Цифровой магнитный сенсор для устройств управления _by Komaroff

[sergeype]

Насчет потенциометров от ТТ (или ВI Еlесtronics, это если не ошибаюсь материнская компания) есть рациональное звено. Но даже они делают бесконтактные сенсоры в форм-факторе потенциометров :

Model 6150 Series  Non-contacting Position Sensor (pdf)

Применение качественных потенциометров или бесконтактных сенсоров это дискуссионный вопрос, я бы сказал даже холивар

Кстати спасибо за наводку.

В рамках же данной темы пока рассматриваем чисто с технической стороны возможность замены штатных потенциометров бесконтактными магнитными сенсорами. Для пилотов-перфекционистов

Да, конечно. Я долго думал: влезать- не влезать... Но, как правило, вопрос цены все же играет роль, так что пусть это будет дополнением к теме  .

[Sokol1]

 

 

Bi-Tech potentiometers typically have:

 

Actual Electrical Travel 335 °

Nominal Electrical Continuity Travel 346 ° minimum

 

How use in joystick gimbal, that do not turn all this way, will not limit the controller resolution?

 

I use Bi-Tech 6127 contact less in TQS, but this model has 60 degrees Electric Travel version.

 

 

Изменено 19 августа 2016 пользователем Sokol1

[sergeype]

 

 

Bi-Tech potentiometers typically have:

 

 

How use in joystick gimbal, that do not turn all this way, will not limit the controller resolution?

 

I use Bi-Tech 6127 contact less in TQS, but this model has 60 degrees Electric Travel version.

 

 

One option is to use an op-amp to amplify the signal and shift the range so that the limited voltage range from the potentiometer translates to an almost full 0- +V swing. It' more or less the same that is done in MagRes contactless sensors.

[Komaroff]

 

 

Bi-Tech potentiometers typically have:

 

 

How use in joystick gimbal, that do not turn all this way, will not limit the controller resolution?

 

I use Bi-Tech 6127 contact less in TQS, but this model has 60 degrees Electric Travel version.

 

 

Sokol1. Судя по характеристикам 6127, там тоже используются цифровые методы с последующим пересчетом рабочего диапазона 60 градусов (если версия А60) в аналоговый сигнал с помощью ЦАП. Рабочий диапазон предварительно запрограммирован производителем для каждой модели. 

Для варианта с аналоговым выходом попробую сделать возможность простой настройки на НУЖНЫЙ рабочий диапазон углов для наиболее эффективного использования возможностей сенсорного элемента. С использованием цифровых методов без применения сравнительно громоздких аналоговых схем.

И конечно не забуду про калибровку компонентов сенсора, фишку сабжа этой темы

[Fokuspokus]

И цена у 6127V1A360L.5FS примерно 23-25 долларов. Лично мне такой не нужен.

[Komaroff]

По совету друзей хотелось бы уточнить пару моментов.

В здешней разработке предусмотрена возможность калибровки сенсоров.

Это одно из главных достоинств, так как позволяет учесть и нивелировать технологические разбросы основных параметров элементов для каждого экземпляра сенсора. Я предпочел внимательнее присмотреться к "фундаментальным" параметрам, чтобы получить наиболее высокие показатели итоговой линейности и разрядности сенсора.

Простая проверка и выбраковка по этим характеристикам  - не выход, т.к. пришлось бы сильно увеличивать их допустимые отклонения, а следовательно получить худшие характеристики по сравнению с нынешними.

 

На калибровочном стенде имеется возможность контролировать и учитывать основные параметры элементов. В первую очередь, конечно, это многим известный магниторезистор KMZ41 (применяется, например, в серийных джоях Defender Cobra M5 и любительских схемах магрезов). Хотя KMZ41 это не последний элемент, который требует коррекции параметров.

В общей сложности калибруется и контролируется свыше десятка параметров.

[Komaroff]

Ну и второй момент про старый холивар (встречал в соседней ветке, тянется еще со времен "Сухого") - какие чипы KMZ41 лучше, производства Филипс или NXP ?

Большей частью я ставил NXP. Только из-за того, что Филипс продал профильное подразделение и на его базе был создан NXP. Сейчас KMZ41 делается под маркой NXP.

Попадался и Филипс. Присылали знакомые специально для теста, да и потом несколько раз попадались. Особо запомнилось как в один прекрасный день в нашем радиомагазине сказали, что NXP закончились, в наличии есть только Филипс. Делать нечего, Филипс так Филипс... Кто говорил, что он глючный ? Кстати, показали хорошие результаты.

