Оживляем тахометр из кабины «Боинга»

  • Автор: MaFrance351

  • Больше интересных фотографий и комментариев в оригинальном материале

Смотря «Расследование авиакатастроф», я не раз думал, что хотел бы иметь в свою коллекцию какую-нибудь авиационную технику. И вот, вдохновленный статьей полугодовой давности, я наконец-то раздобыл такой экземпляр. И если да, то пришло время придумать, как его подключить и одновременно рассказать об этом миру.

Итак в сегодняшней статье мы узнаем, как запустить тахометр на пассажирском самолете Боинг 737-300. Мы узнаем, как устроены такие устройства, как они работают и как ими можно управлять. Как обычно, будет очень интересно.

❯ Суть такова


Так получилось, что я решил начать с некоторых указывающих инструментов. До конца прошлого века они были основным типом индикаторов в авиации.

Десятки таких устройств можно найти в кабине практически любого отечественного или зарубежного самолета, выпущенного до восьмидесятых годов.

Позже появились цифровые индикаторы (а заодно и целые экраны), но механические устройства и не думали сдавать свои позиции.

Сегодня такие индикаторы либо используются как резервные, либо не используются вообще. Их заменили экраны. Вы можете увидеть, как менялся салон того же Боинга 737 от модификации к модификации.

❯ Как работают стрелочные авиаприборы


И сначала давайте разберемся, как вообще работают такие индикаторы.
Если не брать во внимание чисто механические, такие устройства можно разделить на два типа.

Первый – электромеханический. Чаще всего они содержали селцисн. Передающий датчик был механически связан с параметрами, которые нужно было измерить, приемный находился внутри блока. То есть, например в случае с тахометром, внутри находился механизм, который вращался с той же скоростью, что и двигатель. Никакой другой электроники внутри них не было.

В общем, эти устройства заслуживают отдельного описания. Чего стоит одна только точность передачи, недостижимая для чисто механических устройств.

А вот, например, индикатор ориентации. Изображенное устройство не имеет гироскопа; Управление осуществляется синхронизаторами, установленными во внешнем блоке гироскопа.

Другой тип – электронный. Внутри них есть некая схема, которая обрабатывает входной сигнал и отправляет его на весы. При этом стрелка перемещается не приемником синхронизации, а серводвигателем. Эти устройства могут быть либо автономными, получающими сигнал непосредственно от датчика (скорость, температура, уровень...), либо полностью управляемыми извне (например, с помощью бортового компьютера). Именно к этому типу принадлежит мой экземпляр.

Нечто подобное сейчас можно найти и в автомобильной промышленности; если разобрать приборную панель современного автомобиля, то вы увидите, что все циферблатные приборы полностью электронные, а сами циферблаты приводятся в движение шаговыми двигателями. Никаких тросов спидометра и тому подобных элементов больше нет.

Вот старая приборная панель с механическим спидометром.

❯ Обзор оборудования


Что ж, давайте посмотрим, что нам предстоит сегодня запустить.

И мне в руки попал тахометр компрессора высокого давления от Боинга 737-300. Он показывает частоту вращения двигателя в процентах от номинальной. Помимо стрелки, он оснащен светодиодным дисплеем, на котором отображается это число.

Удивительно, но в отличие от частей железнодорожной техники добыть такое устройство было несложно; они вполне продаются.

Вот как выглядит размещение этих юнитов по умолчанию. Также видны индикаторы компрессоров низкого давления (N1), температуры выхлопных газов (EGT) и расходомеров топлива (FF). Последние, кстати, тоже когда-то (на старых модификациях) были крайне интересными образцами – по сути, это механический интегратор, показывающий общее количество израсходованного топлива и его текущий расход. В правой колонке находятся другие приборы – давление, количество и температура масла, а также уровень вибрации двигателя.

А вот схема турбореактивного двигателя. Хорошо видно расположение обоих компрессоров. Они механически не связаны между собой, поэтому каждый имеет свой индикатор.

Несмотря на очень маленький размер шкалы, устройство выполнено в довольно длинном корпусе.

Паспортная табличка. Сразу видна дата производства – 4 декабря 1997 года. P/N WL201EED2.

