Projets:JPS Joystick Proportionnel Sensible

Description du projet

Réaliser un joystick 2 axes réglable en débattement avec une force maximum réglable de 5 gr à 20 gr pour un déplacement complet du joystick.

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Cahier des charges

• Facile à réaliser.

• Peu de pièces à mettre en oeuvre.

• Pièces faciles à trouver.

• Réalisable avec peu de connaissance mécanique ou électronique.

• Possibilité de se connecter facilement a un XAC ( Xbox Adaptive Controller ).

Analyse de l'existant

Le joystick est destiné à remplacer le joystick une manette de jeu;

Le joystick est connecté à une XAC, "Xbox Adaptive Controller" pour compléter XAC et permettre de jouer à des jeux qui nécessite d'avoir un joystick proportionnel.

Equipe (Porteur de projet et contributeurs)

• Christian (Concepteur)
• Chloé (Porteur de projet)
• Jonathan (Utilisateur)
• Margaux (Documentation)

Matériel nécessaire

Pour la partie logiciel, boîtier d’adaptation de tension et dispositif pour se connecter à un XAC en USB, voir une autre pages du site:

http://wikilab.myhumankit.org/index.php?title=Projets:Interfaces_XAC

Capteur 3 axes

https://fr.aliexpress.com/item/3Pcs-lot-MLX90333-CJMCU-93-joystick-sensor-absolute-position-digital-three-dimensional-angleFree-Shipping/32771835143.html

Jack quatro plastique ou métal.

https://www.atlantique-composants.fr/ProductCard/KSJM3Q/jack-m-3-5-quatro-plastique

Câble Blindé :

Câble multiconducteur Noir Blindé RS PRO, 6 conducteurs , section 0,06 mm², 30 AWG

Code commande RS 660-0397 Fab.: RS PRO

https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/6600397

Manchon caoutchouc diamètre 3mm:

https://fr.rs-online.com/web/p/manchons-de-cable/1707241/

Tige de carbone de Diam. 4mm creuse

On peut trouver cette tige de carbone chez tous les vendeurs de cerf-volant.

Filament pour impression 3D:

• L'outil taraudage, l'outil réglage rotule, le maintien câble, le capot, le socle et le fixe_socle sont à imprimer en ABS (fils testés : G-fil Craie (eMotion Tech); ASA Natural (SmartFil));

• les éléments de la rotule: ExcelFil EVO (voltivo);

• la butée haute souple sur le capot: filaflex balck (Recreus);

• les maintiens de la carte Hall: AF ABS, ABS Fibres d'Aramide (Nanovia);

• la boule: t-glase, RedStar (taulman3d);

Fil laiton pour axe

En magasin de bricolage. diamètre : 0.8-0.9 mm

Visserie

Vis TF D:2mm Lg 20mm (fixation capot,corps,dessous)

Vis TF D:2mm Lg 10mm (fixation cable)

Vis TP D:2mm Lg 8mm (fixation maintient carte)

En magasin de bricolage.

Outil réglage rotule

pointe sans tête recoupée diamètre : 1.1-1.2 mm

Aimants Néodyme

Disque magnétique Ø 2 mm, hauteur 2 mm:

https://www.supermagnete.fr/aimants-disques-neodyme/disque-magnetique-2mm-2mm_S-02-02-N

Cylindre magnétique Ø 2 mm, hauteur 3 mm

https://www.supermagnete.fr/cylindres-magnetiques-neodyme/cylindre-magnetique-2mm-3mm_S-02-03-N

Cylindre magnétique Ø 2 mm, hauteur 4 mm

https://www.supermagnete.fr/cylindres-magnetiques-neodyme/cylindre-magnetique-2mm-4mm_S-02-04-N

Outils nécessaires

• Imprimante 3D
• Fer à Souder
• Etain
• Pince coupante
• Tournevis plat et cruciforme.
• Pince à sertir
• Clefs Allen.

Fichiers source

Voici les fichiers sous forme STL :

Le capot du boitier: Fichier:JPS Capot V6.stl

Le socle du boitier: Fichier:JPS Socle V7.stl

Le dessous du boitier: Fichier:JPS Fix Socle V6.stl

Le maintien de la carte X 2: Fichier:JPS Maintien Carte.stl

La rotule extérieure: Fichier:JPS R Ext V7.stl

La rotule centrale: Fichier:JPS R Cen V7.stl

La rotule du milieu: Fichier:JPS R Mil V7.stl

La rondelle de fixation: Fichier:JPS R Bag V7.stl

La butée souple haute: Fichier:JPS Souple Haut V6.stl

La poignée du levier :Fichier:JPS Poignee D 15 V6.stl

L'outil de taraudage :Fichier:JLS Outil Taraudage.stl

L'outil de vissage de la rotule :Fichier:JPS R Outil V7.stl

Le fix câble :Fichier:JPS Fix Cables V6.stl

Si vous souhaitez modifier les fichiers, essayez de le faire en utilisant OnShape :

https://cad.onshape.com/documents?nodeId=bb78010ab68d27958f769a2f&resourceType=folder.

