Volante de simulación de carreras de transmisión directa

Los sistemas Leo Bodnar, OSW kits, Sim-pli.city y VRS se basan en servomotores industriales (normalmente motores MiGE, Lenze o Kollmorgen), mientras que AccuForce de SimXperience, Frex, Simucube (que inicialmente usaba un motor MiGE), Fanatec y Simagic usan motores hechos a medida. Los tipos de motores utilizados varían entre servomotores sin escobillas trifásicos de gama alta ^{[ 14 ]} y motores híbridos paso a paso -servo de menor presupuesto. ^{[ 1 ]} Los servomotores inrunner suelen ser más suaves y más caros que los motores paso a paso o outrunner. ^{[ 15 ]} Los motores outrunner suelen producir más par que los motores inrunner, ^{[ 16 ]} pero necesitan más refrigeración a niveles de par más altos.

Además del motor, otras partes de una base de volante de transmisión directa completa incluyen un codificador rotatorio (el sensor de posición), una placa controladora (que traduce los datos de FFB del juego en fuerzas del volante) y una placa controladora de motor ( servoaccionamiento ), que se inserta en una ranura de la placa controladora y que controla la posición, la velocidad y el par de salida del motor. ^{[ 17 ]} Ejemplos de codificadores son los codificadores Biss-C y SinCos, un ejemplo de placa controladora es la placa Simucube, y algunos ejemplos de placas controladoras de motor son las de IONI y Argon.

El codificador del motor lee la posición y/o el movimiento (par y rotación) del eje. ^{[ 16 ]} La resolución del codificador se mide típicamente en PPR (pulsos por revolución), pero a veces se utiliza CPR (cuentas o pasos por revolución), donde 1 pulso equivale a 4 cuentas. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} La principal ventaja de los codificadores de muy alta resolución es la capacidad de implementar filtros FFB de firmware o software más avanzados para la señal de retroalimentación de fuerza; por ejemplo, los codificadores con una resolución de 21 bits o más (2M pasos o cpr), como el codificador SinCos, permiten que la electrónica del servomotor maneje los filtros de manera más fluida y también permiten tener más matices en la señal FFB. ^{[ 22 ]}

Uno de los propósitos principales de los filtros FFB es optimizar la señal FFB para una distancia entre ejes y un dispositivo de llanta determinados. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Los filtros FFB más básicos incluyen el filtro de reconstrucción , el amortiguador, la fricción y la inercia. El filtro de reconstrucción se incluye incluso en las distancias entre ejes que no son de transmisión directa, y tiene el efecto de interpolar y suavizar la señal FFB del juego, para reducir el ruido y los artefactos de la señal FFB causados ​​por la baja frecuencia de actualización de un juego de carreras. ^{[ 23 ] [ 25 ] [ 26 ]} El peso y el tamaño de la llanta también tienen un efecto significativo en la señal FFB percibida, ya que las llantas más ligeras y pequeñas pueden moverse más rápido y ofrecer más detalles. ^{[ 23 ]}

Los filtros FFB más avanzados incluyen la reducción de fuerza estática y el filtro de reducción de velocidad de respuesta. El filtro de reducción de fuerza estática se introdujo para abordar un problema que surgió con la base de ruedas DD de alto par, debido a que su salida de fuerza hacía demasiado difícil incluso girar el volante con algunos coches en curvas de alta velocidad. ^{[ 23 ]} El filtro de reducción de fuerza estática introducido con la base de ruedas Simucube 2 permitió abordar este problema manteniendo una señal completamente lineal. Sin embargo, un efecto secundario de este filtro es que al girar el volante se siente un debilitamiento de la señal FFB, lo que a algunos conductores podría no gustarles. ^{[ 23 ] [ 27 ]} De manera similar, el filtro de reducción de velocidad de respuesta reduce o amortigua los picos de aceleración repentinos en el par FFB, debido, por ejemplo, a golpear bordillos o baches. ^{[ 27 ]} Por lo tanto, los filtros de reducción de fuerza estática y de reducción de velocidad de respuesta hacen factible conducir con configuraciones de par máximo más altas, lo que puede mejorar los microdetalles en la señal FFB. ^{[ 27 ]}

El par motor indica la "potencia" del motor y puede especificarse de dos maneras:

• Par continuo, la carga máxima que el motor aún puede soportar para realizar un movimiento continuo a velocidad constante, y por lo tanto realizar un trabajo continuo.
• El par de bloqueo es la carga que provoca que el motor se detenga, impidiendo que se mueva y produciendo así un par de retención, pero sin realizar ningún trabajo.