В общем я не обнаружил у KMZ41 производства Филипса (ряда разных дат изготовления) отклонений от спецификации.

 

А вот NXP недавно огорчил. Попалась линейка NXP, которая неожиданно и неприятно разочаровала наличием нескольких (не всех подряд) некондиционных экземпляров чипов. Самое удивительное, что претензии были к чувствительности магниторезистора. Этот параметр напрямую влияет на требуемое количество отсчетов (реальные разрядность и разрешающую способность - real resolution). Хотя по характеристике линейности сенсоры с ними показали нормальные результаты. В общем по итогу пяток микросхем пришлось перепаивать, а некондиционные отправились в утиль. 

 

В настоящее время я не особо задумываюсь о выборе между Филипсом и NXP, особенно если для NXP приходится делать на пару телодвижений больше. Калибратор обоих уравняет !

 

PS. Актуальность калибровки подтверждает такой факт. Подставил в математическую модель неоткалиброванные максимально допустимые по спецификации отклонения параметров KMZ41. При этих значениях нелинейность (отклонение от идеальной характеристики) составила 10 с хвостиком угловых градусов в плюс и минус (суммарно 20 градусов !!). Сакральная цифра. Благо, что даже с такой печалью калибратор справляется на раз. Не стОит жалеть на благое дело времени !

 

[Fokuspokus]

«Короче, Склифосовский!»   Когда будут доступны сенсоры на 360 градусов?

[Komaroff]

Уже в следующем году.

Пока вот - рестайлинг

А всему вирпильскому сообществу желаю в Новом 2017 Году - ни шести, ни читера !  В общем, простого вирпильского счастья ! 

 

[Komaroff]

И снова в синем цвете. На снимке вариант "Lite" (не установлены вспомогательные элементы).

Кстати, в рестайлинге сделаны "насечки" около торца платы напротив центров крепежных отверстий (а также по центру платы). Вдруг пригодится для удобства разметки крепежа. 

[=M=PiloT]

@@Komaroff Он еще и прошивается и калибруется? Это сильно влияет на цену? Проводочков всего 3? Работает с ардуино?

[Komaroff]

Калибруется на специальной приспособе. Получается функционально завершенное устройство.

Да, проводов интерфейса всего три.

С ардуинками пока не работает. Точнее пока нет релизных версий.

Из DIY проектов в настоящее время прекрасно работает с контроллерами Kreml

https://www.avsim.su/forum/topic/121167-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2-%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8-%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B7-%D1%8E%D1%81%D0%B1-%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%80/?page=9

 

[Komaroff]

Sokol1.   ...

Для варианта с аналоговым выходом попробую сделать возможность простой настройки на НУЖНЫЙ рабочий диапазон углов для наиболее эффективного использования возможностей сенсорного элемента. ...

Приветствую всех.

Про аналоговый выход напряжения и возможность замены магнитным датчиком вышедших из строя потенциометров в существующих джоях.

Давно рассматривал варианты, чтобы сделать альтернативу, "заполнить нишу" снятого с производства чипа KMA200 (поддерживается например в контроллере Kreml), имевшего опцию аналогового выходного напряжения.

Мотивацией к практической реализации послужили вопросы от достаточно известного в наших кругах бразильского пилота Sokol1 (Sokol1_br) о применении наработок и методов в аналоговых осях существующих джойстиков с родными контролерами для замены вышедших из строя потенциометров.

Решил реализовать аналоговый выход с помощью микросхемы ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь, кто не знает).

Это не окончательный вариант, поэтому на фото пока сделал акцент главным образом на чип ЦАПа. Типа "тизер" получился 

Чип ЦАП, показанный на фото, поставил, т.к. он оказался под рукой. Вообще на примете есть более компактные варианты. Сейчас переделываю уже с более мелкими корпусами.

Пришлось поставить несколько более солидный процессор, предыдущий был забит кодом под завязку.

В целом по цене реализация аналогового выхода отразилась незначительно. По себестоимости практически на стоимость чипа ЦАП и мелкой обвязки, необходимой для настройки режимов работы. 