Je peux vous fournir les plans avec les cotes vue de face, de dessus, coupe etc...

Étapes de fabrication pas à pas

Imprimer l'ensemble des pièces

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  Outil Filetage

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  Vue en coupe Outil Filetage

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  Fix Socle dessus

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  Fix Socle dessous

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  Fix Cable-01

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  Socle 2 dessus

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  Socle dessous

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  Capot-01

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  Vue en coupe capot

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  Butee Souple

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  Vue en coupe Butee Souple

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  Rotule Exterieure

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  Rotule Milieu

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  Rotule Centre

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  Outil de vissage

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  Poignée

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  Vue en coupe Poignée

Préparer le câble et les fils coté boîtier

le câble et les fils

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1. Retirer l'isolant du câble blindé sur une longueur de 50mm avec une pince à dénuder adaptée au diamètre du câble (0.6mm)

2. Retirer la tresse et le plastique transparent qui entoure les fil électrique sur une longueur de 45mm

3. Ajouter une gaine thermorétractable autour du câble afin de protéger contre l'abrasion et la mauvaise météo. Placer selon le socle de dessus comme sur la photo

le capteur

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1. Dénuder les fils électrique avec une pince à dénuder (0.3mm) afin de les souder par la suite sur le capteur.

• les étamer avec l'étain un par un pour éviter les petits fils dispersifs des fils électriques. Astuce : chauffer avec le fer à souder le fil et poser l'étain dessus en une fine couche.

2. Souder les fils sur le capteur

* VCC : fils vert et rouge
* GND : fils bleu et noir
* SS : aucun
* OU1 : fil jaune
* OU2 :  fil blanc

3. Une fois les soudures terminées, le capteur doit être placé sur le socle de dessus. Pour cela, le capteur doit être placé au milieu là où se trouve le trou du socle. Le carte sera placé à 10mm comme sur les 2 images

4. Avant de visser les tiges, vérifier auparavant que les tiges s'insèrent bien dans l'emplacement sur le socle du dessous.Il se peut que la longueur des tiges soient trop longues. Si ce n'est pas le cas, limer les tiges imprimées. Vous pouvez au lien de limer les tiges changer le fichier pour une longueur plus petite. Visser avec une clé Allen les tiges aux emplacements pour maintenir le capteur avec les vis à tête CHC (cylindrique hexagonal creux)

5. Avant de coller le capteur, les tiges sur le socle, il est important de vérifier si une tension passe.

6. Mettre de la colle sur le capteur pour bien l'immobiliser sur le socle

Pose du fond et du capot:

1. Avant de visser le capot avec le socle. Il faut préparer le taraudage des fixations. Pour cela, on utilise un taraud de 20mm et une cale permettant de réaliser un taraudage plus droit.

Préparer la rotule extérieure :

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1. Il est nécessaire de repercer les trous qui vont faire passer la tige en laiton pour un meilleur passage.

2. Utiliser la dremel avec un embout brosse ou simplement du papier de verre pour enlever les impuretés dû à l'impression 3D. Cette partie est très importante, elle peut avoir un impact sur le résultat final du joystick.

3. Il faut bien que les surfaces soient propres pour que les 3 rotules coulissent librement entre elles.

4. Mesurer et ajuster le filetage de la rotule extérieure.

Préparer la rotule intérieure :

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• Comme pour la rotule extérieure, il faut bien nettoyer, polir la rotule et repercer le trou pour plus tard mettre l'aimant et d'éviter les frottements entre les rotules.

Préparer la rotule centrale :

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• Même méthode que pour les 2 autres rotules.

• Une fois toutes les rotules nettoyées des impuretés, elles doivent faire des rotations entre elles comme des ellipses et sans frottements.

Préparer les axes :

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Pour les axes, des tiges en laiton sont utilisées. Comme des aimants seront utilisés pour retour au centre lors du relâchement du joystick, il faut que les autres parties du prototype ne soient pas en métal au risque de fausser le résultat attendu.

