Беспроводной хэдтрекер Тринити (Trinity)

Glinco

Если вы много летаете с хэдтрекером, то наверняка вас уже начал бесить единственный провод во всем беспроводном великолепии.
И этот провод – кабель хэдтрекера, идущий от шлема к передатчику.

Минусы очевидны:

Провод все время попадает под руку, не дает просто снять шлем и положить отдельно от передатчика его без вытаскивания из разъема
Разъем и сам кабель при попадании кабеля под руку постепенно повреждается
Нельзя отдать шлем товарищу для втыкания в красоты полей/гор без необходимости его присутствия в полуметре
Обнуление трекера делается на шлеме, что крайне неудобно! Приходится снимать руку с передатчика и в слепую искать эту кнопку.
Если вы внимательно смотрели на поведение Тринити, то заметили, что угол отклонения камеры влево и вправо неравный. Исследование сигнала показало, что у Тринити нейтраль не на 1500 мс., а на 1520 мс. Отсюда и разный угол отклонения в стороны.
И т.д, и т.п.

Решение тоже вроде бы очевидно – нужен радиоканал. Первая мысль – поставить обычный модуль передатчика и приемника 2.4 Ггц и решить вопрос.
Но есть нерешаемые задачи:

Высокая мощность передатчика, расположенного прямо на голове.
Нет возможности масштабирования поворота камеры на поворот головы (Тринити может усилить поворот камеры, а нужно ослабить).
Нет контроля канала с сигналом
Усложненная настройка
Сложив все вместе, решил сделать полностью свой продукт на основе ардуины и радиомодулей nrf24l01.

Система
Итак, система состоит из двух модулей – модель шлема и модель передатчика.
Модуль шлема читаем ППМ Тринити, преобразует в цифровой код (по 2 байта на измерение Пан и Тилт) и отправляет по радиоканалу не реже 50 раз в секунду. В остальное время модуль ждет команд включения/отключения трекера и его обнуления от модуля передатчика. Если таковая поступает, модуль выполняет команду и начинает снова слать ППМ в цифре по радиоканалу.
Модуль передатчика получает пачку из четырех байт, преобразует в ППМ и отправляет на тренерский разъем передатчика. Так же модуль передатчика масштабирует угол поворота со шлема в угол поворота камеры по ПАН с коэффициентом от 10 до 100%. Кнопки на корпусе модуля позволяют менять четыре параметра:
• Включить/отключить пищалку при потере сигнала от шлема
• Масштаб по ПАН
• Центр ПАН
• Центр ТИЛТ

Комплектующие
Для реализации нужны

Две ардуины
Программатор к ним
Ноут с Ардуино-средой
Два радиомодуля nrf24l01
Кусок монтажной платы
Конверторы напряжения 14-5В.
Конверторы напряжения 5-3.3 В.
Опторазвязка минимального размера для управления трекером
Провода, паяльник, руки, голова
Для корпусов – свой или заемный 3d-принтер и филамент

Схемы
Модуль передатчика
Распиновка ардуины следующая:
• Радиомодуль соединяется по даташиту, сигнальные пины сидят на 9 и 10 пине ардуины
• Кнопка инициации/отключения и нейтрального положения трекера – 8 пин
• Пищалка – 7 пин
• Кнопка программирования – 6 пин
• Кнопка Больше – 3 пин
• Кнопка Меньше – 4 пин
• ППМ для передатчика – 5 пин.
Питание как положено. Радиомодуль питается отдельно от ардуины.

Модуль шлема
Распиновка ардуины следующая:
• Радиомодуль соединяется по даташиту, сигнальные пины сидят на 9 и 10 пине ардуины
• Прием ППМ-сигнала с трекера – 3 пин
• Подключение опторазвязки – 2 пин
Для реализации обнуления трекера с передатчика пришлось использовать опторазвязку, которая подпаяна параллельно с кнопкой обнуления. Долгое нажатие на кнопку обнуления на передатчике распознается модулем шлема как инициация или отключение трекера, после чего замыкается опторазвязка и трекер начинает/завершает генерить ненулевой ППМ.
Сам модуль шлема крепится в нижней части шлема с поворотом, так как дико бесила необходимость задирать голову вверх в очках Аттитьюд. Там Тринити внутри стоял горизонтально, а естественное положение головы человека – смотрящая чуть вниз.
Так как разработка экспериментальная, то модули не распихивались по передатчику/шлему, а крепились снаружи для перешивки при необходимости.

Прошивки, чертежи корпусов – дальше во вложении.
Фото плат, монтажа и конечного результата: