DIY - [tuto] FFB low cost : Arduino + Loadcell ou double potentiomètre

salut !

j'avais en tête plusieurs projets nécessitant un contrôle avec retour de force (FFB Force FeedBack) et pas simplement une commande en position :

- des palettes de gSeat pilotées en force et non pas pilotées en position comme le GS4.
Cela pour exercer la pression attendue malgré un déplacement du corps ou une corpulence différente entre les pilotes
- un manche à balai à retour de force pour simulateur avion
- une télécommande RC avec retour de force pour Pou du Ciel

Ainsi j'ai cogité sur les moyens possibles à mettre en oeuvre pour créer un petit système force-feedback :

j'ai identifié les options suivantes :

1- le même système que pour nos volant DIY RFR

un moteur en prise directe

un driver en courant pour moteurs brushless (VSD, Argon, IONI)

ou driver pour moteurs à balais (AMP, gecko...)

l'inconvénient : le coût ! plusieurs centaines d'euros

2- l'astuce de Etienne_Gameseed qui pilote le moteur en tension (alimentation en PWM) mais qui obtient quand même un pilotage équivalent en effort.

voir son projet de Volant FFB DIY Arduino

3- utiliser la pin de mesure de courant de la Motomonster (utilisée dans mon simulateur 2DOF) pour piloter le moteur

projet encore dans les cartons et restant à étudier !

4- arduino + load-cell

car "Qui dit force, dit load-cell !" bien sûr

une solution Arduino + load-cell avec la vidéo

5- low-cost : arduino + 1 ressort + deux potentiomètres

ça vous intrigue ?

cartes pour moteurs brushless

VSD, Argon et IONI de Granite Devices

voir les tutos de volant RFR : [Tuto] volant RFR Wheel / FFB Mizoo

[tuto] volant FFB par MMos carte et firmware

Principe de fonctionnement de la commande en couple de nos volants :

1/ le jeu indique un effort (un couple)
2/ windows directInput transmet cette consigne à la disco/BB qui est un périphérique USB HID PID (Physical Interface Device) compatible.
3/ la Disco/BB convertit la consigne reçue en rapport cyclique de la PWM en tenant compte des éventuels effets ajoutés par l'utilisateur (amortissement, inertie, friction)
4/ la VSD ou la IONI étant initialisée par GDTools en mode couple, elle pilote le moteur en couple d'après la consigne transmise en PWM
5/ L'encodeur sert à la fois à la VSD pour le calcul du FOC et à la disco/BB pour la position du volant.
6/ la carte Disco indique en retour la position angulaire du volant à Windows qui la fait suivre au jeu (et gère la butée de façon autonome (sans le jeu) si elle est atteinte)
7/ le jeu recalcule un nouvel effort pour le volant à cette position... etc...

La VSD gère la boucle de gestion du couple en monitorant la consommation de courant, voltage et la position du rotor.
C'est du field-oriented control http://en.wikipedia.org/wiki/Vector_control_%28motor%29

cartes pour moteurs à balais

Cartes de commande en couple pour moteurs à balais courant continu :

Citation (Stef Bord @ 29-05-2015, 10:36)
Pour les moteurs DC tu as les drivers Advanced motion control 12a8 ou 30a8 d'occase avec entrée analogique que j'utilise.

http://www.ebay.com/itm/Advanced-Motion-Co...=item20fbe3b2a9

Sinon tu as les drivers Gecko en neuf.

http://www.geckodrive.com/geckodrive-brush-dc-drives.html

AMC

12A8 90€ d'occasion sur ebay (avec FdP)


Gecko
G320X Digital Servo Drive 121 $

C'est vraiment coûteux...

mesure de courant de la carte Motomonster

Motomonster sur puce VNH2SP30

https://www.sparkfun.com/products/10182

voici le schéma de la patte de Current Sensing

// Return motor 1 current value in milliamps.
unsigned int DualVNH2SP30MotorShield::getM1CurrentMilliamps()
{
  // 5V / 1024 ADC counts / 130 mV per A = 38 mA per count
  return analogRead(_CS1) * 38;
}

à tester !

Arduino + Load cell avec HBridge classique (Motomonster VNH)

on trouve des load cell pas chères si on n'est pas pressé : ici j'ai utilisé des load cell de 10kg et 20kg

http://fr.aliexpress.com/item/IP65-20kg-El...1652927886.html

à 3€50 + 1€ de livraison

voici une vidéo :

pour cet exemple, l'arduino ne reçoit pas de consigne de télémétrie d'un jeu il attend juste en permanence un effort de 100

cela explique le comportement :

- à vide, le moteur continue jusqu'à la butée max

- si j'appuie plus qu'un effort de 100, le moteur recule

- si j'appuie autour de 100, le moteur de bouge pas et ce quelque soit sa position.

j'obtiens bien l'effet attendu !

l'avantage de la solution load-cell ou ressort, c'est de pouvoir utiliser des moto-moteurs irréversibles :

ils sont comparativement moins chers pour le même couple qu'un moteur en prise directe !

j'ai pas trouvé de "micro-load-cell"

le seul truc minuscule, ce serait d'en recréer en collant une (des) jauges de contrainte sur le palonnier

et rien que le collage n'est pas évident du tout (j'ai déjà fait l'exercice et sur un tube de plusieurs cm de diamètre, et c'est pas facile)

Arduino + ressort + deux potentiomètres

Autre approche Low Cost !!

