Waarom we een DIY Motion Simulator gebouwd hebben?

Tijdens de lockdowns zochten mijn zoontje en ik iets om te gaan doen. Mijn zoontje speelde graag Need for Speed en Forza Horizons op de XBOX en wilde dit wel graag spelen met een stuur en pedalen. Na een tijdje met het idee te lopen, leek het mij leuk om zoiets zelf in elkaar te zetten. Na wat speurwerk op Google, kwamen wij DIY Motion Simulators tegen die mensen zelf gebouwd hadden. Hierbij zijn verschillende smaken te vinden en ook van klein naar groot, maar het budget speelt ook een rol. Het spel dat gespeeld wordt, zendt naar een bepaalde URL telemetrie data, wat de Simulator software uitleest en omzet naar bewegingen voor de motoren. Er is een aardige grote collectie aan spellen die dit ondersteunen in verschillende categorieën, denk hierbij aan race of vliegtuig spellen, maar ook achtbaan simulators.

Uiteindelijk hebben wij twee verschillende simulators gemaakt:

• 2DOF Seat Mover met twee motoren
• 4DOF Simulator op basis van Actuatoren

DOF = Degrees of freedom

DIY Seat Mover

Ten eerste hebben wij ons gefocust op een Simulator wat men een Seat of Frame mover noemt. Dit houdt in dat er twee motoren werken die de stoel of het frame beweegt, de stoel staat dan op een U-Joint, zodat het vrij naar alle hoeken kan bewegen.

De volgende componenten zijn nodig voor een basis setup van de seat mover:

- Een PC waarop het spel en de motion simulator software op staat. In dit geval maakte wij gebruik van SimTools. SimTools leest de telemetrie gegevens uit van het spel dat je aan het spelen bent en communiceert met de drivers die de motoren aan sturen.
- Drivers (aansturing) voor de motors. Wij maakte hier gebruik van JRK (G2 18v19).
- Uiteraard een voeding voor de drivers. Wij gebruikte hiervoor 12V 50A voedingen.
- Motors zelf, deze moeten snel kunnen bewegen en zoveel mogelijk gewicht kunnen verplaatsen. Velen raden motors aan uit Nieuw Zeeland, maar die waren te duur. Dus via EBay hebben wij twee motoren uit China besteld.
- Pot Meters (6127V1A180L.5FS SENSOR, HALL) die verbonden zitten aan de motors, zodat wanneer de motor draait de pot meter mee draait en zo de uitslag weet. Deze meters zijn verbonden met de drivers. De driver weet dan hoeveel de motor is gedraaid en nog mag draaien. Zo kan je ervoor zorgen dat er een max. draai gebied is van bijv. 180 graden. Dit is allemaal in te stellen via PC software van JRK zelf.
- Een U-Joint onder de stoel, zodat deze vrij kan bewegen.
- Een stalen verbinding tussen de motor en de stoel. Zodat de stoel vast staat en beweegt als de motor draait.

Hier hebben wij een tijdje mee gespeeld en het frame is constant aangepast, zodat bewegingen beter werkten. Bij dit forum heb ik de meeste inspiratie vandaan. Hier vind je hoe alles werkt en wat er allemaal nodig is: https://www.xsimulator.net/community/

Toch jeukte er nog iets, want tijdens het bouwen en alles uitzoeken, was ik ondertussen ook de Actuator Builds tegen gekomen. Het enige wat me tegen hield was de prijs ervan, op dat moment…

4DOF Simulator met Actuatoren

Even later kon ik het toch niet laten en heb ik een lijst gemaakt met alles wat er nodig is en waar het te koop is. Ik had mijn zinnen gezet op de SFX-100 Actuatoren, omdat ik alles zelf wilde bouwen en hiervan hele duidelijke tekeningen en stappenplannen beschikbaar zijn. De commerciële actuatoren op dat moment waren veel te duur voor hetgeen wat wij ermee wilden doen.

