simracing Kierownica F1 Mercedes 2023 do simracingu - 52 przyciski + 4,3" ekran na jednym Arduino micro

[Szabrownick]

 

Miesiąc po skończeniu wstępnego kursu na Forbocie o arduino (w grudniu 2023), zacząłem myśleć jakim projektem się zająć. Na początku próbowałem robić różne proste rzeczy, ale gdy stwierdziłem, że kupię drukarkę 3D to pójdę o krok dalej i wrzucę się na głęboką wodę. I tak zaczęła się przygoda z tworzeniem kierownicy do simracingu na bazie kirownicy F1 z 2023 roku z bolidu mercedesa. W tym też momencie zacząłem się uczyć programów projektowych (fusion 360 itp) i szukać potrzebnych części. Na początku miała to byc prosta kierownica z 12 przyciskami. Ale gdy odkryłem bibliotekę joystick.h to stwierdziłem że idę na całość. Całość zajęła jakieś 1,5 mc. Lącznie z ogarnięciem drukarki która nie chciała współpracować. Znając podstawy dowiedziałem się że da się to zrobić na dowolnych arduino z ATmega32U4.  Poniżej znajdziecie też trochę kodu.

Na początku (co było złym pomysłem) próbowałem nauczyć się tworzenia płytek
PCB nie wiedząc jeszcze jak połącze wszystko. (VCC pomyliłem z GND :D)

 

 

Stwierdizłem, że zaprojektuje całość, ale nie wiedziałem dokładnie ile miejsca potrzebuje.
Wersja miała zawierac tylko przyciski,  joystick i 2-3 enkodery.

 

testowo podpięte pod arduino.
 

użyłem większych buttonów podświetlanych. Zostałem przy niebieskich i białych, bo pobierały najmniej pradu.

 

Po przymiarkach stwierdziłem że robie full kierę z F1. Projekt to H005.

całość robiona według instrukcji, ale z dużymi zmianami. Większe buttony, enkodery które miałem nie mieściły się. Inne pokrętła, no i całość na jednym arduino.

Dodatkowo dokupiłem ekran Vocore 4,3 cala. Projekt był pod 4,0 więc przerobiłem obudowę pod niego.

 

Na początku wpięte wszystkie buttony i enkodery, tak by skręcić całość bez tylnej pokrywy.

 

wszystko sprawdzane 10 razy by nie musieć rozkręcać wszystkiego po złożeniu.
Całość obklejona "carbonem" i opaskami do tenisa + tasma izolacyjna.

Jeśli chodzi o okablowanie, użyłem płytek by moc na nich ogarnąć buttony i GND.

 

Po podpięciu wszystkiego kabli było na tyle dużo że całość nie zamknęła się w obudowie. Musiałem ją pogrubić.

 

Dodatkowo dodałem 7 way joystick, ale używam tylko 4 kierunkowy + przycisk. Nie starczyło wejść w arduino na więcej.

- 12 wejść pod rotary enkodery,
- 1 wejście pod 11 buttonów + joystick + manetki,
- 2 wejścia pod 2x 12 pos switch,

łącznie 52 buttony + ekran

Manetki według projektu.

 

Całość po skręceniu. Jedno pokrętło środkowe to potencjometr podpiety do VCC i rezystorem 330ohm by regulować podświetlenie. dodatkowo ekran podpięty na osobnym kablu usb. Same kable usb w środku wpięte do 7 din avaitor kabla, wszystko na jednym kablu z koncowka na 2x usb wpięte do PC. Sam ekran sterowany za pomocą SimHuba.

 

i po naklejeniu naklejek.

 

Po złożeniu całości wyszły problemy z bouncingiem enkoderów.

Po dwóch dniach udało mi się rozwiązać problem bez użycia interrupt pinów.

 

 

pierwsza zmiana to sposób sprawdzania 6 enkoderów. 

void read_encoder_1() {
 
  // Encoder interrupt routine for both pins.
  // if they are valid and have rotated a full indent

  Old_AB_1 <<=2;  // Remember previous state

  if (digitalRead(PIN_A_1)) Old_AB_1 |= 0x02; // Add current state of pin A
  if (digitalRead(PIN_B_1)) Old_AB_1 |= 0x01; // Add current state of pin B
  
  encval_1 += enc_states[( Old_AB_1 & 0x0f )];

  // Update counter_1 if encoder has rotated a full indent, that is at least 4 steps
  if( encval_1 > 3 ) {        // Four steps forward
     Joystick.pressButton(12); set_rotary = 12;

    encval_1 = 0;
  }
  else if( encval_1 < -3 ) {        // Four steps backward
    Joystick.pressButton(13); set_rotary = 13;
              // Update counter_1
    encval_1 = 0;
  }
} 

