Автор: monsoa

Главная инструментальная панель MIP

Когда я подключился к проекту по строительству платформы симуляции, в наличии была частично собранная на скорую руку MIP, руды, оригинальные сидения, один производительный ПК, CDU две штуки, Overhead, пара оригинальных штурвалов с колонками, неустановленная фурнитура, и пустая панель под дополнительные приборы. В качестве боковых панелей выступали картонные макеты.

Изначально все это было собрано для удовольствия, просто поиграться, только много позже зародилась идея превратить это в коммерческий проект. Конечно, простыми способами осуществить это было крайне не реально.

FancyBox
На фото уже есть спроектированная платформа, но об этом позже.

Основа под панель была собрана из ЛДСП и покрашена в оригинальный цвет панелей Boeing, цветовой код RAL7011. Размеры панелей полностью соответствовали реальным размерам, поэтому основа также соответствовала реальным размерам MIP.

Основа под MIP является главной базой для проектирования всей платформы и фурнитуры.

Я оцифровал все, что было на тот момент. Некоторые компоненты я не оцифровывал детально, только базовые размеры, для проектирования других взаимосвязанных компонентов платформы. Наложение текстур на эмуляции были уже больше для рендеринга, ну и для тренировки в SW.

В течении всего времени MIP обрастала деталями, компонентами, устройствами, дополнениями к конструкции.

Сейчас панель в проектах выглядит так:

А в реальности так:

За управления MIP отвечает 3 компьютера и плата MIP737SE с 120 контактами ввода\вывода. На каждом ПК установлено специализированное ПО ProSIM или его модули, которые обрабатывают потоки через Ethernet и SerialUSB, между панелью и сервером, на котором установлена программа расчета математической модель лайнера.

ProSIM является коммерческой программой, постоянно обновляется и поддерживается разработчиками. Основным плюсом программы является 100% гибкость, можно настроить что угодно и как угодно, с использованием многих протоколов. В оригинальной MIP Boeing установлено 6 мониторов с соотношением сторон 1:1, при строительстве симулятора, они тоже необходимы, и квадратные мониторы стоят баснословных денег, поэтому ProSIM своими утилитами (отдельные приложения) помогает настроить два разных изображения на одном широкоформатном мониторе.

В центральной секции заднего пространства располагаются:

  • центральный верхний монитор;
  • плата ввода\вывода MIP737SE;
  • основной ПК, на котором запускается ProSim панели, он же контролирует центральные верхний и нижний мониторы, также к нему по USBSerial подключаются несколько устройств панели
  • жесткий диск компьютера
  • устройство питания и контроля часов MIP
  • плата распределения питания на 12В для некоторых устройств
  • плата включения и индикации работы ПК

 

В правой секции (на общей фото слева) установлены:

  • монитор экранов второго пилота
  • неттоп для управления монитором
  • блок питания LRS-350-48 для штурвалов
  • контроллер (не установлен) для управления шаговыми двигателями устройств загрузки штурвалов по тангажу и крену.
  • блок питания на 12В для центрального компьютера
  • плата распределения питания для подсветки LAS
  • плата управления контрастностью 6 мониторов MIP

В левой секции (на на общей фото справа) установлены:

  • монитор экранов капитана
  • неттоп для управления монитором
  • основной блок питания LRS-350-12
  • плата распределения основного питания 12В
  • блок питания для StickShaker на HRP-75-24
  • контроллер для StickShaker
  • усилитель мощности колонок для звуковых эффектов
  • гигабитный свитч для соединения Ethernet устройств

Сзади и сверху на панель будут установлены защитные стенки. В задней предусмотрены технологическое отверстие под включение ПК, а также установка кулеров 120 размера для циркуляции воздуха внутри.

Сейчас панель находится в полной работоспособности, в видео можно увидеть работу панели в связке с сервером.

Контроллер для StickShaker

Во время сборки платформы симулятора я столкнулся с проблемой подключения StickShaker штурвалов к программе управления ProSim. StickShaker предназначен для физического оповещения критических ошибок управления пилотом. Долго я искал и по нашим и зарубежным форумам, хоть какую-то информацию о переменных которыми обменивается ProSim, но все оказалось тщетно. За пару часов я собрал простой логер  для SerialUSB на базе Arduino, который писал на карточку памяти. Перед этим я попробовал сделать это виртуально слушая  COM, но как устройство ноут не определялся в ProSim. После сборки устройства написал прошивку, подключил и начал создавать в симуляторе аварийные моменты. И! Вуаяля! На карточке записался текстовый файл со всеми нужными переменными.

Контроллер представляет собой связку низковольтовых реле и микроконтроллера, чтобы не тратить время на разработку печатной платы, я прикупил ArduinoNano, а также модуль с двумя реле на 5В и всей необходимой развязкой.

Конечно, мне захотелось немного приятного вида, пусть даже для прототипа, я сделал небольшой шилд для связки модулей. Вытравил плату и собрал устройство.

Заодно немного потренировался в SolidWorks по макетированию плат. На фото ниже, что получилось, плату вытравливал самым простым способом, надо переходить на фоторезист.

