- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
В 2020-м году во время пандемии бывает скучно, и отсутствие возможностей творческого развития усложняет жизнь. Однако когда у вас есть набор инструментов с большим количеством электроники, на множество старых вещей, лежащих у вас на столе, можно взглянуть по-новому. Так и произошло с моим Nintendo Switch – ведь раньше у меня не было возможности разобрать контроллер Joy-Con. Прекрасная возможность поковыряться в его внутренностях.
Дайте-ка я сначала посмотрю в интернете, не возникло ли у кого безумной идеи заменить старый добрый аналоговый джойстик ёмкостным трекпадом? Не возникло.
Макгайвер [1] одобряет.
Я привык сначала делать наброски в блокноте. Вот мой первый набросок того, как я представлял Joy-Con с ёмкостным трекпадом вместо традиционного аналогового джойстика.
Лучший пункт из всех преимуществ в списке – отсутствие дрифта. Если вы читаете этот текст, вы наверное, знаете, что у некоторых контроллеров Joy-Con есть такая проблема, как дрифт джойстика [2] [самопроизвольное движение управляемого джойстиком курсора на экране без физических перемещений самого джойстика / прим. перев.]. А если его заменить, то и дрифта не будет.
Во-первых, вряд ли вы можете считать себя нёрдом, если вам не кажутся красивыми полупрозрачные штуки ядовито-зелёного цвета. Поэтому пара кликов на сайте Джеффа Безоса – и ко мне едет новая одёжка для Joy-Con. Разобрать корпус джойстика несложно [3] – самое сложное это орудовать маленьким пинцетом, когда у вас большие руки.
Аналоговый джойстик – вещь несложная. Это двухканальный потенциометр и нажимающаяся кнопка – и всё это соединено с платой через 5-контактный FPC-разъём [4] с шагом в 0,5 мм. Я заказал подходящий плоский кабель [5], выводящий сигналы со схемы.
Потом я снова собрал Joy-Con и проверил его работу в комплекте со Switch, чтобы убедиться, что всё работает нормально.
Ок, мне нужно заменить аналоговый потенциометр на цифровой.
Чтобы всё было чисто и красиво, я нарисовал в KiCad [6] схему для пары компонентов, загрузил их размеры [7] и разработал для них специальные платы.
Я решил проверить несколько видов [8] цифровых потенциометров с разной стоимостью и эффективностью, а также несколько разъёмов для плоских кабелей (один для входящих данных с аналогового джойстика [9], один для выходящих данных с ёмкостного трекпада [10]).
Через неделю я получил посылку от любимого производителя печатных плат [11]. Распределил паяльную пасту, поработал паяльным феном – и платы были готовы.
Настало время испытаний.
Естественно, для координации всего этого зоопарка мне понадобились Arduino [12], макетная плата и куча монтажных проводов.
В тестах участвовали:
Среди всех испытанных мною цифровых потенциометров я выбрал наиболее подходящий, а заодно и дешёвый [13]. Первый шаг – проверить, что все компоненты правильно подсоединены, получают питание и отзываются. Я залил в плату стандартный код i2c_scanner, и всё прошло удачно.
Несколько строк кода позволило инициализировать DAC и ёмкостной трекпад на шине I2C, а потом я начал подыскивать эффективную стратегию эмуляции потенциометрами движения аналогового джойстика по осям X и Y.
Поскольку разрешение DAC составляет 12 бит, они принимают значения от 0 до 4095, и я разбил этот диапазон на шаги по 10.
На консоли Switch я запустил утилиту калибровки джойстика из настроек, чтобы посмотреть, произойдёт ли что-нибудь.
Ёмкостной трекпад – интересный электронный компонент, расположенный в очень небольшом и универсальном корпусе. Как ни странно, он обладает удивительно большим разрешением 2048 x 1535 x 63 (X x Y x Z) — да-да, 63 уровня чувствительности к нажатию.
Естественно, следующим шагом была настройка подходящего отображения, чтобы соответствовать разрешению потенциометров. Метод map [14] у Arduino позволяет очень быстро решить такую задачу.
Метод pushStick() эмулирует нажатие кнопки, пользуясь тем, что соответствующий контакт на Joy-Con работает по замкнутому циклу.
