Trigger mit Hall-Effekt Sensor

[Schizokren]

Hey liebe CB’ler,
erstmal vorab eine kleine Erklärung:

Ich sitze aufgrund einer starken körperlichen Erkrankung im Rollstuhl und kann mich sehr wenig bewegen. Um nach wie vor noch zu zocken, vorallem Rennspiele möchte ich mir eine "Steuerung" für Gas und Bremse bauen.

Folgendes ist jetzt der Fall. Ich habe mich zuerst daran gesetzt, die Trigger von einem Xbox 360 Controller auszubauen und diese per 3,5mm Klinke mit dem Adaptive Controller von Microsoft anschließen zu verbinden. Die Trigger werden dann erkannt und ich kann dann dosiert z.B. Gas geben. Diese Trigger funktionieren per Poti, falls die Frage kommen sollte. Unglücklicherweise macht mir die Mechanik ziemliche Probleme und ich kann das mit meiner Hand nicht effektiv nutzen.

Danach habe ich mich mal an die Trigger von den "neuen" Xbox One Controllern gesetzt. Diese funktionieren über einen Hall Effekt Sensor und die Mechanik der Taste ist ja nur eine leichte Feder. Die Mechanik habe ich mir so hin gebaut, das ich die Trigger beide gut bedienen kann. Natürlich fehlen jetzt noch die Hall Effekt Sensoren, damit kenne ich mir nur leider gar nicht aus. Vielleicht die Sensoren auf jeweils einem Arduin-Board, könnte ich mir vorstellen. Dieser Sensor müsste dann an den Adaptive Controller, ich pack euch dort mal die Input Specifications des Adaptive Controllers in den Anhang, bzw. hier als Link: Microsoft Adaptive Controller - Technical Input Specifications (Seite 12 ist für die Trigger)

Daher bin ich jetzt auf der Suche nach jemandem, der mich bei diesem Projekt unterstützen kann und möchte. Bestenfalls jemanden aus München, der auch mal vorbei kommen kann und mir dabei hilft. Trotzdem ist natürlich auch jede andere Hilfe super.

Hoffe mir kann jemand von euch helfen. Danke schonmal im Voraus ;-)

 

[Baal Netbeck]

Durchaus sehr spannend das Thema....leider kann ich da keine Hilfe sein...tut mir leid.

Ich weiß ja nicht wie genau du die Mechanik bequem bedienen kannst, aber wäre es möglich, den Controller so weiter zu verwenden, nur mit einer mechanischen "übersetzung" deiner Bewegungen?

ein Hebelarm, den du gut bedienen kannst, und der dann die Controller Trigger bewegt?
Wenn du das längere Ende bewegst und das kürzere den Trigger, könntest du auch gleichzeitig eine höhere Genauigkeit erreichen.

 

[gottpersönlich]

Moin,
ich versuch mich mal mit derm Controller zu beschäftigen.

Spannende Aufgabe, werde morgen mal meinen Chef mit einweihen.

 

[Schizokren]

@ Baal Netbeck
Ich habe durch die Erkrankung kaum bewegung. Die Trigger des Xbox 360 Controllers funktionieren über ein Poti, dieses hängt ein einem Hebelmechanismus. Dadurch wird der Weg aber zu weit, soweit bewegen kann ich meinem Daumen nicht. Bei denen von der Xbox One, hast du ca. 1/3 weniger weg. Also besser für mich geignet, da ja mit dem Hall-Effekt Sensor bis auf die Feder der Taste keine wirkliche Mechanik da ist. Ich rede von ungefähr insgesamt einen Radius von einem halben Zentimeter, also wirklich wenig.

Grundsätzlich habe ich mir die Form selbst aus günstigen Aufbewahrungsboxen und Heißkleber gebastelt, also wie die Position der Tasten sein muss habe ich gemacht. Kann davon morgen mal 2 Fotos hochladen. Wenn ich quasi als Beispiel. 2 Arduino Boards (die kleinen mit Hall-Effekt Sensor drauf) und dieses Board zu einer 3,5mm Klinke entsprechend des Technical Inputs. Dann hätte ich 2 einzelne Boards und könnte diese "Module" dann unter dem Gegenstück des Triggers platzieren bzw. befestigen. Ob das so einfach ist und wie das dann eingestellt werden muss, weiß ich leider nicht.

Ein Gerät ohne "haptisches" Feedback funktioniert auch nicht wie gewünscht. Durch die Erkrankung sollte meine Muskulatur immer ein bisschen genutzt werden. Wenn das haptische Feedback fehlt und die Muskeln nichts mehr tun, gehen sie kaputt. In ca. 1 Monat, daher suboptimal.