Нам даже удалось найти предложение о продаже по этому номеру. Конечно, оно стоит столько же, сколько крыло Боинга (кстати, хорошее сравнение для такой техники)... На eBay можно найти такие вещи по гораздо более низким ценам. Большинство из них являются заменой или сняты со списанных самолетов.

На другом конце разъем. Это также заслуживает некоторого описания. В отличие от наших разъемов (ШР, 2РМ, ОНТЦ, РС и других), которые почти все резьбовые, на зарубежных самолетах распространены и байонетные разъемы. Нумерация контактов здесь не последовательная, как у нас, а от центра к краю по спирали. Обозначения «1» и «24» хорошо видны при первом и последнем контакте. Интересно и расположение разъемов — на отечественных я такого не встречал.

❯ Внутренности


Что мы делаем, когда к нам в руки попадает интересная железка?

Обратите внимание: Тахометр на Arduino.

Правильно: мы это исправим.

Многие из этих блоков герметичны, но этот все же можно разобрать, открутив три винта со стороны контактов. Один из них, расположенный рядом с табличкой, покрыт краской.

Эти устройства почти никто не ремонтирует; в случае выхода из строя обычно заменяют весь модуль. Но благодаря герметичной конструкции, надежно защищенной от влаги и пыли, а также отсутствию внутри пластиковых деталей срок службы таких устройств очень долгий.

При снятии корпуса можно обнаружить внутри несколько плат, а также механизм сервопривода. По сути, индикатор полностью электронный; в нем нет сверхточной механики или чего-то в этом роде. Это значительно повышает надежность и одновременно снижает цену. Такие устройства практически не имеют износа, из-за чего прибор начнет врать (для перемещения иглы можно использовать гораздо менее точные механизмы), они не требуют изготовления деталей с какими-то адскими допусками и последующей их балансировкой (внутри нет ничего которые быстро вращаются и могут создавать биения), настраивать и калибровать их гораздо проще, чем электромеханические.

Плотность электроники внутри просто поражает. Небольшой цилиндрический корпус вмещает одновременно пять досок, а также механику перемещения стрелы. Я бы даже сказал, что испытал эстетическое удовольствие, рассматривая внутренности устройства.

Силовая карта. На нем стоит входной фильтр.

Она на другой стороне.
Видно, что задняя часть корпуса, на которой расположен разъем, не прикручена намертво к корпусу устройства, а расположена на двух пружинах. Скорее всего, это сделано либо для облегчения установки, либо для того, чтобы контакт не нарушился из-за вибрации и тряски.

Одна из досок.

Все микросхемы находятся в керамических корпусах. Также виден оранжевый шлейф — он ведет к светодиодной матрице (кстати, он тоже керамический).

Здесь также можно увидеть множество отличий от аналогичной продукции отечественного производства - пластины не покрыты лаком (предполагаю, что в этом нет необходимости из-за герметичности корпуса), вместо шнура жгуты проводов перевязаны лентами, а не пайкой провода, платы соединяются обычными разъемами типа ПЛК.

Эта карта видимо отвечает за обработку входного сигнала. На нем расположены несколько операционных усилителей, а также три потенциометра, залитые герметиком. Не знаю точно, что настраивается, думаю, проценты на индикаторе соответствуют уровню входного сигнала.

Вообще я изначально думал полностью разобрать блок и показать платы по отдельности. Но у очень густонабитых проводных сетей были другие планы…

Другая сторона. Видны микросхемы некоторых цифровых схем. Один из них явно УФ-ПЗУ, остальные — микропроцессор и его аппаратная часть.

А вот и механизм перемещения стрелы.

Концептуально это тот же серводвигатель, который многие из нас использовали в экспериментах с Arduino — здесь также используется коллекторный двигатель и датчик угла (в данном случае энкодер).

Коллекторный двигатель для перемещения иглы, неожиданно большой для необходимого от него небольшого момента.

Инкрементальный энкодер, контролирующий работу механизма.

Стрела оснащена возвратной пружиной; если попытаться повернуть шестерни вручную, после отпускания все вернется в исходное положение. Это исключает необходимость установки нуля.

❯ Подключение


Поскольку разобрать блок с уверенностью, что потом соберу его заново, мне не удалось, пришлось обратиться к Интернету.

