Коробка передач для ПК своими руками
Хотелось бы рассказать о самодельной КПП для ПК, которая необходима для полноценной игры в автосимуляторе.
Механическая коробка передач, которая здесь описана, имеет 9 положений — 6 передач, нейтральная и задний ход. Одно положение не используется.
При ее построении использован контроллер джойстика MJoy 8. Ниже представлена его полная схема без изменений.
Подробнее о нем можно почитать здесь:
Сама коробка передач выглядит следующим образом.
Прежде всего, рассмотрим принцип работы механической части.
Состоит она из мощных трехпозиционных тумблеров ON-OFF-ON.
Как видно, два из них вмонтированы в корпус, а третий прикреплен непосредственно к их ручкам с помощью несложной конструкции из алюминиевого уголка и зажимающей пластинки. Провода от него идут гибкие МГТФ и заходят в отверстия корпуса.
Причем, направление переключения у первого и второго тумблера одинаковое, а у третьего — перпендикулярно двум остальным.
Соответственно, несложно представить, что ручку верхнего тумблера можно двигать по горизонтали и по вертикали — всего получиться 9 разных положений.
Фактически, это уже готовая механическая часть коробки передач, для большей реалистичности уже потребуются серьезные токарные и столярные работы.
Таким образом, по состоянию контактов переключателей мы можем однозначно отследить положение «рычага».
Для этого нам необходима простейшая электронная схема, причем с ее задачами справится и обычная ТТЛ логика.
Достаем тетрадь прадедушки и смотрим — вдруг там завалялась схема коробки передач.
В определении координат рычага участвуют только два тумблера S1.2 и S2. Если их средние выводы заземлить, то с остальных выводов мы сможем прочитать четырехразрядный двоичный код. Для того, чтобы перевести двоичный код в десятичный, требуется дешифратор. Например, на микросхеме К155ИД3.
Данная микросхема, собственно, переводит двоичную комбинацию в десятичную, выводя логический ноль на вывод, соответствующий десятичному значению этой комбинации. Как это работает, можно посмотреть по таблице истинности.
Таким образом, логический ноль будет только на одном выводе, соответствующем одной передаче. И этот управляющий сигнал мы можем подать на оптопару, которая будет выполнять роль одной из клавиш на контроллере MJoy.
Эти оптопары О1 — О6 изображены в правом верхнем углу и подключены к К155ИД3 через резисторы.
Но здесь есть один нюанс — оптопара должна открыться кратковременно, и тут же закрыться. Для этого необходим прерыватель. Он выполнен на обычном реле. Именно для этого и служит тумблер S1.1, работающий синхронно с S1.2. Если посмотреть на нашу «матрицу», видно, что при переключении рычага в самое верхнее и самое нижнее положение по оси Y (где находятся передачи 1-6), данный тумблер будет включать реле К1. Но так как оно запитано через RC цепочку, оно откроется кратковременно. Следовательно, замкнутся контакты К1, кратковременно подав питание на оптопары. В этот момент одна из них откроется и замкнет клавишу на MJoy.
Возникает вопрос — что же делать с нейтралью и задним ходом — ведь реле не будет открываться, когда тумблер Y на средней позиции. Здесь применен ждущий мультивибратор на микросхеме К155АГ3. Он представляет из себя генератор одиночного импульса, запускаемый с фронта или спада входного сигнала. В данном случае он запускается по спаду сигнала с дешифратора К155ИД3. Когда на его входе появляется логический ноль, на выходе появляется кратковременный импульс, который открывает оптопару О7 или О8. Питание этих оптопар постоянное и не зависит от другого прерывателя. Длительность импульса зависит от номиналов конденсатора и резистора, подключенных к выводам C и CR.
Но поскольку тумблеры создают очень большой дребезг контактов, здесь необходима защита от дребезга. В данном случае это небольшая схема задержки на К555ЛА3, которая включена между дешифратором и ждущим мультивибратором. Принцип ее работы заключается в том, что при появлении на ее входе логического нуля, на выходе также возникает ноль, и в течении нескольких миллисекунд она не реагирует на входной сигнал. Этого вполне достаточно, чтобы при постановке на нейтралку или задний ход, оптопара открывалась однократно и не «дергалась» при переходе на другие режимы.
Почему же тогда не сделать такие же устройства и для 1-6 передач?
Дело в том, что электромагнитное реле обеспечивает реалистичную логику работы коробки передач. Т.к. реле запитано через конденсатор емкостью 1000 мкФ, то при «врубании» передачи оно кратковременно открывается зарядным током конденсатора. И для того, чтобы врубить следующую передачу, необходимо повернуть рычаг по оси Y, чтобы дать конденсатору разрядиться через параллельный ему резистор.
Поэтому, просто перескочить с 4-й на 6-ю не получится, нужно обязательно пройтись рычагом по средней линии.
А вот чтобы с нейтралки перейти на заднюю и наоборот, достаточно просто повернуть рычаг вправо или влево.
Оптопары подключены к MJoy таким вот образом — т.е. просто «нажимают» кнопки на клавиатуре. Здесь ошибки нет — у диодных оптопар диоды подключаются именно так.
Тумблеры выглядят достаточно мощными, как внутри так и снаружи.
Внутри макетная плата с контроллером MJoy и вышеописанной схемой, реле на 12 вольт, клеммы для питания и тд.
Оптроны АОД101Г были использованы по той причине что их много, и в нормальные устройства их не поставишь из-за отсталых характеристик.
Клавиатура применена самая обыкновенная, подключена она в соответствии со схемой, задействуя из нее 16 клавиш.
В корпусе, кстати, можно открыть капот — на случай, если мотор перегреется.