Moin,
ich versuch mich mal mit derm Controller zu beschäftigen.

Ok, cool ;-)

 

[gottpersönlich]

So wie ich den Adaptive Controller verstanden habe, brauchst du keinen Arduino, da der Adaptive Controller anscheinend die A/D Wandlung übernimmt.
Man simuliert quasi mit den Sensoren die Potis.

Fotos wären nice. Ich frag mich nämlich wie du das da verbauen willst, das ist bei so einer Geschichte leider auch wichtig.

 

[Sn60Pb40]

Ich kann mir gerade nur halbwegs vorstellen was du da gebastelt bzw vor hast.
Bin auf die Bilder gespannt.

 

[Schizokren]

So, habe jetzt mal 3 Fotos gemacht. Zur Erklärung folgendes:

Bild 1 zeigt das Ding von oben. Grundsätzlich liegt meine Hand wie auf einer Maus und der Daumen geht über die Tasten, also ich betätige beide Tasten mit dem rechten Daumen.

Das ganze Gebilde ist noch sehr zusammen gebastelt, aber grundsätzlich funktioniert es. Ich habe mir jetzt von meiner Maus ein Gehäuse besorgt, welches für mich perfekt passt. Eine Maus ist ja auch in Arbeit, daher wird es dann die Möglichkeit geben ein Gehäuse zu drucken. Er arbeit in einer Firma die 3D-Druck Dinge macht und sein Chef lässt ihn probieren und zahlt das ganze Material. Aber dazu nicht mehr.
Wird dann auch besser aussehen, aber Momentan, viel rumprobieren, mit Heißkleber, Kunstoff und anschmelzen verbiegen, etc. Daher hat sich das auch ziemlich übel verfärbt. Am Montag gucke ich mal, ob ich das irgendwie wie in diesem Mausgehäuse unterbringen kann. Dann würde ich auch nochmal Bilder machen. Grundsätzlich Problem bei mir ist, das ich 24 Stunden Pflegepersonal zu Hause habe, aber nur 1-2 Leute davon mit mir daran arbeiten können, daher komm ich da nur weiter wenn einer von denen im Dienst ist. Dadurch verzögert sich immer alles ziemlich stark.

Grundsätzlich arbeite ich gerade vermehrt am Gehäuse, damit ich das auch bedient bekomme.

 

[süchtla]

Hallo,

@Schizokren Grundsätzlich finde ich super, dass du dir so ei Projekt vorgenommen hast.
Allerdings kann ich vorab schon sagen, eine gute Mechanik ist die halbe Miete für das Gesamte.
Denn, je kleiner der mechanische Weg, umso problematischer ist das korrekte, fein aufgelöste und rauscharme Abgreifen der Position. Daher wäre es gut, wenn du uns mitteilen könntest, welchen Bewegungsweg deine Fingerpedale haben sollen.
Vermutlich wird ein Potentiometer in Rotations-Bauform dir keine Freude bereiten, solange es nicht übersetzt wird. Ein Linear-Poti mit Hebel und Schubstange wäre vielleicht eine mechanische Lösung, aber die muss ohne Spiel und präzise sein.
Hall-Sensoren sind eine sehr gute Idee, allerdings benötigen diese ein wenig Feintuning und sind komplizierter zu implementieren. Das Ergebnis kann aber wesentlich besser werden als mit Potis.

Ein möglicher Sensor-IC ist dieser hier: TI DRV5053
Dazu benötigst du mindestens noch eine zusätzliche Spannungsversorgung, einen analogen Ausgangsfilter und einen (Neodym-)Magneten an deinem Fingerpedal. Eine Messung des Drehwinkels in der Drehachse ist tendenziell zu bevorzugen, aber bei sehr kleinen Wegen kannst du auch den Abstand am Ende des Hebels messen.
Möglicherweise benötigst du auch noch eine Verstärkerschaltung um das kleine Sensorsignal besser Abtasten zu können.

Übrigens, die analogen Leitungen zwischen dem Adaptive Controller und den Sensoren solltest du so kurz wie möglich halten.

Gruß,
süchtla

 

[Schizokren]

@süchtla

Das verstehe ich soweit, aber unglücklicherweise bleibt meine Bewegung nicht so wie jetzt. Sie wird immer weniger. Einen Mechanismus hatte ich ja bei dem Controller der Xbox 360 bzw. den Triggern davon, siehe Bild unten. Ist schon wirklich sehr kompakt, aber nichts im Vergleich mit denen mit Hall Sensoren. Ich befürchte eben, das ich mechanisch nicht so viel feinjustieren kann wie bei einem Hall Sensor. Den Weg den ich jetzt leisten kann ist der des Xbox One Triggers, wie viel genau das ist weiß ich leider nicht.

