[Active Pedal] 1. Simucube Active Pedal DIY - 분석

안녕하세요. 09LABS 입니다.
오랜만에 DIY 글로 찾아왔습니다.

최근 레이싱 시뮬레이터에 푹 빠져서 주변 장비들을 만들고 있습니다.
현재까지 완료한 프로젝트는

1. 페달 접이식 Direct Drive Base 거치대
2. DIY 2UN 모션 시뮬레이터
3. 윈드 제너레이터
4. 5인치 DDU
5. 페달 진동모터

진행중인 프로젝트는

1. Porsche 911 GT3 Steering Button Box
2. Froce Feedback Active Pedal

입니다.

오늘은 Simucube 사의 Active Pedal에 대해 간략히 알아보고 DIY Active Pedal 프로젝트를 소개할까 합니다.

<1. Simucube Active Pedal>

위 사진은 Simucube 사의 Active Pedal입니다.
개당 가격이 거의 300만원에 육박하는 매우 고가 장비입니다.
심레이싱에서는 크게 네 가지 페달로 나뉩니다.

1. Active Pedal
2. Load Cell Pedal
3. Hall effect Pedal
4. Hydualic(유압) Pedal

실제 차량은 유압 페달을 사용한다고 보시면 되겠습니다.
다만 Gas Pedal은 차량에 따라 전자식, 기계식 와이어링으로 나뉘기도 합니다.

<2. 자동차 페달>

각 페달은 모두 장단점이 있습니다.
Hall effect 페달은 저렴하지만 답력 조절이 어렵고 조잡한 느낌이 많이 듭니다.
Load Cell 페달은 제조사에 따라 가격대 범위가 매우 넓고 답력 조절이 가능합니다.
유압 페달은 답력 조절이 쉽지만 가격이 비싸고 관리가 용이하지 않습니다.

세 가지 방식 모두 베이퍼록, 페이드 현상, 실제 차량의 느낌을 주기는 어렵습니다.
실제 차량에서는 브레이크를 밟을 때 캘리퍼에서 디스크와 마찰이 일어나는 느낌을 받을 수 있지만
심레이싱에서는 대부분의 페달이 물리적으로 피드백을 주지 않기 때문입니다.

<3. Simagic Rumble motor>

이를 해소하기 위하여 페달에 진동모터를 달기도 하지만 페달을 밟는 느낌에 대해
피드백을 주기는 어렵습니다. 대부분 진동모터는 ABS 피드백을 주기 위해 사용됩니다.

Simucube사에서는 피드백을 줄 수 있는 Active Pedal을 출시하여 판매중입니다.
다만 가격대가 매우 높기 때문에 쉽게 접하기 어렵습니다.

<4. Simucube 페달 배선도>

Simucube사의 페달은 아래와 같이 연결됩니다.
단일 페달 사용 시 : 페달 - Simucube Link Hub - PC
2개 이상 사용 시 : 페달 - 이더넷 스위치 - Simucube Link Hub - PC
Passive 페달 혼합 사용 시 : Passive 페달 + Active 페달 - Simucube Link Hub - PC

<5. Simucube Passive Pedal wiring>

Simucube사의 Passive Pedal은 로드셀을 사용하고 6P4C 커넥터를 사용하여 연결됩니다.
타사의 페달을 연결하려면 배선도를 먼저 확인해야하고 호환되지 않을 경우 변환 케이블을 사용해야 합니다.
참고로 Sim Ruito 페달은 4P4C 커넥터를 사용하기 때문에 호환되지 않는 점을 확인하였습니다.

<6. Simucube Active Pedal PCB>

Simucube사의 페달은 바닥에 PCB가 매립되어 있으며 배선도로 보아 BLDC 모터를 사용하는 것 같습니다.
또한 MCU는 Atmel 칩을 사용하고 있는데 구체적인 모델명은 확인이 어려웠고 ARM 코어를 사용하는 것 같습니다.
이더넷 포트가 있는 것으로 보아 Simucube Link Hub와 통신하기 위한 목적으로 사용하는 것으로 보입니다.

최근에 저는 재밌는 프로젝트를 하나 발견했습니다.
https://github.com/ChrGri/DIY-Sim-Racing-FFB-Pedal-Mechanical-Design

GitHub - ChrGri/DIY-Sim-Racing-FFB-Pedal-Mechanical-Design

바로 DIY Active Pedal 프로젝트인데요, 제작비가 대략 40만원 정도 들어간다는 것을 봤고
저도 제작에 들어갔습니다. 물론 Simagic이나 이태리 웨이브, 휴싱벨드 등 훌륭한 제품이 있지만
모두 피드백을 주지 못하는 페달이기 때문에 현재까지는 Sim Ruito 제품을 사용하고 있었습니다.

물론 40만원도 저렴한 가격은 아닙니다만 Simucube사의 제품에 비하면 매우 저렴한 편에 속합니다.
기존 프로젝트와 디스코드 서버에서 공유되고 있는 완성작을 보면 모터의 역전압으로 인하여
파워 서플라이가 손상되는 것을 방지하기 위해 Power Capacitor를 외장형 또는 매립형으로 사용하는데
크기가 커서 모델링에 다소 고민이 많았습니다.

저는 Power PCB를 외장형으로 만들고 ESP32 보드와 ADC 컨버터를 합쳐서 사용하기 위해
별도의 PCB를 설계하여 사용하기로 마음먹었습니다.

<7. DIY Active Pedal Modeling>

<8. DIY Active Pedal PCB>

현재까지 모델링은 여기까지 진행되었고 부품은 3D 프린터로 제작중입니다.
판매를 목적으로 하지 않기 때문에 모델링은 전반적으로 Simucube 제품을 참고하였습니다.