Este último valor siempre se expresa en newton-metros , y por lo tanto es el que los fabricantes suelen comunicar con mayor frecuencia a los consumidores. Sin embargo, en realidad es una especificación menos útil, ya que, en teoría, el volante no realiza ningún trabajo una vez que la rotación se ha detenido. Por consiguiente, es importante tener en cuenta el tipo de especificación de par motor que se proporciona al comparar dos motores. La relación entre el par continuo y el par de bloqueo puede variar entre motores y puede revelar información sobre sus características (capacidad de respuesta frente a potencia).

A modo de comparación,  en un coche de calle se suele experimentar un par motor de entre 7 y 10 Nm, y en volantes con un par muy elevado (por ejemplo, 20  Nm) puede ser conveniente reducirlo mediante software. Sin embargo, los motores más potentes suelen tener una velocidad de respuesta más rápida (el tiempo que tarda un amplificador en responder a una señal), lo que proporciona una mejor respuesta de la dirección y mayor realismo.

Al igual que muchos coches de carreras reales, los volantes de simulación de carreras suelen tener un círculo de tornillos de 6 × 70  mm, lo que significa que el volante se fija a la base mediante 6 tornillos espaciados uniformemente a lo largo de un  círculo de 70 mm en el volante. En ocasiones se utilizan otros círculos de tornillos.

Algunos volantes se fijan a la base mediante un sistema de liberación rápida, como es común en muchos coches de carreras reales, y existen en varias versiones: sistemas de liberación rápida patentados (por ejemplo, Fanatec QR1 o Simucube SQR, este último con una cola de milano en forma de cuña) o sistemas de liberación rápida estandarizados como el D1 (utilizado por muchos fabricantes, incluidos SimXperience, Simagic, Moza e IMMSource). Los acopladores D1 están construidos según el mismo patrón que el acoplador rápido NRG aprobado para su uso en coches de carreras reales según la especificación SFI 42.1. ^{[ 28 ]} Anteriormente, otro sistema de liberación rápida común en el mercado de accesorios era el tipo Q1R (que no debe confundirse con el Fanatec QR 1). Algunos sistemas de liberación rápida tienen pines de contacto integrados (a menudo patentados) para transferir energía y datos a los botones y pantallas del volante, pero estos generalmente no funcionan entre fabricantes. Otros, en cambio, utilizan transmisión inalámbrica mediante Bluetooth y transferencia de energía inductiva (magnética) a través del sistema de liberación rápida. Si se utiliza un volante y una base de dos fabricantes diferentes, normalmente es posible conectar la electrónica del volante a la base mediante un cable USB independiente, por ejemplo, conectándolo entre las interfaces USB-C , Micro, Mini o Tipo B de la base y del volante.

En bases con alto torque, el montaje más robusto se suele lograr utilizando un soporte de brida frontal estándar de la industria , y este suele ser el preferido entre los pilotos de simulación, ya que dichos soportes de base suelen ser menos propensos a doblarse durante movimientos bruscos de dirección. Esto generalmente proporciona una palanca más corta y, por lo tanto, un montaje más robusto debido a un menor torque en la interfaz de montaje. Un estándar de facto de la industria entre los volantes de simulación, que a su vez proviene de un estándar mecánico ampliamente utilizado en la industria, es un soporte frontal con un círculo de pernos de 4 × 130  mm de diámetro y tornillos métricos M8, lo que significa que cuatro tornillos están colocados uniformemente a lo largo de un círculo de 130  mm de diámetro. Esto corresponde aproximadamente a un cuadrado de 91,9  mm × 91,9  mm, que a menudo se cita como un patrón cuadrado con lados de 92  mm de longitud.

También existen otros diseños patentados para fijar la base a una cabina o mesa de simulación de carreras. Algunos de estos diseños incorporan el montaje en los laterales o en la parte inferior de la base.

Ordenados cronológicamente por fecha de introducción:

Leyenda:

•   Estándar de la industria o estándar de facto
•   Propiedad
•   Desaparecido