- pas de driver cher (un simple Hbridge suffit)

- pas de load-cell

Citation

le potentiomètre n°1 détermine la position du moteur
le potentiomètre n°2 détermine la position de la palette

le code arduino compare ces deux positions pour en déduire l'allongement du ressort :
il obtient alors directement la force exercée par le ressort !

si la force obtenue est en-dessous de la consigne, l'arduino demande au Hbridge de continuer d'avancer (pour comprimer encore plus le ressort)
si elle est au-dessus, alors l'arduino demande à faire reculer le moteur et soulager le ressort !
tadaaa

Afficher plus

voici ce que je voudrais obtenir dans l'idéal car c'est très compact

mais je ne trouve que des accouplements

or ils ne sont pas faits pour avoir autant de souplesse que je le souhaite : je voudrais une rotation d'environ 90° à 120°

comme je ne trouve pas, je pense commencer par réaliser une maquette avec une came classique sur le smolka et un ressort de torsion

avec le Smolka, j'ai créé un banc de montage pour utiliser un ressort de compression standard

Exemple : Télécommande avion RC à FFB

Pour ceux que ça intéresse : http://aerofred.forumgratuit.org/t7-retour-de-force

ici le proto de AeroFred, c'est une télécommande avec Frottement Feedback.

C'est à dire que le manche est plus ou moins dur à manoeuvrer selon les efforts dans les gouvernes de l'avion.

La résistance varie mais si on lâche les manettes, elles ne bougent pas seules comme le fait un joystick ForceFeedback.

Le principe global du système complet est le suivant :

 Réduction à 89% de la taille originale [ 1124 x 721 ]

Pour aller plus loin, j'aimerai réaliser non pas un Frottement Feedback mais bien un Force Feedback.

La difficulté est la compacité à obtenir pour rester portable sur le terrain ! et le coût

Henri MIGNET et le Pou du Ciel

Pourquoi une télécommande pour Pou du Ciel en particulier et pas pour avion en général ?

parce que le design très particulier de cet avion permet de ressentir des infos de pilotage dans le manche.

Ainsi le pilote RC pourrait lui aussi ressentir ces informations avec profit et immersion

Le Pou du Ciel est un avion révolutionnaire conçu en 1920 par Henri Mignet.

C'est l’ancêtre du DIY ! avec 6 mètres d'envergure et un simple moteur de 20 à 40 chevaux seulement.

L'ambition de Henri Mignet était l'aviation pour tous : construire dans son salon et décoller de son jardin.

Citation
« Le moindre résultat pose l’homme (ou la femme, devrait-on dire aujourd’hui).

Sans concurrence, chacun à son degré produit de l’inédit, intéresse la collectivité.

Le record le plus sensationnel, le tour du monde sans escale, ne saurait ternir le mérite du débutant qui, son appareil achevé, réussit à le décoller pendant dix secondes.

C’est lui qui l’a construit, lui qui l’a piloté et c’est à lui, à ses mains adroites, à son regard pétillant de plaisir, que revient tout le succès ! …. Voilà le sport de l’air !!! »

« Le Sport de l’air. Page 265» Henri Mignet 1928
http://aero.land.free.fr/mignet.html

Le nom Pou du Ciel fait référence aux Poux de la Route (surnom des premières voitures de série qui ont inondés les routes en amérique)
Les plans étaient OpenSource : il avait rassemblé un mode d'emploi avec plans complets dans un bouquin fabriqué par ses soins. Pour le prix d'un livre, vous pouviez construire un avion

http://pouguide.org

Révolutionnaire car c'est le seul avion à ne pas partir en vrille.

Il peut aussi atterrir en descente parachutale (manche tiré à fond).

La double aile en fente permet de nombreuses choses dont la possibilité
pour le pilote grandeur de laisser passer une bourrasque parce qu'il la
sent dans la commande.

Évidemment l'aviation pour tous, pas cher n'était pas du tout du goût des grands avionneurs de l'époque portés par l'effort de guerre...

Ainsi son avion n'a jamais pu être homologué comme avion : en effet, un critère d'homologation était "l'avion doit
pouvoir sortir d'une vrille". Or comme il était impossible de le mettre en vrille, il n'a pas pu répondre à ce critère et les officiels ont fait la sourde oreille...

Actuellement des Pou du Ciel volent sous la norme ULM. Certains sont le produit d'un petit nombre d'auto-constructeurs et d'autres ont été fabriqués en petite série par
le fils de H Mignet

et la version moderne à base d'echelle en aluminium et moteur électrique