На просторах нашел интересный сайт, где автор запускал некоторые летные приборы Боинга, в том числе и мой индикатор.

Распиновка в итоге получилась следующая:

  1. Фоновое освещение

  2. Фоновое освещение

  3. Мощность (28 В постоянного тока)

  4. Сила Земли

  5. Дифференциальный вход

  6. Дифференциальный вход

  7. Масса

  8. Тестирование

  9. Неизвестный

  10. Неизвестный

  11. Неизвестный

  12. Предупреждающий свет

  13. Аналоговый выход

  14. Аналоговое заземление

  15. Не используется

  16. Не используется

  17. Не используется

  18. Не используется

  19. Не используется

  20. Не используется

  21. Не используется

  22. Не используется

  23. Не используется

  24. Не используется


Пины 9, 10, 11, насколько я понимаю, используются как своеобразный релейный выход, который меняется в зависимости от количества оборотов.

❯ Запускаем


Для начала определимся с подключением. Соответствующего разъему для такого разъема мне найти не удалось (подозреваю, что если бы я решил его купить, то в моем регионе он обошелся бы мне дороже, чем само устройство). Разъемы от отечественных разъемов тоже не подойдут: из-за того, что у нас метрическая система, а у них дюймовая, некоторые типоразмеры будут болтаться, а некоторые уже не подойдут. Решением стали муфты BLS, которые, хотя и очень тугие, нам удалось установить. Что ж, время экспериментировать!

Начнем с оживления освещения. Он питается от пяти вольт, которые необходимо подать на первый и второй контакты. Так как это лампа накаливания, не стоит пытаться запустить подсветку от маломощного USB-источника.

Для подсветки я использовал пятивольтовую шину питания компьютера и отдельный блок питания для самого устройства.

Мы подаем базовую еду. Если индикатор работает правильно, стрелка должна двигаться и останавливаться. Устройство работает с индукционным датчиком, поэтому паузу воспринимает как неисправность.
Если замкнуть входные контакты, стрелка уйдет в ноль и загорится дисплей.

Для работы устройству требуется питание переменного тока, поэтому заземлить один входной разъем и отправить сигнал на другой не получится. Собирать отдельную схему желания не было, поэтому взял Ардуино. Я быстро написал программу, которая генерировала противофазный сигнал на двух выводах.

Устройство не особо требовательно ни к форме сигнала, ни к амплитуде, все и так работало хорошо.

Подключаемся к сигналу. Если все было сделано правильно, стрелка инструмента переместится на определенную величину. Изменяя частоту сигнала, вы можете управлять стрелкой индикатора. Эта частота лежит в диапазоне от 90 Гц до 2,78 кГц, зависимость линейная.
Если попытаться «успокоить стрелку», индикатор покажет измеренное значение, которое вскоре погаснет. Стрелка остается в том же положении.

Один из выходов используется для тестирования; при подаче на него напряжения питания стрелка уйдет в ноль и все пиксели на матрице загорятся.

Это устройство также имеет красную лампочку, которая загорается при превышении скорости. Увы, мой экземпляр сгорел.

Мне очень понравилась эта имитация механических индикаторов, выполненная на светодиодной матрице. Возможно, я даже реализую что-то подобное в одном из своих проектов.

❯ Вот как-то так

Как оказалось, довольно простое устройство оказалось чрезвычайно интересным экземпляром, начиная от внутренностей и заканчивая органами управления. В отличие от железнодорожных агрегатов, которые в основном предназначены исключительно для коллекционирования, этот экземпляр все еще можно использовать во многих местах: от агрегатов для авиасимуляторов до индикатора загрузки процессора. Благодаря своему необычному внешнему виду и теплому ламповому освещению он точно никого не оставит равнодушным.

Такие вот дела.

[мин]ТехнологииОбучающая электроникаТахометрBoeingTidwebГаджетыFlySensorДлинный пост 21 Emotions

Больше интересных статей здесь: Гаджеты.

Источник статьи: Оживляем тахометр из кабины «Боинга».

Тахометр на Arduino

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга»

Пассажиры Боинга 777, летевшего на Гавайи, "наслаждались" страшным видом