Чипы ЦАП на фото и перспективные имеют разрядность 12бит (4096 дискрет выходного напряжения). Естественно, КПД их использования будет зависеть от ряда факторов. В частности от рабочего диапазона углов, диапазона поворота ручки устройства управления. В ряде случаев достаточно и 10бит, но подумалось - а чего мелочиться 

 

Нюансы использования осей управления (в частности крен, тангаж, рыскание, тяга) влекут за собой необходимость иметь возможность настройки и калибровки выходного напряжения датчика под конкретную разновидность оси и ее персональные особенности. Поэтому приходится искать компромис (импровизировать) между ограниченными габаритами датчика и сравнительно широким набором вариаций необходимых настроек с целью получения достаточно универсального сенсора. В соответствии с настройками будет производиться пересчет подготовленного сигнала (текущего значения угла) в напряжение, требуемое для подачи на АЦП контроллера устройства управления.

Среди планируемых настроек - оси с центром и без, автоматическая и ручная калибровки, с инверсией и без. Задавать настройки пока планируется джамперами.

Сохранена возможность использовать датчик в цифровом режиме.

Габариты датчика стремлюсь сделать такие же, как прежде (страницей ранее был информлисток с характеристиками).

 

По сути, такой финт с аналоговым выходом не зависит от технологии съема полезного сигнала (угла поворота оси). Остаюсь сторонником использования технологии классических магниторезисторов (MR) на чипе KMZ41, сочетающей стабильность, надежность, бюджетную стоимость и удобство эксплуатации. На мой взгляд, из других технологий на магнитном принципе (например GMR ("giant" магниторезистор) и Hall effect (эффект Холла)), существующие решения уступают как минимум по одному из перечисленных параметров. Поэтому, среди своих наработок с использованием ряда решений MR, GMR (например), нескольких разновидностей на Hall effect, отдаю приоритет классическому MR.

 

В работе вариант дешевого малогабаритного адаптера для преобразования в аналоговое напряжение цифрового сигнала отлично зарекомендовавшего себя классического цифрового датчика из этой темы, в частности для замены вышедших из строя переменных резисторов осей существующих джойстиков. Забегая наперед, могу сказать, что это будет 4х-канальный вариант для возможности получения напряжений стандартного набора осей джоя - крен, тангаж, рыскание, тяга.

 

PS. Основным движителем разработок является интерес покопаться в физике, математике и алгоритмах, поиск нестандартных и красивых решений.

Не скрою, что радует, когда наработки находят применение в разработках энтузиастов-джоестроителей и практический интерес у сообщества.

[propeler]

"заполнить нишу" снятого с производства чипа KMA200

Так есть KMA210, сразу аналоговый выход. Программируемый диапазон и нулевая позиция. 

Изменено 20 июля 2017 пользователем propeler

[=FA=CATFISH]

Так есть KMA210, сразу аналоговый выход. Программируемый диапазон и нулевая позиция. 

https://forum.il2sturmovik.ru/topic/5156-thrustmaster-cougar-rud-i-magnitorezistor-kma210/

[Komaroff]

Так есть KMA210, сразу аналоговый выход. Программируемый диапазон и нулевая позиция. 

К нему нужен программатор. Сам чип сложновато достать за приемлемую сумму.

Из автомобильных девайсов выдирать нецелесообразно, т.к. наверняка возможность настройки (перепрограммирования) там безвозвратно залочена.

Конечно достоинство, что КМA210 тоже классический MR (точнее Anisotropic MR - AMR), как и KМА200 / KMZ41.

[RenderG]

Ну что там, как? Интересно по ардуине. Я так понимаю OneWire библиотека и вперед? Или сложнее все?

[Komaroff]

Библиотека содержит ряд специфичных команд, протокол. В нашем случае они не нужны.

Все гораздо проще.

А что по ардуине ?

По аналоговому выходу постараюсь побыстрее выложить фото плат. Изготовлены были еще летом. Нужно отмыть от флюса (что впрочем не мешает функционалу, но выглядит не айс), искупать в шампанском...

[Komaroff]

Еще один вариант комплексного применения.
По просьбе друзей сделал пару вариантов контроллеров на основе 32-битного ARM контроллера.
Пока заложен простой функционал, и "железо" на первый взгляд может показаться избыточным. Но решил не размениваться по мелочам (в буквальном смысле :) ), мне было интересно, а по мере возможностей и наличия свободного времени буду добавлять.

