MCP – autothrottle schakelaar, ‘aktief aan’ versie

Zoals al vermeld in het vorige blog heb ik een nieuwe ‘aktief aan’ variant van mijn elektromagnetische autothrottle schakelaar gebouwd.
Door een schakelaar (1121S ON-ON Momentary) te gebruiken die vanzelf terugspringt in de UIT stand moet de electromagneet (12V) actief zijn om de schakelaar in de AAN stand te houden.
Dit is realistischer en betekent dat de schakelaar alleen AAN blijft als autothrottle is toegestaan in de simulator.

De behuizing van de schakelaar is niet gewijzigd t.o.v. de vorige variant: er zijn nog steeds de twee smalle sleuven voor het metalen schuifje dat de schakelaar in de AAN positie houdt.

Het schuifje zelf is wel veranderd: het einde ervan heeft nu een bocht van 90 graden en een bijna rond vlak dat rechtstreeks door de elektromagneet wordt aangetrokken.
Het originele aluminium schuifje is vervangen door eentje dat uit een 45 x 65 x 0.6 mm ijzeren plaatje is gefreesd.
Deze plaatjes kunnen normaal op een mobiele telefoon worden geplakt om deze met een magneet bijvoorbeeld op het dashboard van een auto te bevestigen.

Voor het frezen van dit metaal heb ik stappen van slechts 0.1 mm in de diepte gebruikt wat goed te doen is omdat het plaatje slechts 0.6 mm dik is en de omtrek beperkt is.

Deze metalen plaatjes hebben een dubbelzijdige sticker die voor deze toepassing kan worden verwijderd met sticker verwijderaar.

 

In de video is een metalen ring van 3 mm dikte zichtbaar tussen het einde van het frame en de magneet. Dit is omdat ik oorspronkelijk niet had verwacht het schuifje uit ijzer te kunnen frezen en er daarom een ijzeren ring aan zou moeten bevestigen.
Om dezelfde afstand tussen het schuifje en de magneet te houden heb ik de ring in eerste instantie daarom naar de achterkant van de magneet verplaatst.
Omdat de ruimte in de MCP beperkt is, kan in de uiteindelijke versie de ring weggelaten worden en het frame met 3 mm worden ingekort.

Om de complete schakelaar te testen heb ik het SimVim AT_Arm_On uitgangssignaal aan een Arduino pin toegekend die een vermogenstransistor aanstuurt.
De pin van de schakelaar is via een Arduino pin toegekend aan het AT_Arm_Switch signaal in de simulator.

 

Tijdens het testen ontdekte ik een probleem dat niet zichtbaar is in bovenstaande video: blijkbaar is de AT Arm schakelaar in de simulator uitgevoerd als toggle functie, d.w.z. de positie van de schakelaar verandert iedere keer zodra de Arduino ingang die er aan toegekend is met aarde wordt verbonden.  In plaats hiervan had ik verwacht dat 0 V op de ingang de schakelaar in de simulator altijd in de AAN positie zou zetten en 5V op de ingang de schakelaar altijd in de UIT positie.
Dit is een probleem: zodra de A/T Disengage knop wordt ingedrukt springt de virtuele AT Arm Switch in de simulator onmiddelijk uit en door de vertraging in de elektromagneet schakelt de hardware schakelaar ietsje later uit.
Maar hierdoor wordt de AT Arm Switch in de simulator nog een keer omgezet zodat deze nu in de aan stand staat, terwijl de hardware schakelaar nu uit staat.
Dit kan alleen in de software worden opgelost and omdat ik vermoed dat alle AT Arm schakelaars met een elektromagneet dit probleem moeten hebben wil ik het bespreken met SimVim, ZIBO en/of Laminar Research, de makers van X-Plane.

 

Een nadeel van een ‘aktief aan’ autothrottle schakelaar is dat tijdens lange vluchten de elektromagneet voor lange tijd aan staat en daarom heet wordt.
Tijdens mijn experimenten merkte ik dat de magneet na circa 20 minuten nog steeds wel aangeraakt kon worden en de fabrikant ervan zegt dat de magneet continu gebruikt kan worden als iedere keer na een periode van 1 seconde aan hij 1 seconde uitgezet wordt.
Nu is 1 seconde uit te lang voor toepassing in de autothrottle schakelaar, maar met dit pulsbreedte modulatie circuit kan een soortgelijk resultaat bereikt worden.

Ik heb het tweede, simpelere circuit gebruikt dat wordt beschreven, maar met de genoemde waarden voor U2/C2 is de PWM frequentie ongeveer 1 KHz en begon de autothrottle schakelaar behoorlijk luid te resoneren op deze frequentie.
Om dit te verhelpen heb ik C2 vervangen door een waarde van 220 pF om de frequentie tot circa 45 KHz te verhogen.

 

Omdat de voedingsspanning voor de NE555 niet hoger mag zijn dan circa 15V heb ik de 24V elektromagneet vervangen door een 12V variant zodat beiden op dezelfde 12 V voedingsspanning kunnen werken.

Er bestaan ook solenoid driver chips, zoals bijvoorbeeld de drv103, wat in totaal iets goedkoper is en ook te gebruiken zou zijn omdat de stroom door de electromagneet maar 150 mA is, maar ik heb gekozen voor bovenstaande NE555 gebaseerde oplossing omdat de componenten van dit circuit gemakkelijker verkrijgbaar zijn.

Het goede nieuws is dat met deze schakeling de temperatuur van de elektromagneet nu op kamertemperatuur blijft, dus ik ga dit integreren in mijn nieuwe MCP printplaat ontwerp.

Als de magneet op deze manier wordt aangestuurd zal de trekkracht wel wat lager worden, maar ik realiseerde me dat ik de kracht eventueel wat kan vergroten door een of meerdere extra rondjes uit de ijzeren plaatjes te frezen en deze achter het huidige rondje te plakken waardoor er meer magnetische veldlijnen door het ijzer gaan.
Uit de experimenten blijkt dat dit echter niet nodig is.

Inkscape SVG bestand voor het frezen van de schakelaar sleufjes (voor het 18 mm MDF wasteboard dat gebruikt wordt in het begin van de eerste video)

DXF bestand voor het frezen van de schakelaar sleufjes

Estlcam bestand voor het frezen van de gaten om de schakelaar behuizing vast te zetten tijdens het maken van de sleufjes

Estlcam bestand voor het frezen van de uitsparing voor de schakelaar behuizing tijdens het frezen van de sleufjes

Estlcam bestand voor het frezen van de sleufjes in de schakelaar behuizing (behuizing omkeren voor het sleufje aan de onderzijde)

Inkscape SVG bestand van het nieuwe schuifje

DXF bestand van het nieuwe schuifje

Estlcam bestand van het nieuwe schuifje

Sketchup 2016 3D model van de complete elektromagnetische AT schakelaar

STL bestand waarmee het frame in 3D geprint kan worden


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