Pour assembler les rotules intérieure et centrale, il faut 2 tiges qui sont placées ensuite l'une à l'opposé de l'autre. De même pour les 2 tiges qui assemblent la rotule extérieure et intérieure. Dans ce cas là, les tiges mesurent 0.6mm mais cette mesure est en fonction du polissage des différentes rotules.

Préparer les aimants :

Le nombre d'aimants que l'on place autour des rotules dépend de la force que l'on souhaite mettre pour le retour au centre. Attention au sens de polarité des aimants entre la partie centrale et la partie intérieure, elles doivent être opposées pour s'attirer.

Le nombre d'aimants de 4mm placés dans la tige carbone est à ajuster suivant la sensibilité du capteur.

Les photos correspondent au montage des aimants dans la partie centrale, on utilisera le même principe pour les autres bagues. Pour les aimants dans la partie intérieure et extérieure, ce sont les aimants 2mm qui sont utilisés. Les aimants peuvent être placés soient en face à face ou côte à côte et le choix de la polarité des aimants peuvent jouer sur le résultat attendu.

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1. placer les aimants dans les trous les plus gros de la rotule centrale en alternant la polarité des aimants (voir dernière photo).

2. Coller les aimants. Attention de ne pas mettre de colle sur les aimants et sur la rotule au risque de rendre l'aimant moins efficace et de créer des frottements entre les rotules.

3. Faire de même pour les 2 autres rotules (bagues).

Montage des rotules :

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1. Insérer une tige en laiton entre la rotule intérieure et centrale dans l'un des petits trous et l'autre à l'opposé de celle-ci. Vous pouvez au préalable avec une épingle pour bien percé les trous ou encore utiliser un marteau pour enfoncer la tige.

2. Même méthode pour la rotule intérieure et la rotule extérieure.

3. Coller ensuite la pièce blanche sur la rotule centrale. Placer la bien au centre de manière à faire passer ensuite la tige carbone

Préparation Outils vissage rotule :

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1. Pour insérer le montage des rotules dans le capot du joystick, utiliser l'outil de vissage imprimé.

2. Insérer 4 tiges en laiton dans les 4 emplacements adaptés. Ces 4 tiges doivent être de la même longueur pour placer le montage rotules droit dans le capot.

Pose Rotule :

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1. Placer le montage rotules sur l'outil et le visser dans le capot, 4 petits trous se trouvent sur la rotule extérieure.

2. Retirer ensuite l'outil de vissage. Maintenant le montage rotules est vissé au capot du joystick.

3. Une fois terminé, insérer la tige carbone dans l'ensemble. La longueur de la tige est importante, elle joue sur la sensibilité et le retour au centre du joystick. La tige carbone doit toucher le capteur.

4. Placer et coller la boule du joystick.

Assemblage du joystick

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1. Assembler et fixer le capot et l'ensemble du socle du dessous (l'assemblage des 2 socles a été effectué précédemment) avec les vis TF D:2mm Lg 20mm.

2. Visser les vis par le dessous du joystick.

Annexes

impression du joint en Ninjaflex

De bons rendus ont été obtenus avec les paramètres suivants :

matériau : Ninjaflex Ø 1,75 mm
imprimante : Alfawise U30
diamètre de buse : 0,4 mm
épaisseur de couche : 0,15 mm
vitesse : 30 mm/s max
température de la buse : 230 °C
température du plateau : 60 °C
flow : 130 %
désactiver la rétractation

Réplique du joystick

Date: 18/10/2019

Concepteurs: Julien, Stéphane, Laetitia, Margaux

Une réplique du joystick en utilisant cette documentation a été réalisé lors du Fabrikarium chez ArianeGroup du 16 au 18 octobre 2019 pour le projet Projets:Magic_Joystick.

Le joystick a été assemblé et fonctionnel mais le résultat n'y était pas. Il n'y a qu'un léger retour au centre et la sensibilité est plus forte qu'attendu, elle n'est pas inférieure à 10g.

Il en est ressorti que :

• le montage du joystick demande une grande minutie pour aboutir à un joystick avec un retour au centre et une sensiblité faible (<10g).
• la durée du fabrication peut dépasser 2 jours.
• Penser à un autre design pour faciliter l'assemblage.

Idée soumise

Lors du Fabrikarium, une idée est soulevée quant à remplacer le montage des rotules par une seule rotule et des électroaimants. Ces électroaimants seraient alimenté par un variateur de tension qui augmenterait ou diminurait la sensiblité. Ainsi ce joystick serait adaptable selon la force de la personne ou être utilisé par plusieurs personnes.