Первый вариант контроллера содержит встроенный, отлично зарекомендовавший себя бесконтактный магниторезистивный сенсор R.A.M.S. из этой темы. В первую очередь этот вариант предназначен для применения в педалях. В представленном варианте предусмотрены два разъема для сенсоров колесных тормозов (цифровые R.A.M.S. или аналоговые), но на плате там имеются дополнительные контакты. Таким образом, установив вместо колесных разъмов коннектор подключения кнопочных регистров и дополнительных осей, можно использовать контроллер и в джое. Подключение USB производится к 5-контактному разъему, подходит кабель от Defender Cobra M5 (или аналогичный, например Logitech Extreme 3D Pro с перестановкой контактов).

Второй вариант контроллера содержит 5 осей (4 основных + 1 в разъеме Auxiliary). Можно подключать сенсоры R.A.M.S. или аналоговые оси (резисторы, магрезы, холлы и т.д.). Для кнопок предусмотрены разъмы подключения диодной матрицы 4х8 и разъем Auxiliary для подключения сдвиговых регистров на чипах CD4021 (цоколевка разъема позволяет подключить ручку от Defender Cobra M5). Подключение USB производится стандартным кабелем к разъему типа USB-B.

В обоих контроллерах применены средства защиты от электростатического разряда. Такая защита особенно актуальна в педалях с колесными тормозами. В сети встречались упоминания случаев выгорания входов колесных тормозов на педалях без защиты из-за накопленного после, например, ходьбы на ковровых покрытиях электростатического заряда. Похожие методы защиты колесных разъемов я уже внедрял (в пределах своей части разработки) на педальном контроллере RudderMaster BRD проекта Баура. К сожалению, насколько мне известно, выпуск RudderMastera сейчас остановлен.
Габариты плат контроллеров получились 39х33мм и 48х32мм соответственно.

[=AD=palich]

В 06.06.2018 в 13:44, Komaroff сказал:

Вариант контроллера содержит встроенный, отлично зарекомендовавший себя бесконтактный магниторезистивный сенсор R.A.M.S. из этой темы. В первую очередь этот вариант предназначен для применения в педалях. В представленном варианте предусмотрены два разъема для сенсоров колесных тормозов (цифровые R.A.M.S. или аналоговые), но на плате там имеются дополнительные контакты. Таким образом, установив вместо колесных разъмов коннектор подключения кнопочных регистров и дополнительных осей, можно использовать контроллер и в джое. Подключение USB производится к 5-контактному разъему, подходит кабель от Defender Cobra M5 (или аналогичный, например Logitech Extreme 3D Pro с перестановкой контактов).

Габариты платы контроллера 39х33мм.

 

 

Габариты датчика 40х13,7мм.

 

 

Если я правильно понимаю то такой комплект как раз для 3 осевых педалей и к нему подойдёт конфигуратор JCC3 к тому же не нужно будет крутить магнит.

[Komaroff]

Первый (педальный) вариант контроллера да, для трехосевых педалей. Конфигуратор JCC3 (контроллера Kreml) здесь не подходит.

Основа этих контроллеров -   мощный 32-битный ARM микроконтроллер. У Kreml - AVR Атмела со своими достоинствами. Да и логическая организация различается. Хотя приспособить конфигуратор Kreml - была  бы прикольная идея

Магнит конечно крутить не надо - в этом и удобство установки датчиков R.A.M.S.  Не считая повышенной линейности и стабильности...
 

[=AD=palich]

1 час назад, Komaroff сказал:

Первый (педальный) вариант контроллера да, для трехосевых педалей. Конфигуратор JCC3 (контроллера Kreml) здесь не подходит.

Основа этих контроллеров -   мощный 32-битный ARM микроконтроллер. У Kreml - AVR Атмела со своими достоинствами. Да и логическая организация различается. Хотя приспособить конфигуратор Kreml - была  бы прикольная идея

Магнит конечно крутить не надо - в этом и удобство установки датчиков R.A.M.S.  Не считая повышенной линейности и стабильности...
 

А какой конфигуратор у этого контроллера? Если  VPC то в принципе мне тоже подойдёт так как жду их руд.

 

 

 

Изменено 25 июня 2018 пользователем =AD=palich

[Komaroff]

23 часа назад, =AD=palich сказал:

А какой конфигуратор у этого контроллера? Если  VPC то в принципе мне тоже подойдёт так как жду их руд.

 

 

 

Конфигуратор свой. Пока реализованы самые простые функции для настройки осей.