Ganz verstehe ich das leider nicht, habe wie gesagt wirklich elektronisch keine Ahnung. Ich lass mir das gern auch erklären. Ich muss es aber natürlich immer noch anderen Leuten erklären, die das dann machen, meistens extrem nervend. Habe ja schon 8 Stunden gebraucht, diese doofen Kabel an das Poti zu löten, katastrophal ;-) Das die Leitungen nicht zu lang sein sollten weiß ich. In dem Bild sind die Kabel kurz, die habe ich aber auf ca. 30cm verlängert, Probleme gab es dabei keine spürbaren

Berichtige mich wenn irgendwas falsch sein sollte bezüglich des Unterschieds von Poti und Hall Sensor. Ich weiß nur das ein Poti gedreht wird und je nachdem wie weit ein anderes Signal oder was auch immer ausgegeben wird um z.B. in Rennspielen dosiert gas geben zu können. Hall Effekt Sensoren ändern irgendwie die Spannung wenn ein anderer Magnet näher kommt oder so. Aber wieso das dann funktioniert, das weiß ich bei keinem von beiden.

 

[süchtla]

Hallo,

Generell, der Hall-Effekt-Sensor misst die berührungslos Variation der magnetischen Feldstärke. Daher benötigst du den Sensor und einen Magneten. Am besten in der Rotationsachse, da dort der Abstand gleich bleibt und du nur die Feldänderung aufgrund der Positionsänderung von Nord- und Südpol des Magneten misst. Vollständig integrierte Hall-Sensoren geben eine Spannung (oder ein digitales Signal) proportional zum Magnetfeld aus. (Hall-Effekt auf Wikipedia)
Die passende Mechanik müsste dann noch dazu konstruiert werden.

Leider habe ich keine Controller um mir das im Detail anzuschauen. Ich gehe daher einfach von ca. 3mm aus. Dazu würdest du definitiv Neodym-Magneten benötigen, um eine ausreichende Feldänderung zu erzeugen.

Gruß,
süchtla

 

[Schizokren]

Ich habe mir mal ein Bild geholt vom Controller. Im Bild sind die rot eingerahmten die Sensoren, einmal links und einmal rechts. Die Magnete an die Triggern, sind die blau markierten. Vielleicht hilft das. Meine Idee war eben, die Trigger zu benutzen, da diese ja extra für den Nutzung von Hall Sensoren gebaut wurden. Natürlich ist das komplexer, das kann ich mir schon vorstellen. Also eigentlich ist die Mechanik komplett da, nur das Gegenstück fehlt mir. Die rund markierten gehören natürlich nicht dazu ;-)

 

[Schizokren]

Jetzt bin ich natürlich auf der Suche nach jemanden, der genau das, also das technische für mich übernimmt. Natürlich wie oben geschrieben im besten Fall aus München, natürlich kann man das ja auch mit einem Brief hin und her schicken, von daher kann dann auch von dort aus geholfen werden.

Das Problem, welches wegen meiner Erkrankung da ist, ist folgendes: Gewisse Bewegung kann meine Hand einfach nicht mehr machen. Das heißt, das ich seit ca. 8 Jahren als Maus die G700 und G700s von Logitech nutze. Daher ist meine Hand wirklich nur in dieser Form beweglich genug, daher müsste ich später, das betrifft euch nicht, diese Endform haben. Sobald das aber nur 3mm - 5mm unterschied hat, oder mehr, kann ich das nicht mehr bedienen, dadurch ist das nicht ganz so einfach. Also ist quasi die Formbarkeit des "Gehäuses" nur sehr sehr bedingt möglich.

Daher war meine Idee ja auch, das ich pro Trigger 1 "Modul" (Board mit Hallsensor) mit möglicher Signalausgabe an eine 3,5mm Klinke habe, um diese an dem Adaptive Controller zu nutzen. Die einzelnen Module muss ich halt dann korrekt befestigen, auf später einem 3D-Druck Gehäuse.

 

[Raijin]

Ich verfolge den Thread sehr interessiert, kann aber leider nicht wirklich etwas dazu beitragen, weil mir dazu die elektr(on)ischen Fähigkeiten bzw. das KnowHow fehlen. Allerdings bin ich der Meinung, dass sich so ein Projekt perfekt für eine Abschlussarbeit an der Uni eignen würde! München hat eine gute TU und wenn ich mir das Studienangebot (gefiltert Ingenieurwesen/Informatik) so anschaue, ist da vieles dabei was durchaus für dein Projekt geeignet wäre. Allen voran sticht mir zB Medizintechnik und Assistenzsysteme ins Auge oder natürlich die üblichen Verdächtigen wie Informatik und/oder Elektrotechnik.

