MCP, EFIS, MIP, SimVim, knoppen en het throttle quadrant

Het originele prototype van de radio panel backplane printplaat gebruikte bijna alle pinnen van een Arduino Mega.
Om meer in- en uitgangen beschikbaar te krijgen hebben de ontwikkelaars van SimVim multiplexers geintroduceerd voor de ingangen en 7-segment display klokken en hun software aangepast zodat nu meerdere LED drivers doorgelust kunnen worden om tot 64 LEDs per Arduino pin te kunnen aansturen.
Op basis hiervan heb ik nieuwe radio backplane, MCP, EFIS, MIP en FMC printplaten ontworpen.
Deze zijn allemaal met een enkele Arduino Mega master printplaat verbonden die de verbinding met X-Plane verzorgt.
Deze master printplaat is van achter het radio backplane naar achter de MCP verplaatst omdat dit een meer centrale plaats in de cockpit is.
De MCP en EFIS worden met korte flatcables met de master printplaat verbonden terwijl voor het radio backplane, de MIP en FMC printplaten UTP kabels worden gebruikt.

De eerste nieuwe printplaat ontwerpen die ik heb getest zijn de MCP en EFIS.

Behalve het circuit om de auto throttle magneetschakelaar aan te sturen, dat nog niet getest is, werken alle functies van de MCP, maar er moeten wel een aantal dingen verbeterd worden:
– de pinnen waarmee mijn zelfgemaakte MCP schakelaars worden aangesloten zitten niet op een standaard afstand. In plaats van solderen is het handiger als ze met een 6-pin IDC connector aangesloten kunnen worden.
– bij het verplaatsen van een van de MAX7219 7-segment drivers naar een andere plaats op de printplaat is de Iset weerstand per ongeluk niet mee verplaatst zodat deze nu erg lange verbindingen heeft.
– de 74HC595 schuifregisters waarmee de LEDs worden aangestuurd zijn niet ideaal omdat ze slechts een beperkte stroom kunnen leveren en erg gevoelig zijn voor storing. In een nieuw ontwerp ga ik ze vervangen door DM13A chips. Dit heeft wel een grote impact op het ontwerp van alle andere PCBs omdat de 74HC595 wordt aangesloten op de voeding (anode) aansluiting van de LEDs, terwijl de meeste constante stroom LED drivers zoals de DM13A op de aarde (kathode) aansluiting van de LED worden aangesloten. Dit betekent dat alle signaal LEDs omgedraaid moeten worden en een gemeenschappelijke voeding aansluiting krijgen in plaats van een gemeenschappelijke aarde.
– de marges rond de gaten voor de schakelaars zijn erg klein, waardoor dichtbij gelegen printsporen gemakkelijk beschadigd kunnen raken bij het frezen van de gaten.
– 7-segment display cijfers die uit staan (VS en een gedeelte van het IAS/MACH display) flikkeren licht. De hoofdoorzaak hiervoor is nog niet gevonden, maar ideeen om dit te verhelpen zijn om de voeding- en aardsporen te verbreden en de drie MAX7219 controllers dicht bij elkaar in het midden van de printplaat te plaatsen om lange clock en load signaal sporen te voorkomen.
Om hier plaats voor te maken heb ik besloten om de 24 pin DIP uitvoering van de MAX7219s te vervangen door kleinere SOP24 SMD varianten.
– Van de clock multiplexer voor de MCP MAX7219 clocks worden maar 3 van de 16 uitgangen gebruikt. Om de overige niet allemaal onbenut te laten is een UTP connector toegevoegd zodat 8 clock signalen op een andere plaats in de cockpit kunnen worden gebruikt (bijvoorbeeld in een toekomstig overhead paneel)

– In het eerste prototype van de MCP heb ik 24 pin DIP behuizingen gebruikt omdat ik geen ervaring had met SMD solderen. Op de EFIS printplaat is echter geen plek voor de grote 24 pin multiplexer chips, dus moest ik de iets kleinere SMD variant gebruiken en ontdekte zo dat het solderen hiervan gemakkelijker was dan ik had gedacht (zelfs met mijn simpele soldeerbout)

– de LED PWM powerFET en koelblok voor het dimmen van de LED achtergrondverlichting zijn verwijderd omdat het snel schakelen van grote stromen teveel storing gaf op de andere circuits. In plaats daarvan ga ik een externe LED dimmer gebruiken.
– voor meer realisme ben ik bezig met een nieuwe auto throttle magneetschakelaar op basis van een nieuwe puls schakelaar (‘actief aan’: houd de hendel van de schakelaar in de aan-positie wanneer auto throttle toegestaan is in plaats van ‘actief uit’: zet de schakelaar uit als auto throttle niet is toegestaan).
Hiervoor wordt een andere elektromagneet gebruikt omdat goedkope push/pull elektromagneten te heet worden als ze langere tijd aan staan.

Om de temperatuur nog lager te houden denk ik eventueel ook aan een PWM circuit dat de stroom verlaagt zodra minder magneetkracht nodig is. Dit circuit zit ook op de MCP printplaat, maar als dit teveel storing geeft op de overige circuits kan het ook weggelaten worden en op een aparte printplaat worden ondergebracht.

Ook alle functies van de EFIS printplaat werkten in het eerste prototype, maar hoewel de verbindingen aanwezig waren was geen rekening gehouden met de mechanische constructie van de draaischakelaar met drukknop.
Intussen zijn er een nieuwe EFIS printplaat en twee kleine printplaatjes waarmee de LED schakelaars achter de draaischakelaars gemonteerd kunnen worden.

Helaas is er een klein foutje geslopen in een aansluiting van de DM13A chips op de nieuwe Arduino master printplaat, maar gelukkig kan dit gemakkelijk gerepareerd worden zodat de rest van de print getest kan worden.

Het grootste gedeelte van de master FMC printplaat is inmiddels gesoldeerd, maar helaas bleken de Arduino Nano pinnen niet in de voetjes met ronde gaten te passen die ik daarvoor had willen gebruiken, dus ik wacht nog op nieuwe voetjes.

Naast de printplaten ben ik ook bezig geweest met 3D ontwerpen voor de MCP en EFIS knoppen.

 

De 3D modellen en STL bestanden voor de MCP en EFIS knoppen zijn hier te vinden.

Ik ben ook begonnen aan een yoke: de voortgang daarvan is hier te lezen.

Omdat ik een paar verzoeken voor tekeningen van het throttle quadrant had gekregen heb ik mijn 2D tekeningen omgezet naar een Sketchup Make 3D model.
Via de gratis STL en DXF export plugin kan ieder onderdeel van het 3D model worden geexporteerd.

Alvorens het model helemaal afgemaakt kan worden wil ik eerst het throttle printplaat ontwerp afronden want de bedrading begint onoverzichtelijk en storingsgevoelig te worden.

Ik zit nog te dubben hoe ik het throttle quadrant met de simulator wil gaan verbinden: het grote aantal in- en uitgangen vereist een Arduino Mega, maar ik heb gelezen dat een Arduino Leonardo of Micro verbonden met USB als een joystick gezien kan worden door een PC, wat de interface erg eenvoudig maakt.
Omdat Chinese versies van deze Arduino bordjes erg goedkoop zijn zou ik ze ook beide kunnen gebruiken, maar dat voelt een beetje als overkill, zeker als het lukt om de rest van de cockpit met een enkele Arduino Mega te realiseren.


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s