Спустя год, я взялся за контроллер снова, чтобы переделать его для подключения по Ethernet. Будет реализован WEB интерфейс для настройки устройства. Прототип собран на макетных платах для отладки прошивки, так же сделана схема симуляции в Protus, там же оптимизирована макетная плата. После отладки, будет заказана плата на производстве в Китае с установкой всех компонентов, нанесением паяльной маски и шелкографии. На новом устройстве исключены реле, они заменены на IGBT, которые установлены на одну плату с микроконтроллером. Микроконтроллер используется ATmega164p в корпусе TQFP44 с возможностью заменой на STM32 в корпусе LQFP44. В устройстве два независимых канала, каждый IGBT установлен на индивидуальный радиатор с датчиком температуры и вентилятором охлаждения на 24В. Для кулеров отведено место в прошивке для включения по таймингу и по предкритическому порогу температуры. Питание платы производиться отдельным контуром, используя внешний блок питания на 24В. Для оптимизации плата рассчитана под существующий корпус медиаконвертора от D-Link размерами 120х90х25 (в мм).

Сведения по старой модели можно найти на сайте GrabCAD.

 

Плата распределения питания и регулирования подсветки (Led Adj Splitter)

В MIP установлены панели, которые имеют дополнительную светодиодную подсветку (BackLight).

Изначально разработчиком панелей не предусмотрена регулировка подсветки, установка дополнительной электроники  в панели не возможна из-за отсутствия места. Регуляторы управления яркостью стоят в разных местах, фактически это переменные резисторы, плюс ко всему они регулируют разные группы панелей Поэтому потребовалось разработать плату на которой установлен ШИМ регулятор, лучше в несколько каналов управления, чтобы можно было подключить отдельно потенциометры и подсветку панелей.

Первый макет был разработан с учетом того, чтобы на плате было 10 раздельных каналов регулирования яркости подсветки. Питание на плату подавалось через входной разъем. Синие разъемы предназначены для подключения потенциометров, зеленые для подключения групп подсветки панели.

Во втором макете было оптимизировано расположение разъемов относительно друг друга и уменьшен размер.

Вся электроника установлена с обратной стороны платы и защищается дополнительной накладкой перед установкой на панель.

Плата была собрана по первому макету. Для реализации включения подсветки всей панели от тумблера питания на панели OverHead, в плату были добавлены 2 MOSFET, по одному на группу из 5 шим.

Позже были cделаны компактные  ШИМ регуляторы на таймере NE555.

Они были установлены в панель для резервирования каналов ШИМ.

Плата распределения питания PowerSplitter

В MIP очень много устройств, которые питаются от LRS-350-12V, поэтому потребовалось разработать плату распределения питания, чтобы не подключать все на одну пару клемм блока питания. Основные требования, это небольшие размеры и разъемные соединения. Я начал поиск компромисса между токами, шириной дорожек и нагрузкой на разъемы.

Исходя из того, что устройства могли потреблять до 20А разом, я сделал небольшой расчет по ширине дорожек:

  • I = 20A
  • Lпр = 50mm
  • D = 1 oz (35мкм)
  • tокр = 25 С°
  • tизм = 10 С°

Исходя из этих данных получатся, что рекомендуемая ширина дорожки 18,7мм.

Далее произвел расчет по пиковой нагрузке самого прожорливого устройства, это были двигатели регулировки на педелях.

  • I = 5A
  • Lпр = 50mm
  • D = 1 oz (35мкм)
  • tокр = 25 С°
  • tизм = 10 С°

Тут я получил рекомендуемую ширину 2,8 мм. От этих расчетов уже можно было разрабатывать платы.

Первым макетом была плата с разъемами XT60.

Правда плата с такими разъемами получилась очень длинная, для того, чтобы отсоединить разъем требуется место для пальцев, ну или специальное приспособление, макет отложен.

Второй макет с разъемами Wago серии 235 с быстрозажимными клеммами. В концепции PCB было все просто, надо было разделить медный слой на две половины вдоль платы.

Недостаток такого макета было то, что необходимо было маркировать провода, чтобы не перепутать полюсы. и подключать постоянно по два провода одного устройства, хотя такая концепция имела весьма небольшие размеры.

Ну и теперь третий макет, который был установлен в MIP.

Тут я использовал разъемы фирмы Degson типа  2EDGK-5.0-2P (папа) и 2EDGR-5.0-2P(мама). В вилках винтовые клеммы для зажима проводов, розетка и вилка защищены ключом от переплюсовки, шаг контактов 5 мм (почти 2″).

Для защиты устройств и БП были дополнительно установлены самовосстанавливающиеся предохранители  фирмы Raycham типа RUE300 (3А) и RUE500 (5А). 5А были установлены для двигателей регулировки педалей, 3А под дополнительные нужды. Всего распределитель питания содержит 16 разъемов для подключения устройств с питанием на 12В.

Плата имеет размер 100х60, ширина несущих дорожек 10 мм, ширина отводов — 4 мм.