Op de website van OpenSFX (https://opensfx.com/documentation/) is alle documentatie over dit systeem te vinden. Hier is ook te vinden welke componenten je allemaal nodig hebt om deze vier actuatoren te kunnen bouwen. Ook vind je duidelijke bouwinstructies en daarnaast is er over dit systeem genoeg op YouTube te vinden.

Het enige wat je wel nodig hebt, is een 3D Printer. Hier had ik er gelukkig twee van, waardoor dit proces wat sneller ging aangezien je voor de verschillende componenten een aantal dagen non-stop aan het printen bent. Een tip hierbij is om bij sommige componenten eerst een klein stuk te printen en kijken of het past. Ik moest bijv. de slider op 99.1% van het origineel printen (elke printer is anders…).

In de tussentijd kan al het frame gemaakt worden waar de actuatoren aan vast komen te zitten. Dit is gemaakt van aluminium profielen van 80x40 in combinatie met 40x40. Hoe het frame eruit komt te zien, is helemaal afhankelijk van wat je er allemaal aan attributen op wil hebben, maar de basis is in principe bijna altijd wel hetzelfde. Hieronder kan je een voorbeeld van zo’n frame zien.

Voor de aansturing van de actuatoren staat in de beschrijving dat je hiervoor een Arduino kan gebruiken. Dit vond ik zelf niet veilig door de foutmarges, want mijn kinderen gaan er ook gebruik van maken. Ik had in een forum post gelezen over een Thanos controller.

Deze is wel duurder, maar wel betrouwbaarder. Hier heb ik geen spijt van dat ik deze controller aangeschaft had. De installatie was erg eenvoudig.

Qua software voor de PC heb ik gekozen voor: https://www.simracingstudio.com/.

Deze software ondersteunt vele spellen en eventuele upgrades aan de rig zelf. Daarnaast is het instellen van de actuatoren hierin vrij eenvoudig waarin je alleen een aantal afmetingen door geeft.

Daarnaast is het mogelijk om je rig uit te breiden met attributen. Je kan het zo gek maken als je zelf wil qua attributen, maar voor het stuur en pedalen hebben wij gekozen voor Logitech. Misschien dat er ooit nog een Fanatec-set komt, maar dit is voor ons tot op heden gewoon voor de lol.

Add-ons

Om meer beleving te creëren tijden het spelen van de spellen, hebben wij de volgende add-ons op de simulator gemaakt:

• Bass shakers met versterker
  • Dit zijn speakers die ervoor zorgen dat de simulator gaat trillen op bepaalde gebeurtenissen tijdens het spelen. Via de software is bijna alles hiervoor wel aan te passen, toon hoogtes, welke gebeurtenis wel en welke niet etc. Dit is ook per spel verschillend in te stellen d.m.v. profielen.
    Wel moet hier een aparte geluidskaart voor aanwezig zijn.
• RPM-meter
  Een set van meerdere neopixel leds die aangeeft hoe hoog het toerental van de auto op dat moment is. Deze wordt aangestuurd via een Arduino en geconfigureerd via SimHub.

  

• PWM Fan
  • Een PWM Fan die de wind simuleert. Ook deze wordt aangedreven door een Arduino en geconfigureerd via SimHub. Op het bovenstaand plaatje is hij achter het stuur te zien met een geprint honeycomb frontje erop. Deze zorgt er voor dat de wind een rechte lijn vormt naar waar je zit.

• VR Bril
  • Voor een extra dimensie tijdens het rijden is een VR bril te gebruiken. Wel is hier een krachtige PC voor nodig die wij in combinatie met de Oculus gebruiken.

Toekomstige uitbreidingen voor de DIY Motion Simulator

Naast deze add-ons zijn er nog tal van andere mogelijkheden te bedenken wat je allemaal als extra op de simulator kan maken. Een erg populaire is een belt tensioner. Deze kan je gordel op momenten aan trekken (een kill switch is dan wel aan te raden op de Sim!). Of een upgrade maken naar 6DOF…

Referenties

• SFX100
• XSimulator Forum
• Thanos
• Sim Racing Studio
• SimTools
• SimHUB
• Racedepartment

Vincent van Soolen, Developer