Автор: MaFrance351
Больше интересных фотографий и комментариев в оригинальном материале
Просмотр документальных сериалов вроде «Расследования авиакатастроф» не раз наводил на мысль о желании иметь в своей коллекции настоящий авиационный прибор. Вдохновившись одной статьей, я наконец заполучил такой артефакт. Теперь пришло время разобраться, как его подключить к жизни, и поделиться этим опытом.
В этом материале мы подробно рассмотрим процесс запуска тахометра компрессора высокого давления (N2) с пассажирского самолета Boeing 737-300. Мы изучим внутреннее устройство таких приборов, принципы их работы и способы управления. Обещаю, будет познавательно.
Суть вопроса: стрелочные авиаприборы
Я решил начать свое знакомство с авиационной техникой со стрелочных приборов. Вплоть до конца XX века они были основным типом индикации в кабинах пилотов.
Десятки таких устройств можно было найти в кабине практически любого отечественного или зарубежного самолета, выпущенного до 1980-х годов.
Позже появились цифровые индикаторы и многофункциональные дисплеи, но механические приборы не спешили сдавать позиции.
Сегодня такие стрелочные индикаторы либо выполняют роль резервных, либо не используются вовсе, уступив место экранам. Эволюцию кабины того же Boeing 737 можно проследить по смене модификаций.
Принцип работы стрелочных авиаприборов
Для начала разберемся, как вообще работают такие индикаторы. Если не рассматривать чисто механические, их можно разделить на два основных типа.
Первый тип — электромеханический. Чаще всего в их основе лежала система сельсинов. Передающий датчик был механически связан с измеряемым параметром (например, с валом двигателя), а приемный находился внутри прибора. Такие устройства заслуживают отдельного рассказа, учитывая их высокую точность передачи данных, недостижимую для чисто механических систем.
Взять, к примеру, индикатор пространственного положения. В самом приборе гироскопа нет; управление осуществляется от внешнего гироблока через синхронную передачу.
Второй тип — электронный. Внутри таких приборов находится схема, которая обрабатывает входной сигнал и управляет стрелкой через серводвигатель. Они могут быть как автономными, получая сигнал напрямую от датчика, так и управляемыми от бортового компьютера. Именно к этому типу относится мой экземпляр.
Аналогичные решения сегодня можно встретить и в автомобилестроении. Если разобрать приборную панель современного автомобиля, окажется, что все стрелочные приборы — полностью электронные, а стрелки приводятся в движение шаговыми двигателями. Никаких механических тросов спидометра.
Для сравнения — старая панель с механическим спидометром.
Обзор устройства: тахометр N2 от Boeing 737
Давайте же посмотрим, что именно нам предстоит оживить.
Мне в руки попал тахометр компрессора высокого давления (N2) от Boeing 737-300. Он показывает частоту вращения вала двигателя в процентах от номинальной. Помимо стрелки, прибор оснащен светодиодным цифровым индикатором, дублирующим показания. Интересно, что в отличие от железнодорожной техники, найти в продаже такие устройства оказалось не так сложно.
Так выглядит стандартное расположение этих приборов в кабине. Рядом видны индикаторы компрессора низкого давления (N1), температуры выхлопных газов (EGT) и расходомеры топлива (FF). В правой колонке обычно располагаются приборы контроля давления, температуры и уровня масла, а также виброметры.
Схема турбореактивного двигателя наглядно показывает расположение компрессоров низкого и высокого давления. Они не имеют механической связи, поэтому каждый оснащен своим тахометром.
Несмотря на компактный циферблат, корпус прибора довольно длинный.
Информационная табличка. Четко видна дата производства — 4 декабря 1997 года. Номер детали (P/N): WL201EED2.
По этому номеру даже можно найти коммерческие предложения. Цены, конечно, «как на крыло от Боинга»... На eBay такие вещи часто продаются по более адекватным ценам, обычно это бывшее в употреблении оборудование со списанных самолетов.
На тыльной стороне расположен разъем. Он заслуживает отдельного внимания. В отличие от привычных нам резьбовых разъемов, в зарубежной авиации широко распространены байонетные (нажимно-поворотные). Нумерация контактов идет не подряд, а по спирали от центра к краю.
Внутреннее устройство тахометра
Что делает любой техноэнтузиаст, когда к нему попадает интересный девайс?
Обратите внимание: Тахометр на Arduino.
Правильно — разбирает!Многие подобные блоки герметичны, но этот удалось вскрыть, открутив три винта со стороны контактов. Такие устройства редко ремонтируют — при отказе обычно меняют модуль целиком. Однако герметичный корпус, защита от влаги и пыли, а также отсутствие пластиковых деталей внутри обеспечивают им очень долгий срок службы.