An deiner Stelle würde ich tatsächlich mal mit der TUM Kontakt aufnehmen und dort dein Anliegen vortragen. Es wäre doch gelacht, wenn man daraus keine Bachelor-/Masterarbeit machen kann!

 

[Schizokren]

@süchtla
Ich habe mir sowieso drei Xbox One Controller besorgt, die defekt verkauft wurden, also Joystick defekt oder so. Einen habe ich noch da, zwar nur der Trigger für L dran, aber den könnte ich auch versenden um sich das genauer ansehen zu können ;-) Achso, ich habe mal etwas gemessen, so ca.

• Gedrückter Trigger steht ca. 5mm hervor
• Nicht gedrückt sind es ca. 15mm
• Der Weg den der Trigger zurücklegt, sind ca. 10mm

Gemessen habe ich am höchsten Punkt des Triggers, also die Position in der das am weitesten raussteht.

Ergänzung (23. September 2019)

An deiner Stelle würde ich tatsächlich mal mit der TUM Kontakt aufnehmen und dort dein Anliegen vortragen. Es wäre doch gelacht, wenn man daraus keine Bachelor-/Masterarbeit machen kann!

Ich habe bezüglich eines anderen Projektes dort Kontakt gesucht, einer individuellen Maus, mit angepasstem Gehäuse. Das war Mitte 2018, hatte Kontakt zu 5 Labs der TUM, interesse war da, aber keinerlei Kapazität oder Möglichkeit, das als Studienprojekt bzw. Bachelor oder Masterarbeit zu nehmen. Habe zig Videos und Fotos gemacht und Telefonate. Ich habe mich dann immer mal wieder gemeldet um den Stand zu erfragen, doch ich wurde immer vertröstet. Das geht jetzt seit über einem Jahr so und ich bin genau dort wo ich letztes Jahr im Mai begonnen habe, leider.

Habe mir dann hier übers Forum jemanden besorgt, der das Privat macht und mit 3D-Druck arbeitet. Da geht wenigstens ein bisschen etwas vorwärts ;-)

 

[Raijin]

Das ist wirklich sehr schade. Ich finde das ist nämlich ein sehr interessantes Projekt und bin der Meinung, dass es sich sehr gut für eine Studien-/Abschlussarbeit eignet. Fehlende Kapazitäten sind leider in den meisten Fällen eine faule Ausrede. Letztendlich muss ja jeder Absolvent einer Uni eine Abschlussarbeit schreiben - viele eben auch durchaus mit umfrangreichem Praxisanteil. Die Kapazitäten müssen also zwangsläufig da sein, sonst könnten ja nicht alle Absolventen im gleichen Semester fertig werden

 

[süchtla]

Hallo,

@Schizokren Das Bild vom Controller innen hilf schon mal. Leider sind die Sensor-ICs fix verlötet und damit nicht wirklich für dein Projekt geeignet. Außerdem ist nicht klar, welches Postprocessing/Software mit Linearisierung etc. noch auf dem Controller läuft. Die Mechanik mit dem Magneten ist möglicherweise verwendbar, wenn die Position des neuen Sensor-ICs gleich ist.

So wie du schon korrekt erkannt hast, würdest du einen fertigen Sensor mit Analogausgang benötigen. Die könntest du dann nach Wunsch an deinem Eingabegerät montieren.

10mm Weg ist dann doch mehr als ich dachte.

Insgesamt ist mir leider noch keine brauchbare, realistische Idee zur Umsetzung gekommen.

@Raijin Die TUM wäre natürlich das beste, aber solange du nicht einen Professor findest, der dich aus eigenem Interesse unterstützt, wird das wohl nichts. Ein Student, der das aus eigenem Interesse umsetzt und als Abschlussarbeit einreicht wäre auch eine Möglichkeit. Aber solche Studenten sind zumindest an meiner Uni relativ selten.

Gruß,
süchtla

 

[Schizokren]

Ein kleines Problem was leider durch die nutzung des Adaptive Controllers auftritt, ist leider auch etwas im Weg. Vielleicht bekomme ich das erklärt. Ich habe derzeit zum lenken ein Gerät, welches ein Freund gebaut hat, dieses kann die Tasten A und D drücken. Das funktioniert wunderbar. Wenn ich jetzt aber z.B. diese Trigger am Adaptive Controller nutze und dann lenken möchte, geht das nicht. Entweder USB-Device oder Adaptive Controller, natürlich etwas nervig.