По мнению того же Баура:  простота - залог отсутствия лишних проблем

Но в дальнейшем, конечно же рискну на расширение функционала.
 

[=AD=palich]

4 часа назад, Komaroff сказал:

Конфигуратор свой. Пока реализованы самые простые функции для настройки осей.

По мнению того же Баура:  простота - залог отсутствия лишних проблем

Но в дальнейшем, конечно же рискну на расширение функционала.
 

У меня напольник Романа с одноосными педальками Камов как раз на датчиках R.A.M.S но есть ещё старенькие трёх осные ВКБ 19-3 на которых собираюсь менять электронику по этому и обратил внимание на первый вариант так как по размерам подойдут с минимальной подгонкой.

[Ivan111]

Добрый день, Владимир.

Хочу у Вас приобрести:

1. Трёхосевой (педальный) вариант контроллера (1 шт.) и комплект (2 шт) датчиков для тормозов педалей

2.  Пятиосевой (второй) вариант контроллера - 2 шт.

Как с Вами связаться?

В личке письмо не отсылается...

[Komaroff]

Ответил в ЛС.

[gipzet]

Добрый вечер, Владимир.

Хочу провести замену старой электроники на новую. Хотелось бы узнать, возможно ли приобрести у Вас:

1. Трёх осевой (1 фото) вариант контроллера -1 шт. и комплект датчиков для тормозов педалей - 2 шт. -- педали.

2. Пяти осевой  (2 фото) вариант контроллера - 1 шт. и комплект датчиков крен и тангаж - 2 шт. -- напольник.

Как с Вами связаться?

[Komaroff]

К сожалению сейчас нет свободных экземпляров контроллеров.

Уровень интереса комьюнити превысил мои скромные возможности по времени, которое я могу выделить на данное хобби

@gipzet  , напишу в ЛС позже, может что-нибудь придумаем .

[gipzet]

Спасибо за ответ. По любому буду ждать и не в подать  в отчаяннее ?

 

[gipzet]

Добрый вечер, Владимир.

Я всё ещё (уже) не впадаю в отчаяннее ?

Проблему с контроллерами решил, мир не без добрых человеков.☺️

Запрос по поводу Ваших контроллеров отменяю, желаю успехов в новых разработках.

Буду внимательно следить за новостями!

 

[Komaroff]

Загрузился сейчас над допиливанием отложенного девайса с аналоговым выходом

Удачи!

[Komaroff]

Четырехканальный адаптер для преобразования цифровых сигналов сенсоров в аналоговый выход для использования цифровых магнитных сенсоров совместно со штатным аналоговым контроллером различных джоев. Все настройки производятся с помощью джамперов. Индикация режимов светодиодная.

Подробнее позже  

[Narval]

 

 

Здравствуйте Владимир, хочу заменить на сайдвиндере потенциометры на бесконтактные датчики. Что то можете мне предложить?  Или нужно уточнить параметры контроллера джойстика?

23.03.2019 в 19:39, Komaroff сказал:

 

 

Изменено 20 мая 2019 пользователем Narval

[Komaroff]

Ответил в личку.
 

[Alt_]

6 минут назад, Komaroff сказал:

Ответил в личку.
 

И мне ответь))

[Komaroff]

Без проблем

Про адаптеры с аналоговым выходом. Несколько штук, которые сделал, уже раздал. Остался только экспериментальный образец. НЗ  типа  

Судя по проявленному интересу, тема адаптера (или линейного стабильного сенсора) с аналоговым выходом актуальная ?

Тема хоббийная, поэтому, к своему сожалению, приходится двигаться по мере наличия свободного времени.

Пока приоритет отдаю цифровым, с ними движение идет гораздо веселее...


 

Изменено 20 мая 2019 пользователем Komaroff

[Alt_]

Цифра рулит) Остается старый добрый вариант с холлами

[=FA=CATFISH]

3 часа назад, =CC=izolenta сказал:

Цифра рулит) Остается старый добрый вариант с холлами

Настолько рулит, что сам Komaroff-san делает ЦАП для своих же циферок )))

[Komaroff]

11 часов назад, =FA=CATFISH сказал:

Настолько рулит

Грех было не сделать для линейных цифровиков, коль КМА200 почили в бозе

[=FA=CATFISH]

18 минут назад, Komaroff сказал:

Грех было не сделать для линейных цифровиков, коль КМА200 почили в бозе

Не почили, а родили КМА210. А те в свою очередь родили КМА221