La manette HKT7700 comporte 2 gâchettes ainsi qu'un manche analogiques, la progressivité étant assurée par l'approche/éloignement d'un aimant permanent par rapport à des capteurs à effet Hall soudés sur le circuit imprimé principal. Ce dispositif permet d'obtenir une bien meilleure fiabilité à l'usage puisqu'il n'y a plus de contact électrique entre la partie mobile et la partie fixe de chaque mécanisme comme il y en aurait par exemple avec un potentiomètre.
Chaque gâchette du HKT7700 comporte un aimant permanent dont la pression sur la dite gâchette le rapproche du capteur associé, augmentant ainsi l'intensité du champ magnétique perçue par ce capteur.
Le manche lui n'est pourvu, en bout de tige, que d'un seul aimant permanent pouvant survoler 4 capteurs disposés en forme de croix, un pour chaque point cardinal.
- Manche au centre : l'aimant est au centre de la croix, l'intensité du champ reçu est identique pour chacun des 4 capteurs.
- Manche incliné en direction d'un des 4 points cardinaux : l'aimant survole alors une seule branche de la croix et n'exerce une influence grandissante avec l'inclinaison du manche que sur le capteur associé. Celui-ci perçoit alors une augmentation du champ magnétique reçu alors que celui diamétralement opposé le voit diminuer. Les deux autres capteurs latéraux reçoivent une intensité de champ magnétique égale, même si elle varie avec l'inclinaison du manche, car la distance de chacun avec l'aimant mobile reste identique.
- Manche incliné dans une direction intermédiaire : l'aimant, survole un seul des quatre espaces compris entre deux branches orthogonales de la croix et par conséquent n'exerce une influence grandissante avec l'inclinaison du manche que sur les deux capteurs encadrant cet espace. Ces deux capteurs perçoivent alors une augmentation du champ magnétique reçu alors que celui diamétralement opposé à chacun le voit diminuer.
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Les capteurs avec leur circuiterie, ils sont essentiellement localisés sur la branche gauche du circuit imprimé en forme de "U" :
- En haut, les 4 capteurs à effet Hall, HED1 à HED4, disposés en croix. Le dispositif mécanique du manche qui les coiffe en temps normal a été démonté pour la photo.
Le centrage du mécanisme du manche est assuré par un ergot qui vient se loger dans le trou au centre de la croix.
A noter que les capteurs situés sur deux branches opposées de la croix ( HED1 / HED2 et HED3 / HED4 ) sont soudés boîtier inversé de 180° l'un part rapport à l'autre.
- Au milieu sur la gauche, le capteur de la gâchette gauche (HED5). Le dispositif mécanique de la gâchette n'a pas été démonté, il n'est pas visible sur la photo car il est fixé au dos du circuit imprimé.
- A la droite des 4 capteurs et tout en bas, les deux amplificateurs double IC3 et IC4 ainsi que la foultitude de résistances périphériques.
A noter que le déplacement de l'aimant permanent est inversé par rapport à celui du manche :
- L'aimant survole HED1 disposé à droite quand le manche est incliné sur la gauche, et inversement HED2 disposé à gauche quand il est incliné sur la droite.
- L'aimant survole HED3 disposé en haut quand le manche est incliné vers le bas, et inversement HED4 disposé à en bas quand il est incliné vers le haut.
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Les capteurs à effet Hall employés ici sont logés dans un boîtier à quatre pattes dont une est plus large que les autres pour assurer le détrompage.
Après recherche dans cette notice :
http://ww1.microchip.com/downloads/en/PackagingSpec/00049AF.pdf le boîtier employé semble être du type SOT143 :
Les dimensions relevées au pied à coulisse semblent correspondre, le seul hic c'est que la patte plus large assurant le détrompage n'est pas au bon emplacement sur les capteurs. La patte plus large correspondrait à la patte 2 ou à la patte 4, à moins que pour une raison obscure les capteurs aient été soudés retournés, c'est à dire sens dessus dessous !
Une recherche sur le net avec les mots clef "SOT143" et "hall sensor" m'a permis de trouver le capteur CYTHS124 :
http://www.bbautomacao.com/pdfs/CYTHS124.pdf qui semblerait correspondre au type employé sur cette manette HKT7700.
Avec cette référence de capteur le positionnement de la patte la plus large comme étant la broche 4 convient bien, la longueur des pattes est même asymétrique pour mieux reconnaître le sens d'orientation du boîtier !
Quelques mots sur l'effet Hall : il se produit dans un ruban de matériau semi-conducteur parcouru par un courant électrique quand il y a présence d'un champ magnétique. Le courant circulant entre les deux extrémités du ruban
( entre les broches 1 et 3 dans le cas du CYTHS124 ), deux points situés identiquement sur les deux faces opposées sont normalement équipotentiels. La présence d'un champ magnétique vient altérer cet équilibre et une tension proportionnelle à l'intensité du champ apparaît alors entre ces deux points
( broches 2 et 4 dans le cas du CYTHS124 ), c'est l'effet Hall.