Grundsätzlich muss aber der Adaptive Controller nicht genutzt werden. Wenn das auch anders zu bewerkstelligen ist, und dann einfach mit USB anzustecken ist, dann funktioniert das auch ;-) Ich benutze das sowieso ausschließlich am Computer. Wichtig ist mir nur, das ich die Möglichkeit habe Tasten zu dosieren, also quasi analog zu haben. Ist auch nur für Rennspiele gedacht, woanders wird das nicht genutzt.

Da fällt mir gerade etwas ein. Wie funktionieren denn die Pedale für Rennspiele? Gibt es ja auch und vermutlich gehen diese auch nicht mit Hall-Effekt Sensoren, ich suche mal.

Wenn das mit nem Poti und nem Mechanismus einfacher umsetzbar und es leichtgängig bleibt, passt das auch. Ich guck mal ob ich von den alten Triggern der Xbox 360 die Feder tauschen kann. Möglicherweise ist die einfach stärker als die von der One. Also Hall-Effekt Sensor wäre mega, aber wenn das sehr komplex ist, vorallem in einem Vergleich zum Poti, dann halt nicht ;-)

 

[süchtla]

So, eine Möglichkeit der Realisierung mit Hall-Sensoren würde ich sehen, ist aber trotzdem nicht einfach.

Kern der Angelegenheit das U-HID Gamepad-Modul, welches analoge 0-5V Eingänge mit Software (Driver) zur Offset- und Slope-Kalibrierung zur Verfügung stellt.
Dazu noch einen Hall-Sensor wie den von mir schon verlinkten TI DRV5053, welcher einen analogen Ausgang besitzt und mit 5V arbeiten kann. Den Magneten an dem Triggerknopf montieren, Sensor entweder in der Drehachse (Achtung, Empfindlichkeit ist von der Nullstellung des Magneten abhängig!) oder als Linearweg. Was besser funktioniert, musst du ausprobieren.
Die Möglichkeit beinhaltet viel Try-and-Error, weil es für solche Bastellösungen keine Rezete gibt. In der Industire würde das von mehreren Leuten bis ins kleinste Detail simuliert werden. Also nicht nach den ersten Versuchen lustlos aufgeben.

Pedal haben typischerweise Potis drinnen.

Poti ist von der Mechnik sehr einfach, verschleißt dafür. Generell wirst du wohl einfach viel probieren müssen.
Eine Feder wirst du immer brauchen, da weder Hall-Sensoren noch Potis dir einen Widerstand und eine Triggerrückstellung erzeugen

 

[Schizokren]

Also für mich als Newbie, was ich benötige.

1. U-HID Modul (pro Trigger?)
2. Hall-Sensor

Das mit der Drehachse verstehe ich noch nicht ganz.
Also ich kann dann über das U-HID den Sensor einstellen, verstehe ich das richtig?

Muss ich probieren, kenn mich leider nur 0 aus. Das probieren ist nicht das Problem, das motorische ist das Problem, kann ja nicht selbst dran basteln.

 

[süchtla]

Das normale U-HID Modul hat 50 Eingänge für Taster/Potis/Sensoren etc.
Alternativ das U-HID Nano mit 8 Eingängen.

Ergo brauchst du für zwei Trigger nur ein Modul.

Hall-Sensoren reagieren auf eine Magnetfeld-Änderung, die kann durch Drehung von Nord- und Südpol des Magneten oder durch eine Abstandsänderung erfolgen. Daher kannst du den Magneten und Sensor entweder in der Drehachse anordnen, dann kann er 180° erfassen, oder linear, dann sind es wenige mm bis cm, je nach Magnetstärke.

Am U-HID kannst du den Offset und die Empfindlichkeit des Sensors einstellen, damit brauchst du voraussichtlich keine eigene Software mehr schreiben.

EDIT:
Eine mechanisch einfachere Alternative sind fertige Drehwinkelsensoren, basierend auf Hall-Sensoren. Die sind teurer und sicher schwieriger zu bekommen, aber damit sparst dir die Elektronikprobleme und die möglicherweise notwendige Linearisierung in der Software. Du musst nur auf die Ausgangs- und Versorgungsspannungen aufpassen. Der Adaptive Controller arbeitet mit 1,8V auf dem Trigger-Eingang, die hier genannten Sensoren aber mit 5V.
Megatron MP1613
VARIOHM 9960-360-NS-5C-DL450
Aliexpress Angle Sensor Hall-Effect

Gruß,
süchtla


EDIT2:
@Schizokren Hast du weiter gearbeitet/geplant oder andere Fortschritte erzielt?