystika to ~30°, co przekłada się na ok. 3200 punktową rozdzielczość. Jestem bardzo ciekawy, czy TLE zadziała z obejmą, jeżeli nie, pozostaje Ci jeszcze układ "klasyczny", czyli w miejsce pota - magnes i czujnik przed nim.

[vito_zm]

Moje też przyszły i mogę rozpocząć testy po małej modyfikacji mojego modelu. Magnesy zamówiłem i czekam na przesyłkę. W starym zestawie magnesów sprawdzę działanie TLE 510. Wg. katalogu to muszę połączyć GEN (czerwony przewód) z B6, SCK (czarny) z B1, MISO (żółty) z B3, - (zielony)z GND, CS (fiolet)  można wybrać pin  oraz + (biały) z VCC.
W MMJoy2 dla jednego TLE 5010 wybór TLE 5010/5011 oraz wybór DS, okno channel nie aktywne. Tailor czy możesz to potwierdzić.
Przy okazji mam pytanie. Czy u ciebie obrót o ~ 30 stopni oznacza zawężony zakres napięcia podawanego na czujnik co powoduje zmniejszenie rozdzielczości. Jeśli dobrze rozumiem to pełne napięcie np. od 0 do VCC powinno być zamienione na 16 bitową cyfrę w przetworniku analog-cyfra. Jak rozumieć 3200 punktową rozdzielczość. Na koniec pytanie czy jest gdzieś opis zastosowania TLE 510 z MMJoy2.
Mam nadzieję, że u mnie to zadziała.

[Tailor]

Kolory przewodów nie są istotne, zależą od tego którą końcówkę przewodów podepniesz, ważny jest opis pinów na płytce. W Twojej rozpisce nie zgadza mi się MISO-B3, powinno być B2  wg tego schematu

linkowanego zresztą w innym temacie na naszym forum. Nie wiem z czego Ty korzystasz, ale we wczesnych schematach Arduino Pro Micro występował błąd w opisie tego pinu. W każdym razie u mnie działa po podłączeniu wg tego schematu.
TLE 510 ma 14 bitowy przetwornik który daje rozdzielczość  40000 punktów w pełnym zakresie (360 stopni), 30 stopni to niecałe 10%, stąd to moje 3200, napięcia raczej nie zmierzysz bo to wyjście interfejsu cyfrowego.
Kopalnia wiedzy na temat mmjoy2 to temat na forum SimHQ,
https://simhq.com/forum/ubbthreads.php/topics/4297174/81
ale i u nas na forum też możesz dowiedzieć się ciekawych rzeczy, są tam zresztą Twoje wpisy 
http://il2forum.pl/index.php?topic=17482.0
http://il2forum.pl/index.php?topic=18752.0

W MMJoy2 dla jednego TLE 5010 wybór TLE 5010/5011 oraz wybór DS, okno channel nie aktywne.

..... oraz wybór CS

[vito_zm]

Dzięki za wyjaśnienia. Masz rację jest błąd w opisie pinów https://simhq.com/forum/ubbthreads.php/topics/4297174/81 pod # 4384494 jest tak jak u ciebie a pod # 4384497 jest zamiana B2 z B3 tak jak u mnie.
Faktycznie cyfry nie odczytam a nie mam dekodera cyfra-analog. Chcę to zrobić pośrednio dla czujnika cyfrowego. Jeśli po wymianie magnesów dla skrajnych pozycji dźwigni ~70 stopni uzyskam pełny zakres napięcia od 0 do VCC to dla cyfry powinno być podobnie. Można odczytać wartość mierzoną na wykresie lub w okienku value row tak myślę.

[Tailor]

Ha, trochę nakłamałem z tą rozdzielczością TLE510, odsyłam do źródła z którego jak wydawało mi się, czerpałem:
https://simhq.com/forum/ubbthreads.php/topics/4208361/re-mmjoy-mmjoy2-build-your-own-usb-controller#Post4208361
W każdym razie u mnie joytester pokazuje wartości ok. 3200, oprogramowanie mmjoy2 niecałe 3000 (calibration min.-calibration max.).  Przy pełnym obrocie osi osiągałem wartość ponad 30 000, być może zależy to od natężenia pola mag.. Na pewno taka zależność występuje w działaniu analogowego czujnika halla, tam bez problemu osiągałem pełen zakres napięcia regulując odległość magnes-czujnik przy nie zmienianym zakresie wychylenia (ok.  30 stopni).

[vito_zm]

Zrobiłem testy z cyfrowym czujnikiem. Na początku miałem pewne problemy, ponieważ sądziłem, że będzie podobnie jak z czujnikiem analogowym. Sądziłem, że uzyskam dla mojego zakresu ruchu dźwignią (około 70 stopni) pełny zakres kodowania przetwornika AC w TLE 5010. Czujnik cyfrowy mierzy kąt obrotu względem pola magnetycznego i zamienia go na cyfrę. Pełny kąt obrotu wynosi 360 stopni co odpowiada maksymalnej wartości poziomu kodowania. W moim przypadku dla mojego starego zestawu magnesów kąt obrotu to w przybliżeniu 30 stopni. Gdy otrzymam nowe magnesy to mam nadzieję osiągnąć pełny zakres dla ruchu dźwigni.
Przy okazji nasuwa się pytanie co daje zastosowanie cyfrowego czujnika w porównaniu do czujnika analogowego. Czujnik analogowy daje pełny zakres napięcia od 0 do VCC, które jest zamieniane w ProMicro w AC na 2 do potęgi 10 poziomów kodowania czyli 1024. Stosując TLE 5010 w MMJoy2 ustawiamy maksymalny współczynnik 14 co daje 2 do potęgi 14 czyli 16384 poziomów kwantyzacji. Z tego wynika, że stosując TLE 5010 mierzymy dokładniej ponieważ mamy 4 bity więcej do kodowania. Tak myślę, dlatego warto stosować TLE 5010.
Dla TLE 5010 musimy stosować kalibrację i to z opcją saved w center. Z czujnikiem analogowym jeśli precyzyjnie ustawimy zakres ruchu magnesów względem ruchu dźwigni przepustnicy to można nie korzystać z kalibracji w TLE 5010 musi być kalibracja.