La tension engendrée par cet effet étant insignifiante, il faut alors l'amplifier pour qu'elle soit utilisable.
Avec tous ces renseignements obtenus à partir du datasheet du CYTHS124, je vais pouvoir créer ce capteur dans la librairie d'Eagle afin de dessiner le schéma de toute la circuiterie analogique de la manette HKT7700 à partir de ce logiciel.
Relever ce schéma est une entreprise fastidieuse, il faut beaucoup d'intuition et une certaine connaissance des schémas électroniques conventionnels pour s'y retrouver car il est très difficile de suivre les pistes à l'oeil nu, les connexions entre les différents composants se retrouvant la plupart du temps avec un ohmmètre. Il m'a même fallu utiliser le vieux microscope que mon épouse avait reçu comme cadeau de Noël étant gamine pour arriver à lire la valeur des résistances tellement la sérigraphie était minuscule.
Quelques commentaires sur ce schéma :- Le courant nécessaire aux capteurs à effet Hall est obtenu à partir du rail +5 volts :
- Entrée (+) ( broche 1 ) connectée au rail +5 volts.
- Entrée (-) ( broche 3 ) connectée à la masse commune.
Ce courant doit être de l'ordre de 4 à 5 mA si l'on se fie à la valeur de la résistance interne donnée dans le datasheet du CYTHS124.
- Les capteurs du manche directionnel sont associés par paire, la paire gauche/droite et la paire haut/bas. Les deux capteurs de chaque paire sont câblés tête bêche, c'est à dire que la sortie (+) de l'un est connectée à la sortie (-) de l'autre à travers des résistances de 18 Kohms et réciproquement, ainsi la tension résiduelle de chacun se retrouve annulée en entrée de l'amplificateur associé quand le manche est en position centrale.
- La tension de repos en sortie des amplificateurs IC3A et IC3B, c'est à dire quand le manche est en position centrale, est égale à la moitié de la tension d'alimentation soit 2,5 volts. Elle est issue du pont de polarisation composé de R14 et R15, toutes les deux étant égales à 22 Kohms.
- Un déplacement du manche dans une direction donnée fera augmenter ou diminuer la tension de sortie de l'amplificateur concerné de part et d'autre de son point de repos.
Voici ce qui a été mesuré en sortie de ces deux amplificateurs :
| IC3A : | manche au centre = 2,52 volts, | manche en butée à gauche = 1,32 volt, | manche en butée à droite = 3,72 volts. |
| IC3B : | manche au centre = 2,54 volts, | manche en butée en bas = 1,26 volt, | manche en butée en haut = 3,66 volts. |
- La tension de repos en sortie des amplificateurs IC4A et IC4B, c'est à dire quand les gâchettes sont complètement relâchées, n'est pas égale à la moitié de la tension d'alimentation car les valeurs des résistances R26 / R27 du pont de polarisation sont inégales. La valeur théorique serait donc de 5 × 10 ÷ (56 + 10) soit 0,76 volt.
- La tension de repos de ces amplificateurs étant relativement faible, la pression sur l'une de ces gâchettes devrait donc plutôt faire croître en conséquence la tension en sortie de l'amplificateur concerné.
Voici ce qui a été mesuré en sortie de ces deux amplificateurs :
| IC4A : | gâchette droite relâchée = 0,65 volt, | gâchette droite appuyée en butée = 2,48 volts. |
| IC4B : | gâchette gauche relâchée = 1,06 volt, | gâchette gauche appuyée en butée = 2,95 volts. |
A noter la différence conséquente entre les tensions délivrées par les deux gâchettes, probablement due à une disparité entre les deux aimants permanents.
- Les sorties des amplificateurs sont directement connectées aux entrées analogiques ( broches 1, 62, 63 et 64 ) de la puce Maple Bus ( IC 1 ).
Un doute subsiste, à mon avis, sur le repérage des sorties (+) et (-) des capteurs à effet Hall employés, elles devraient plutôt être inversées par rapport au CYTHS124 si l'on se fie à la polarité des entrées des amplificateurs opérationnels sur lesquels elles sont raccordées. C'est à dire que la sortie (+) devrait plutôt être en 2 du capteur et la sortie (-) en 4, ce qui est le cas pour d'autre modèles de capteur du même fabricant.
Pour l'instant le schéma est dessiné avec le repérage des électrodes des capteurs issu du datasheet du CYTHS124, ce qui au fond, ne change rien à l'exactitude des connections entre composants.
