Control para Roadbook digital de Rally para Motocicleta

Introducción

Este control está diseñado para proporcionar un control excelente sobre un libro de ruta (roadbook) durante una competición de rally. Si bien varias empresas en Europa producen controladores de rally de alta gama, actualmente hay pocas opciones disponibles a este nivel en el mercado americano. 

Dado que este es un nicho de mercado muy pequeño y carezco de los recursos y el tiempo para construir estos controladores yo mismo, prefiero compartir mis diseños y hallazgos con la comunidad. He incorporado las ideas obtenidas al probar e iterar sobre otros diseños de controladores disponibles.

Mi primera prueba fue con un diseño de Styles Rally Industries (SRI). Aunque encajaba bien en mi KTM 790 Adventure R, la disposición de los botones no era ideal para todas las motos.

Luego, probé un diseño de Dennis650, que presentaba una disposición de botones en ángulo para mejorar la ergonomía. Este diseño era solo para la caja de botones, así que tuve que adaptarlo para que funcionara con algunos elementos del diseño de SRI.

Finalmente, desarrollé mi propio diseño, inspirado en la disposición del DMD2 (3 botones, 2-way switch), pero con una configuración diferente para montar el ESP32 y el módulo reductor de voltaje.

Piezas Impresas en 3D

Todas las piezas imprimibles en 3D están disponibles en Printables. Para fines de documentación, se enumeran de la siguiente manera:

Componentes

Para este proyecto, necesitarás los siguientes componentes:

• 1x ESP32 (sin soldar es preferible) (Amazon)

• 1x Módulo reductor de voltaje LM2596 (o un mini convertidor DC-DC). PRECAUCIÓN: Este módulo debe ser calibrado antes de su uso ajustando el pequeño potenciómetro para establecer el voltaje de salida a 5V.

• 8x Insertos roscados de M3x6x5mm (para asegurar la tapa del controlador principal y la caja del ESP32)

• 2x Insertos roscados de M4x8.1mm (para fijar la abrazadera al manillar)

• 8x Tornillos de cabeza plana hexagonal avellanada M3x8

• 2x Tornillos de cabeza tipo botón hexagonal M4x16

• 1x Conector de tornillo de terminal de 2 pines y 3.5mm

• 3x Pulsadores momentáneos de 12mm. Por lo general, utilizo dos botones negros y uno de color para la función de bloqueo de pantalla.

• 1x Interruptor momentáneo de palanca (Toggle switch)

• Cable de 20 AWG y 2 conductores. Una longitud de 25 cm suele ser suficiente, pero mide la distancia entre la caja del ESP32 y el arnés de la motocicleta para un corte preciso.

• 1x LED de 3mm de color. Este generalmente coincide con el color del botón de bloqueo de pantalla.

• 1x Resistencia de 220 Ohms

• 1 metro de cable UTP (Categoría 5e está bien; las opciones con clasificación para exteriores son excelentes para este proyecto).

• 3x Prensaestopas PG7 con junta

Herramientas Recomendadas

• Puntas para soldador para insertos roscados. Altamente recomendadas para una fácil instalación.

• Silicona RTV 100 o pegamento de poliuretano.

• Cordón de silicona de 2 mm para sellar las cajas.

Antes del Ensamblaje

Imprime todas las piezas en 3D utilizando un material resistente a los rayos UV como ASA. Una altura de capa más baja dará como resultado piezas más fuertes, aunque no deberían ser sometidas a fuerzas extremas.

Puedes elegir el acabado que desees para las piezas, desde usarlas tal cual hasta dejarlas completamente lisas. Las diferentes técnicas de alisado, como lijar, aplicar resina o plastic dip, tienen sus propias ventajas y desventajas. Es importante tener en cuenta que un mejor acabado mejorará la resistencia al agua del controlador. Recomiendo aplicar un sellador o imprimación en ambos lados para minimizar el riesgo de fugas de agua.

Si ya tiene a mano el código, súbalo de una vez al ESP32.

Ensamblaje

1. Inserta los insertos roscados en el cuerpo principal del controlador: usa los insertos M3 para la tapa y los insertos M4 para la abrazadera del manillar.
2. Instala los botones en la caja principal del controlador. Para una mayor impermeabilización, aplica silicona RTV. Para el interruptor de palanca, aplica silicona en las roscas y la base para sellar el orificio. Un poco de fijador de roscas en la tapa del interruptor evitará que se afloje.
3. Una vez que los botones estén en su lugar, agrega el LED. Puedes soldar la resistencia antes o después de pegar el LED con super pegamento.
4. Conecta el cable UTP usando el prensaestopas PG7. Ajusta la longitud del cable expuesto antes de apretar la tuerca. Una vez que la longitud esté configurada, pela los cables y, para mayor seguridad, aplica silicona o pegamento de poliuretano en el revestimiento y deja que se cure.
5. Sigue el diagrama de cableado para conectar los cables al control y al ESP32. Pero básicamente debes conectar el cable azul/blanco a una patilla de los botones para que sea el negativo (GND), al centro del switch de 2 posiciones y al polo negativo del LED. Va a haber un cable del UTP que no se utiliza (Blanco Naranja). El boton 1 (de arriba hacia abajo) va con el cable azul. El botón 2 va con el cable verde. El botón 3 va con el cable naranja. El switch es de cuidado ya que el polo de un lado es opuesto a la posición del switch, asi que prueben antes de soldar. Uno de los polos va con el cable café y el otro con el blanco/café. El cable blanco/verde es para el led.
6. Ahora hay que pasar el otro extremo del cable a la caja del ESP32. Acá de nuevo hay que colocar un prensaestopas PG7, pasar el cable y exponer suficiente los cables para que  puedan llegar a los diferentes pines. De nuevo revisa el diagrama de conexión para asegurarte de coloarlos correctamente.
7. Una vez conectado el cable en ambos lados sigue terminar las conexiones hacia el Step-Down o el buck converter (ambos al final hacen lo mismo, solo que el buck converter es más pequeño. Para esto recomiendo usar el conector de tornillo de dos pines para soldarlo a la placa (directo o con cables) y luego atornillar con los cables del step-down o bucket converter a la placa. Hay que pasar el cable de corriente (el de 20 awg) previamente, con su respectivo prensaestopas PG7.
8. Una vez conectado todo, socar firmemente las cuertas de los PG7 y procedemos a cerrar las cajas, ya sea utilizando la tira de silicón, o sellar las cajas con la pasta de silicón o poliuretano.
9. Se recomienda probar todo con una fuente de 12V externa antes de hacer la instalación final en el arnés de la motocicleta.

Notas finales

Este diseño es la cuarta iteración. He fabricado cerca de 30 controles en total, algunos los vendí y otros los presté/regalé a personas que se animaron a ayudarme a probarlos.

Varios controles fallaron por diferentes circunstancias y en momentos diferentes, asi como hay controles que aún despues de meses de fabricados siguen funcionando sin problemas.

Desearía poder dedicarles más tiempo a este proyecto, pero tengo otros compromisos y proyectos que desarrollar y se me imposibilita continuar de momento hacer botoneras para los ralies que vienen.

Una de las principales características que aún no logro implementar es el sellado hermético adecuado para asegurar que los controles sean a prueba de agua. 
Me gustaría en un futuro encontrar una empresa que puedan tomar este prototipo y poder ayudarme a fabricar más controles con mejores estandares de fabricación más allá de mis capacidades artesanales. Mientras tanto, prefiero aportar a la comunidad el poco conocimiento que adquirí y que si alguien se anime a seguirlo se pueda apoyar en mi trabajo.