Внутри компактного корпуса уместилось несколько печатных плат и сервомеханизм. Прибор полностью электронный, что повышает надежность и упрощает производство. Нет сверхточных механизмов, подверженных износу, или быстро вращающихся деталей, требующих балансировки.
Силовая плата. На ней установлен входной фильтр.
Обратная сторона. Видно, что задняя панель с разъемом установлена не жестко, а на двух пружинах — вероятно, для компенсации вибраций и облегчения монтажа.
Одна из внутренних плат. Все микросхемы — в керамических корпусах. Оранжевый шлейф ведет к светодиодной матрице. Отличия от отечественных аналогов заметны: платы не покрыты лаком (благодаря герметичности), жгуты аккуратно связаны лентой, а соединения выполнены разъемами.
Эта плата, судя по всему, отвечает за обработку входного сигнала. На ней установлены операционные усилители и три потенциометра, залитые герметиком — вероятно, для калибровки.
Другая сторона платы. Видны микросхемы цифровой логики, включая УФ-ПЗУ и, вероятно, микропроцессор.
Сервомеханизм перемещения стрелки. Концептуально это знакомый многим серводвигатель: коллекторный мотор и датчик угла (энкодер).
Инкрементальный энкодер, контролирующий положение стрелки.
Стрелка снабжена возвратной пружиной, которая возвращает ее в исходное положение, если попытаться сдвинуть механизм вручную. Это избавляет от необходимости отдельной установки нуля.
Подключение и распиновка
Поскольку разобрать прибор до конца без риска не собрать обратно не удалось, пришлось искать информацию в сети. На одном из ресурсов нашелся материал, где автор запускал аналогичные приборы от Boeing.
В итоге распиновка 24-контактного разъема выглядит так:
Фоновое освещение (+)
Фоновое освещение (-)
Питание +28 В постоянного тока
Земля питания
Дифференциальный вход сигнала (+)
Дифференциальный вход сигнала (-)
Земля сигнала
Вход тестирования
Неизвестно (возможно, релейный выход)
Неизвестно (возможно, релейный выход)
Неизвестно (возможно, релейный выход)
Предупреждающая лампа
Аналоговый выход
Земля аналогового выхода
Не используется
Не используется
Не используется
Не используется
Не используется
Не используется
Не используется
Не используется
Не используется
Не используется
Контакты 9, 10, 11, как предполагается, используются в качестве релейных выходов, состояние которых меняется при достижении определенных оборотов.
Практический запуск тахометра
Первым делом нужно было решить вопрос с подключением. Родного разъема найти не удалось, а отечественные аналоги не подходили из-за разницы в метрической и дюймовой системах. Временным решением стали клеммы типа BLS, которые удалось с натягом установить на контакты.
Начнем с подсветки. Она питается напряжением 5 В, которое нужно подать на контакты 1 и 2. Так как это лампа накаливания, для нее потребуется достаточно мощный источник.
Для подсветки я использовал 5-вольтовую линию от блока питания компьютера, а для самого прибора — отдельный источник. При подаче основного питания стрелка должна совершить калибровочное движение и остановиться. Прибор работает с дифференциальным сигналом, поэтому отсутствие сигнала он воспринимает как неисправность.
Для генерации тестового сигнала был использован Arduino. Была написана простая программа, выдающая два противофазных сигнала на контакты 5 и 6. Прибор не требователен к форме и амплитуде сигнала.
При подаче сигнала стрелка отклоняется на заданную величину. Меняя частоту в диапазоне от 90 Гц до 2.78 кГц, можно линейно управлять положением стрелки от 0 до 100%. При кратковременном пропадании сигнала цифровой индикатор показывает последнее измеренное значение и гаснет, а стрелка остается на месте.
При подаче напряжения на контакт 8 (тест) стрелка уходит в ноль, а все сегменты цифрового индикатора загораются — это режим проверки.
В приборе также есть красная сигнальная лампа, которая загорается при превышении допустимых оборотов. К сожалению, в моем экземпляре она перегорела.
Особенно впечатлила стилизация механического семисегментного индикатора на светодиодной матрице. Возможно, я реализую что-то подобное в одном из своих проектов.
Итоги и возможности применения
Внешне простое устройство оказалось чрезвычайно интересным экземпляром — от начинки до логики работы. В отличие от многих железнодорожных артефактов, которые годятся лишь для коллекции, этот тахометр вполне можно использовать. Его можно применить в авиасимуляторах, в качестве нестандартного индикатора загрузки процессора или просто как стильный гаджет с «теплым» ламповым освещением. Он точно не оставит равнодушным ни одного технофана.
[мин]ТехнологииОбучающая электроникаТахометрBoeingTidwebГаджетыFlySensorДлинный пост 21 EmotionsБольше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Оживляем тахометр из кабины «Боинга».