Model z czujnikiem TLE 5010


Schemat połączeń.


Wykres


Teraz czekam na nowe magnesy dzięki którym mam nadzieję osiągnąć zakres pokrywający 70 stopni wychylenia dźwigni przepustnicy.

[vito_zm]

Magnesy dotarły, widać je na zdjęciu. Mogłem zmieniając magnesy testować zarówno czujnik cyfrowy jak i analogowy. Tak jak się spodziewałem otrzymałem pełny zakres kodowania od 0 do 1024 co odpowiada napięciu 0V do VCC dla czujnika analogowego. Optymalny zestaw magnesów to 8 sztuk połączonych szeregowo o wymiarach 7x7x3 co daje 8x3= 24 mm. Teraz wychylenie dźwigni o ~ 70 stopni mieści się w zakresie 24 mm pola szeregowo połączonych magnesów. Zrobiłem korekcję jeśli kogoś interesują wykresy oraz konfiguracja to mogę zamieścić.
Inaczej wygląda sprawa z czujnikiem cyfrowym. Dla konfiguracji 4 magnesy 7x7x3 w zakresie wychylenia 30 stopni jest ok. Gdy zwiększyłem zakres pola szeregowo połączonych magnesów do 8 sztuk chcąc uzyskać pełne pokrycie wychylenia dźwigni do 70 stopni już nie było liniowości charakterystyki.
Nie do końca rozumiem dlaczego tak się dzieje, chociaż mam pewne podejrzenia. TLE 5010 jest przeznaczony do precyzyjnego pomiaru kąta obrotu od 0 do 360 stopni. Zastosowanie magnesu na osi obrotu tak jak zrobił Tailor jest optymalne. W moim rozwiązaniu magnesy połączone szeregowo są styczne do okręgu i dla pola 8x3 = 24 mm czujnik przesuwa się w różnej odległości od środka obrotu osi.
Druga ciekawa sprawa to wyświetlane liczby w MMJoy2 w okienkach value row oraz value processed. Pierwsze okienko sugeruje wartość otrzymaną od TLE 5010 gdzie jest przetwornik 16 bit a drugie już po przeskalowaniu 14 bit, ale mogę się mylić. Przeglądałem schemat TLE 5010 w katalogu ale dla mnie jest trochę skomplikowany. Jedno jest pewne jest ciekawy.
Będę jeszcze próbował coś zmieniać w modelu z czujnikiem cyfrowym, ale intuicyjnie czuję, że prawidłowe rozwiązanie to osadzenie magnesu na osi obrotu.
Rozwiązanie analogowe dla przepustnicy Cougara można zrealizować tak jak to opisałem w tym wątku.
Na koniec podziękowanie dla kolegi Tailora bardzo mi pomógł w tym temacie.

Mój zestaw magnesów.

[Tailor]

Linkowany przez Ciebie mod tego Amerykanina oraz Twoje próby pokazały mi inny sposób działania analogowego czujnika halla. Trochę dzisiaj też eksperymentowałem na „modelu” i rzeczywiście efekty są bardzo dobre. Mój model to czujnik przylutowany do płytki i magnesy przesuwane po powierzchni biurka przed tym czujnikiem. Ruch jest całkowicie liniowy, ale i tak generuje to pełen zakres wartości w mmjoy. Co jest bardzo fajne, o czym zresztą wspominasz, zakres tego ruchu można regulować dodając lub ujmując magnesy w szeregu. Przy samodzielnej budowie różnego typu kontrolerów, może to znacznie uprościć konstrukcję. Póki  co mam w  planach dalszą modyfikację przepustnicy, ale z wykorzystaniem TLE510, z magnesem mocowanym na osi.

[vito_zm]

Po testach z czujnikiem cyfrowym w układzie magnesów tak jak na zdjęciu doszedłem do wniosku, że dla tego rozwiązania zastosuję czujnik analogowy. Dla czujników cyfrowych działanie dźwigni przepustnicy jest zbyt czułe.
Dla czujnika analogowego zestaw 8 magnesów 7x7x3 dla takiego kształtu obejmy umieszczonej na osi 30 mm jest optymalny. Przesuw dźwigni o ~ 70 stopni powoduje przesuw pola magnesów 3x8 z jednej skrajnej pozycji do drugiej co daje pełen zakres kodowania od 0 do 1024. Na zdjęciu widać jak się obraca obejma dla skrajnych ruchów dźwigni. Ustawienie mechaniczne obejmy i jej dokręcenie do osi jest proste, wystarczy dla jednej skrajnej pozycji dźwigni ustawić albo minimum albo maksimum.
Szkic obejmy.

[shopiK]

Podaj mi Waść odległość od osi do krawędzi magnesu (na rysunku przykładowo 18mm) - to ci to wydrukuję