Джойстики и другие игровые манипуляторы
Поиск по сайту

Опрос
С какого раза вы сдали экзамен в ГИБДД на вождение?
С 1-го
Со 2-го
С 3-го
С 4-го и более
Не смог сдать экзамены
Получил права без экзаменов
Еще не сдавал, но планирую
Не собираюсь водить автомобиль

Оптический джойстик повышенной надежности «SonarStick 3.0»

Предыстория

Начнем с того, что авиасимуляторами я увлекся еще на компьютере ZX-Spectrum. Естественно, игрался в них с помощью спектрумского четырехконтактного джойстика. Эти джойстики были весьма ненадежны, посему мне, молодому и зеленому, приходилось уже тогда вовсю лазать внутрь и фиксить баги. Потом появился PC, появился первый писишный джойстик, появились первые проблемы, и, соответственно, эксперименты.

Году этак в 1999, начитавшись RU.GAME.FLIGHT, достал птичек. Погонял их в оффлайне и забросил, т.к. тогда был дремучим человеком и интернета не имел. В начале 2001 года вдруг плотно подсел на WB. И первые полеты показали, что мой джойстик Primax Ultrastriker ни на что не годен. К тому же, не было педалей. Начались первые попытки переделки джойстика под оптику, но успехов они не имели из-за убогой конструкции механизма этого самого Ультрастрайкера. Педали (с оптическим датчиком) сделал по схеме Рашпиля (-rash-), и на протяжении достаточно долгого времени был ими доволен. Через некоторое время купил Thrustmaster Topgun Platinum. Радость после приобретения данного агрегата прошла где-то через неделю-две, когда вдруг умер один из потенциометров в джойстике. Перерыв все форумы, ссылки и т.п., я «впитал» все советы по переделке джойстиков под оптику, и, испоганив мышь, заменил резисторы в джойстике на оптопары, выдранные из мыши. Система работала на приближение-удаление (поворотом). Нелинейность все-таки удручала, да и точность была не на высоте. Дальше шел черед экспериментов, в ходе которых были опробованы варианты и с градиентной шторкой, и с поршневыми (НОУ-ХАУ!) датчиками, когда поршень со светодиодом под действием тяги перемещается в трубке, в торце которой закреплен фотодиод. Данная система работала неплохо, но была довольно громоздка и уже не помещалась даже в весьма вместительный корпус Трастмастера, который стойко терпел мои издевательства. Но раньше кончилось мое терпение, и летом, выехав на несколько дней на дачу, я с помощью элементарного столярно-слесарного инструментария, сделал металлическую, довольно крупную конструкцию, повторяющую конструкцию Трастмастера. Она оказалась очень удачной: почти не имела люфта, была весьма точна, обладала высокой механической прочностью. Прослужила мне с лета до декабря и ни разу не потребовала перекалибровки! Залогом успеха электронной части был переход на отечественные светодиоды АЛ-107 и крупногабаритные фотодиоды ФД-263. Но лучшее – враг хорошего. Покупка 17" монитора (вместо моего старого 14") сподвигла меня на очередные подвиги в области джойстикостроения...

Конструкция и дизайн

Отличительная особенность старой (традиционной) схемы. Если ранее вся механика джойстика собиралась на массивном остове, а уже сверху механизма располагался рычаг управления, то в новой конструкции механизм находится ПОД остовом, а рукоятка выведена через квадратное отверстие в остове. При изготовлении джойстика не использовалось никакого сложного оборудования.

SonarStick

Рис. 1. SonarStick

Конструкция может крепиться к краю стола зажимами, струбцинами и даже винтовыми соединениями (если стол не жалко).

Моя кабина :)

Рис. 2. Моя кабина :)

Механизм выполнен из стандартного алюминиевого профиля:

  • уголок 50x50 мм – части остова;
  • труба квадратная 15x15 мм – шток ручки плюс некоторые элементы механизма;
  • полоса 30x2 мм – детали механизма.

Кроме того были использованы следующие материалы и детали:

  • гвоздь 6x200 мм – направляющие кареток;
  • фторопласт – различные кусочки – каретки, монтажные детали;
  • обломки металла от компьютерных корпусов – тяги;
  • болты, винты, гайки – соединительные элементы.

Электронно-оптическая схема собрана на светодиодах АЛ-163Б и фотодиодах ФД-263Б. Кроме того, для ограничения тока светодиода были использованы 2 резистора по 100 Ом.

Механизм

Рис. 3.1. Механизм

Силовая механика очень проста: главный рычаг (1) проходит через качалку (2) вертикальной оси, собранной по рамочной схеме и имеет ось вращения посередине качалки. Крепление качалки осуществляется на уголках (3) остова. Центровка джойстика осуществляется резиновыми кольцами, хорошо видными на рисунке 3.1.

Механизм подробнее

Рис. 3.2. Механизм подробнее

Главной изюминкой конструкции были оптические датчики, работающие на приближение-удаление – клон «поршневой» системы. Рассмотрим на примере горизонтальной оси джойстика. Фотодиод (4) закреплен на фторопластовой детали (5), которая установлена на две направляющие (6). По этим направляющим двигается каретка (7) с закрепленным на ней светодиодом (8).

Каретка

Рис. 3.3. Каретка

При перемещении ручки джойстика каретка (7) начинает двигаться под действием тяги (9), соединенной с рычагом (1) ручки джойстика. Размещение фотодиода на одной оси со светодиодом позволяет в значительной мере уменьшить нелинейность. Длина хода каретки – порядка 40 мм.

Датчик горизонтальной оси в сборе закреплен на качалке вертикальной оси (2).

Рукоятка джойстика в крайнем левом положении

Рис. 4.1. Рукоятка джойстика в крайнем левом положении

 Рукоятка джойстика в крайнем правом положении

Рис. 4.2. Рукоятка джойстика в крайнем правом положении

Схема вертикальной оси выполнена абсолютно аналогично. Датчик в сборе крепится к остову.

Крупный план на каретку вертикальной оси

Рис. 5. Крупный план на каретку вертикальной оси

Еще один общий план на механику

Рис. 6. Еще один общий план на механику

Советы по монтажу электроцепей

Настоятельно рекомендуется экранировать и привязать к GND все электрические цепи. Невыполнение этого ведет к сильному «дрожанию» джойстика во время наибольшего взаимного удаления оптических элементов. Как выяснилось, система малочувствительна к слабому рассеянному свету, поэтому защиту от внешних источников света я не делал. Возможно, что в других бытовых условиях защита понадобится.

Заключительное слово

Сейчас джойстик работает очень хорошо – не дрожит, не нуждается в перекалибровке, весьма точен, надежен. Но работа не закончилась. Следующая, четвертая версия, будет снабжена подшипниками во всех осях вращения – т.е. даже имеющийся незначительный люфт будет ликвидирован полностью, а также будет улучшено расположение и конструкция деталей, изготовлено универсальное крепление к любому столу, установлена защита от внешних источников света.

Andrew "Sonar" Litvinov

Copyright © 2003–2017 Maxim Shalumov. All rights reserved. Server: HP ProLiant DL120 G7
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru