OSW-MMOS直驱方向盘DIY过程记录

国外原版通用教程 www.ascher-racing.com/OpenSimwheel

1、电机准备

选择支持外部模拟转矩模式的伺服电机+配套伺服驱动器,注意看外部模拟转矩模式下是否支持指令换向

a.亿丰驱动器、时代超群等支持自定义IO输入控制换向的电机,力反馈使用PWM+DIR模式

b.华大、伊莱斯等转矩模式下只支持-10~+10v模拟信号输入控制,力回馈使用100%-50%-0PWM模式,需要使用运放添加减法电路控制

a类咸鱼较少,淘宝全新成套1200-1400左右,b类咸鱼二手较多,价格更低

交流伺服电机是目前性能最好的方案,普遍使用130电机,但130电机单电机就有11kg,家里小需要经常换地的话就很痛苦,于是选了110 6N电机,方便搬动的同时,转动惯量也更小,理论上响应速度也应该更快,伺服电机最高可以达到额定扭矩的3倍,18N应该可以稳稳的满足原G29选手,早期不了解具体特性,咸鱼选了一个伊莱斯电机,价格合适,成色漂亮,到手测了以后才发现不支持换向,来回折腾一个月,终于调试成功

2、STM32控制板

MMOS方案使用stm32f4作为主控板,淘宝上STM32F407普遍50左右,512K的版本就可以,mini的版本体积更小,引脚也够,就选用了这个

使用usb转TTL串口烧录固件后,通过usb连接电脑,启动MMOS软件,可以识别并进行设置

3、扩展输入输出电路

MMOS固件是读取电机编码器数据作为方向盘角度输入,游戏里力回馈数据转换为PWM+方向输出控制电机转动实现力回馈,伺服电机转矩模式支持模拟输入,用pwm当做模拟信号直接输入,电机会有震动,体验并不好,所以需要添加外围电路转换为模拟信号,

编码器信号输入:

便宜的电机都是增量式编码器,ABZ三路信号,每路差分输出,A+A-B+B-Z+Z-,总共6路信号,差分信号可使用单路直接输入,但容易受到干扰,因此使用AM26LS32或sn75175对差分信号进行采集,转换为单路ABZ方波信号,输入至STM32,波形更稳定,方向识别也更精准

力回馈pwm输出:

a.支持指令换向的电机,使用pwm转0-10v模块转换为模拟量后输入,dir作为单独指令输入

b.只支持-10v~+10v的电机,使用pwm转0-10v转换为模拟量,再使用运放减法电路,得到-5v~+5v的模拟输出(https://www.jianshu.com/p/9f9480f7aaca)

-5~+5V的信号可以直接输入至伺服驱动器,驱动器中模拟信号增益可调,将原增益参数调大即可达到300%的转矩控制

pwm转电压目前有两种方案,LTC2644芯片-延迟低速度快价格高,GP8108芯片-价格低速度一般,引脚简单够用

运放减法使用OP07芯片

驱动器使能信号:

驱动器可以设置为通电使能,或IO引脚控制使能,使用控制使能,可以单独外接紧急切断按钮更加安全

无方向控制的-10v~+10v方案中,使用GP8101 pwm转模拟信号模块输出需要10ms左右稳定,未稳定前模块输出为0,通过减法电路后,输入到模拟引脚为-5v,此时如果先伺服电机已经通电,会有一下大幅度反转,比较危险,因此需要添加RC延时导通电路,控制使能信号延时200ms发送(https://www.jianshu.com/p/98396fd67af3)

4、方向盘部分电路连接

电机编码器  ——  驱动器编码器接口CN1(伺服电机成套匹配)

电机动力 —— 驱动器动力接口U V W PE(伺服电机成套匹配)

220V交流电—— 电源滤波器 —— 驱动器rst输入,地线 —— 驱动器外壳或单独接地引脚(地线十分重要,必须接,电机对电网有干扰,会影响踏板的模拟量的输入,可以使用电源录波器来进行隔离,效果显著)

驱动器控制接口CN2 —— STM32控制及板外围电路 (编码器ABZ、驱动器模拟输入、模拟地、方向指令,驱动器使能)

伊莱斯电机编码器为2500线,mmos转数设置10000,勾选反向编码器,PWM设置100.50.0,频率8.2KHz

5、方向盘机械部分组装

电机轴去掉定位梢后,使用张紧套连接方向盘或快拆,张紧套与快拆见需要一个转接法兰连接固定,可3D打印或淘宝CNC定制,竞技方向盘孔距一般为70mm,快拆分70mm和75mm两种

电机本身需要对应尺寸的基座,固定至方向盘支架,淘宝有成品伺服电机支架,孔距需要和游戏支架匹配


常见成品方向盘参数
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