    // Encoder value  
static const int8_t enc_states[]  = {0,-1,1,0,1,0,0,-1,-1,0,0,1,0,1,-1,0}; // Lookup table

 

Same buttony działają według tego schematu, podpiete pod jednym pinem sprawdzam wartość ograniczając każdy następny 1k rezystorem. Nie bawiłem sie w wyliczenia by było idealnie podzielone na 1023/ ilość buttonów. Po prostu sprawdzałem odczyt i wpisywałem zakresy z marginesem kilku %. Niby jest ograniczenie że nie możemy kliknąć więcej niz jednego przycisku, ale w moim przypadku jeśli klikniemy "wyzszy wartością" przycisk i pozniej kolejny, to dostajemy wieloklik, więc częściowo działa. Dodatkowo kod starałem się tak napisać by buttony do mommentu puszczenia były na stałe wciśnięte i by nie "migotały".

//BUTTONS 
  value_buttons = analogRead(A3);
  rotary12pos2 = analogRead(A1);	
  rotary12pos = analogRead(A2);

 //Serial.println(value_buttons);

    if (value_buttons > 815 && value_buttons < 820) {
    // Joystick.pressButton(0);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 0;
     //Serial.println("Button1");
     //Serial.println(value_buttons);
    

    } else if (value_buttons > 764 && value_buttons < 770) {
    // Joystick.pressButton(1);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 1;
    //Serial.println("Button2");
    //Serial.println(value_buttons);
    

    } else if (value_buttons > 677 && value_buttons < 683) {
    // Joystick.pressButton(2);
    // delay(button_delay);
    setbutton = 2;
    //Serial.println("Button3");
    //Serial.println(value_buttons);
    

    } else if (value_buttons > 507 && value_buttons < 515) {
    // Joystick.pressButton(3);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 3;
    //Serial.println("Button4");
    //Serial.println(value_buttons);
    

    } else if (value_buttons < 2) {
    //Joystick.pressButton(4);
   // delay(button_delay);
    setbutton = 4;
    //Serial.println("Button5");
    //Serial.println(value_buttons);

    } else if (value_buttons > 849 && value_buttons < 855) {
     //Joystick.pressButton(5);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 5;
    //Serial.println("Button4");
    //Serial.println(value_buttons);

    } else if (value_buttons > 873 && value_buttons < 880) {
    // Joystick.pressButton(6);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 6;
    //Serial.println("Button4");
    //Serial.println(value_buttons);

     } else if (value_buttons > 891 && value_buttons < 898) {
    // Joystick.pressButton(7);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 7;
    //Serial.println("Button4");
    //Serial.println(value_buttons);

     } else if (value_buttons > 904 && value_buttons < 912) {
    // Joystick.pressButton(8);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 8;
    //Serial.println("Button4");
    //Serial.println(value_buttons);

    } else if (value_buttons > 956 && value_buttons < 960) {
    // Joystick.pressButton(9);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 9;
    //Serial.println("Button4");
    //Serial.println(value_buttons);


     } else if (value_buttons > 918 && value_buttons < 923) {
     //Joystick.pressButton(10);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 10;
    //Serial.println("Button4");
    //Serial.println(value_buttons);
    
      } else if (value_buttons > 951 && value_buttons < 958) {
     //Joystick.pressButton(11);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 11;
    //Serial.println("Button4");

     } else if (value_buttons > 968 && value_buttons < 971) {
     //Joystick.pressButton(50);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 50;


    } else if (value_buttons > 964 && value_buttons < 968) {
    //Joystick.pressButton(51);
    // delay(button_delay);
     setbutton = 51;
  
    
  
    
    } else if (value_buttons > 933 && value_buttons < 942) {
      setbutton = -1;
     Joystick.setHatSwitch(0, 0);
     delay(button_delay);
    setbutton = -1;

    } else if (value_buttons > 927 && value_buttons < 932) {
       setbutton = -1;
     Joystick.setHatSwitch(0, 90);
     delay(button_delay);
   

    } else if (value_buttons > 945 && value_buttons < 952) {
      setbutton = -1;
     Joystick.setHatSwitch(0, 180);
     delay(button_delay);
      

    } else if (value_buttons > 940 && value_buttons < 949) {
      setbutton = -1;
    Joystick.setHatSwitch(0, 270);
    delay(button_delay); 
    } 