Итоговый результат работы первого прототипа выглядел многообещающе.
Ну теперь осталось только взлететь со всей этой ерундой. Следующим шагом я решил сделать боле компактное и портативное решение по сравнению с первым прототипом.
Я решил перейти с Uno на PRO MINI – более мелкую версию, а также сделать печатную плату, которую можно будет расположить рядом со всеми разъёмами и цифровыми потенциометрами. В процессе оптимизации я понял, что можно заменить два одноканальных DAC одним двухканальным [15], и сэкономить место на плате.
Нарисовал в KiCad новую схему, и тщательно разместил все компоненты.
Курьер принёс мне всё вовремя – все эти зелёные сокровища и некоторые другие компоненты.
Пришло время пайки.
Проверка мультиметром.
Pro Mini нужно питание – все миллиамперы я украл прямо с основной платы, со свободной плошадки.
Идея была в том, чтобы приклеить мою плату прямо на заднюю часть Joy-Con при помощи двустороннего скотча, сделать отверстие в пластиковом корпусе и пропустить через него провода.
У ёмкостного трекпада не было корпуса, поэтому мне пришлось разработать для него корпус. Для таких случаев отлично подходит Tinkercad – добавляем и вычитаем простейшие геометрические фигуры, и задача решается без лишних проблем.
Нарезка на слои при помощи Cura [16], ждём несколько минут, и 3D-принтер рожает новую деталь.
Подошла идеально с первого раза. Выбранный мною пластик FILOALFA [17] отлично сохранил механические свойства.
Поскольку Pro Mini питается напрямую от батарейки Joy-Con, я решил добавить переключатель, который может отключать мой имплантат, когда он не используется, экономя немного энергии.
Для безопасности я закрыл всю электронику плёнкой Kapton, чтобы не закоротить её потными руками.
И вот, как это выглядит в итоге. Джойстик получился портативным, поэтому его можно использовать либо присоединив, либо по беспроводному соединению.
В работе:
Планирую дальнейшую миниатюризацию всей схемы, чтобы сделать плату меньшего размера, и разместить её прямо внутри контроллера Joy-Con вместо небольшой коробочки аналогового джойстика размерами в 19×16×4 мм.
И работа уже кипит:
Автор: Вячеслав Голованов
Источник [18]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/diy-ili-sdelaj-sam/354134
Ссылки в тексте:
[1] Макгайвер: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BA%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D0%B3%D0%B0%D0%B9%D0%B2%D0%B5%D1%80
[2] дрифт джойстика: https://www.youtube.com/watch?v=rUTuOOZlX9w
[3] несложно: https://www.ifixit.com/Device/Joy-Con
[4] 5-контактный FPC-разъём: https://www.mouser.it/datasheet/2/276/2/5034800500_sd-1387327.pdf
[5] подходящий плоский кабель: https://www.amazon.co.uk/sourcing-map-Flexible-Ribbon-Player/dp/B07S19M3X9/ref=sr_1_1?dchild=1&keywords=5+pins+0.5+fpc&qid=1589706784&sr=8-1
[6] KiCad: https://kicad-pcb.org/
[7] загрузил их размеры: https://www.samacsys.com/library-loader/
[8] несколько видов: https://www.mouser.it/Search/Refine?N=7283852
[9] входящих данных с аналогового джойстика: https://www.google.com/search?q=nintendo+joy-con+analog+joystick&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwi_8b6Ly7rpAhWJqIsKHaKXDxsQ_AUoAXoECAwQAw&biw=1754&bih=1018
[10] выходящих данных с ёмкостного трекпада: https://www.cirque.com/glidepoint-circle-trackpads/
[11] производителя печатных плат: https://jlcpcb.com/
[12] Arduino: https://www.arduino.cc/
[13] наиболее подходящий, а заодно и дешёвый: https://www.microchip.com/wwwproducts/en/en532229
[14] map: https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/
[15] одним двухканальным: https://www.microchip.com/wwwproducts/en/en541737
[16] Cura: https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura
[17] FILOALFA: https://www.filoalfa3d.com/gb/
[18] Источник: https://habr.com/ru/post/506892/?utm_source=habrahabr&utm_medium=rss&utm_campaign=506892
Нажмите здесь для печати.