     //Serial.println(value_buttons);
     



    if(value_buttons == 1023){  
        
        Joystick.setHatSwitch(0, -1);
        Joystick.setHatSwitch(0, -1);
        Joystick.setHatSwitch(0, -1);
        Joystick.setHatSwitch(0, -1); 
      
      Joystick.setButton(setbutton,0);

        for(int i =0; i<12; i++){
        Joystick.releaseButton(i);
       }

      Joystick.releaseButton(50);
      Joystick.releaseButton(51);
      setbutton = -1;

      }

      Joystick.setButton(setbutton,1);

 

Niestety przy stałym sprawdzaniu enkoderów i buttonów było to za wolne by enkodery wyłapywały każdy obrót.
Stwierdziłem że przez 90% czasu działania kodu bede sprawdzał enkodery, a przez reszte buttony które nie potrzebują aż takiej precyzji.

 

unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    previousMillis = currentMillis;

    static int counter = 0;
    static bool flag = false;
    if (counter < firstPartDuration / 1) {

// rotary encoders
read_encoder_1();
read_encoder_2();
read_encoder_3();
read_encoder_4();
read_encoder_5();
read_encoder_6();

  // If count has changed print the new value to serial
  if(set_rotary != -1){
    delay(70);
    Joystick.setButton(set_rotary, 0);
    set_rotary = -1;
    
  }


} else if (counter < (firstPartDuration + secondPartDuration) / 1) {
      
      // CHECK BUTTONS
      // CHECK ROT SWITCH POS
      
    }

 

Dzięki temu w dowolnym momencie poruszając enkoderami, działają idealnie, bez debouncingu, i za każdym razem gdy je przekręce.

Co bym zmienił w kolejnej wersji?
Na pewno zrobił płytkę PCB z wszystkimi komponentami by podpiąć tylko kable. Projekt który wykonałem jest poniżej.

Sama płytka jest dość uniwersalna. I w zalezności co podepniemy to zadziała.

Dodatkowo dodałbym rev light za jeden pin do którego jest podpięty 12 rot pos

Porównujac z kupną DIY którą miałem do tej pory, jest to spoooory przeskok 😄 Sama kierownica jest bardzo wygodna.
Wytrzymała już 10h jeżdzenia na 6Nm kierownicy TS-PC. Nic sie nie rozpada. Jest lekki flex bardziej przez problemy z projektem który w ogóle nie polecam składać bo jest to mordęga.

Nowa

Stara, kupiona na OLX

 

[Treker (Damian Szymański)]

@Szabrownick witam na forum i dziękuję za opisanie ciekawego DIY! Miło słyszeć, że Twoja przygoda z Arduino zaczęła się od mojego kursu 🙂 Jakie kolejne projekty w planach?

[Szabrownick]

4 godziny temu, Treker napisał:

@Szabrownick witam na forum i dziękuję za opisanie ciekawego DIY! Miło słyszeć, że Twoja przygoda z Arduino zaczęła się od mojego kursu 🙂 Jakie kolejne projekty w planach?

Sprawdzam możliwości ESP32 i co można zrobić z wifi i BLE. Ale na razie będę pewnie poprawiał tą wersję by była łatwiejsza w montażu i zaprojektuje swoją od nowa. Podstawy już mam. Możliwe że pobawie się z multiplexerem i ogarnę akumulatorki i ich ładowanie, tak by całość zrobić bezprzewodową z podpinaniem kabla do ładowania. Zostało mi też sporo części z kursu. Coś związanego ze sterowaniem rzeczami w domu jest też w planach, ale ciężko pogodzić pracę z tyloma hobby 🙂

[ethanak]

Co do ESP32 - bardzo ładnie się zachowuje. Jedna z moich konstrukcji to joystick do VICE. Teraz kombinuję nad czymś w rodzaju keyrah tylko nie wiem, czy uda mi się odkupić od znajomka klawiaturę od C64.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[amisztal0]

Bardzo fajny projekt! Gratulacje oraz powodzenia w następnych 👍

[anonimowy]

Wygląda na skomplikowane szczególnie pierwszo czas na projektowanie PCB wyszło na nic a do tego druk 3D tyle przewodów i wyświetlacz nie wiem jak ty dla mnie to by było niewykonalne a najgorsze to kody (programuję w C++, ale to nie są bardzo skomplikowane kody). Czyli dobra robota może się uda wydrukować i PCB 👍😉

[anonimowy]

Oraz bardziej zachęcająco wygląda twoja (nowa). Dodam jeszcze pytanie: Jakich programów użyłeś do PCB i druku 3D?

Edytowano 12 kwietnia przez anonimowy

[Santiago]

Dobra robota !