General
Banner
Home | Artikelen | English

 

Voorwoord | Mechanische constructie | Firmeware en elektronica | Behuizing

Het zelf bouwen van een Whisky kompas:

Het whisky kompas of nat kompas stond al geruime tijd op mijn verlanglijstje. Daar dit instrument niet kan ontbreken in een DC3 of in eender welk ouder vliegtuig. Zeker niet wanneer je zoals ik hou van het maken van vluchten met beperkte navigatie middelen. Maar als ik de prijzen bekijk van bijvoorbeeld Simkits dan is mijn zin om er een aan te schaffen snel weer voorbij. Maar door de aanschaf van het boek van Mike Powell over het zelf bouwen van instrumenten voor flight sim zag het plaatje er weer helemaal anders uit. In zijn boek beschrijft hij namelijk de bouw van een gyro kompas met stappenmotor. Het principe is eigenlijk hetzelfde alleen moest ik dit gaan ombouwen en voorzien van een echt kompas dat drijft op olie.

Top

Mechanische constructie:

Vooreerst even uitleggen hoe we een echt kompas gaan integreren in het instrument en hoe we dit zo realistisch mogelijk gaan laten bewegen. Het principe is eigenlijk zeer eenvoudig. Het kompas reageert op het magnetische noorden. Wanneer we nu dit magnetische noorden vervangen door een klein stukje magneet, zal het kompas de noordzijde van de magneet volgen. Dus simpel, we maken een ronde draaiende schijf verbonden aan een stappenmotor en daarop kleven we een stukje magneet. Dit plaatsen we onder het kompas en het kompas volgt exact de magneet. Natuurlijk wel met een beetje vertraging maar dit is net wat we moeten hebben, want het echte whisky kompas in een vliegtuig hinkt ook altijd wel een beetje achterop.

Tech draw Whisky compass

Zoals je kunt zien op de technische tekening is het instrument gelijkaardig van opbouw als de andere zelf gebouwde instrumenten. Enkel hebben we een extra horizontaal platform bijgebouwd waarop de stappenmotor, de opto interupter en de draaischijf met magneet is bevestigd onder de bol waar het magnetisch kompas in rond drijft. Het kompas hebben we in een winkel gekocht voor scheepsonderdelen. Ik heb de behuizing er af gehaald zodat alleen nog de bol met het kompas over bleef. Aan de achterzijde van de bol zat een cilindervormige knop die de montage van het kompas vergemakkelijkte. We hebben hiervoor een passende bevestigingsring gedraaid zodat deze gemakkelijk gemonteerd kon worden aan de voorzijde van de eerste tussenplaat. Het kompas zelf is met twee componenten lijm aan de aluminium bevestigingsring gekleefd. De tussenplaten zijn even groot als alle andere instrumenten en zijn met dezelfde mal voorzien van de nodige boorgaten om de montage mogelijk te maken.

Top

Elektronica en Firmeware:

De elektronica is eveneens op dezelfde wijze samengesteld als de andere instrumenten. Het bestaat uit een communicatie gedeelte dat via een RS422 communiceert met de interface die via de seriële poort verbonden is met de computer. Uit een PIC16F628 die de firmeware bevat en de sturing van de stappenmotor via een versterker L293D voor zijn rekening neemt.

De firmeware getuigd weer van een fijn stukje programmeer logica. Bij het aanzetten van de spanning reset het kompas zich naar de nul positie. Deze nul positie wordt door de opto interrupter aangegeven. Van zodra deze onderbroken wordt door de interupter vlag stopt de stappenmoter en weet het programma dat dit het nul punt of begin punt is. Dit is belangrijk aangezien een stappenmotor zelf geen begin of eind punt heeft. Indien nu de interrupter vlag reeds tussen de opto interrupter zou staan bij opstart gaat de stappenmotor eerst naar rechts draaien tot deze weer vrij komt en daarna weer terug links draaien tot de vlag terug de opto interrupter onderbreekt. Indien we dit niet zouden doen zou de positionering van het nul punt een fout bevatten die zo groot is als de breedte van interrupter vlag. Eenmaal dit is uitgevoerd zijn we klaar voor de normale routine.
Het oorspronkelijk project van Mike Powell gyro compass maakt gebruik van een stappenmotor met 400 stappen. Hij maakt gebruik van de half stepping techniek om het aantal stappen te verdubbelen. Indien er een waarde wordt gestuurd die een verandering in plaats noodzakelijk maakt gaat het programma onderzoeken in welke richting het moet draaien om het minst aantal stappen te moeten zetten. Bijvoorbeeld indien het van 0 naar 1 moet draaien zal het in een richting draaien maar wanneer het van 0 naar 799 moet draaien zal het in de andere richting draaien ook al zijn dit bijde positieve waarden. Op deze wijze reageert het kompas zoals in het echt.
Het grote probleem was echter dat ik in mijn project een andere stappenmotor gebruik. Namelijk een stappenmotor met een gearbox met een verkleining van 1/64. Dit maakt dat ik twee parameters in de firmeware moest gaan wijzigen. Namelijk deze van het totaal aantal stappen nodig voor 360° omwenteling en de helft hiervan om de draairichting te berekenen. Dit alles had natuurlijk als implicatie dat ik de ganse firmeware, 14 bladzijde assembler code, moest intikken in een assembler compiller om de wijzigingen aan te kunnen brengen. Door de slechte ervaring met het eerste project waarbij ik na 3 maanden proberen nog steeds geen werkende HEX file had gaf me dat ook geen goed gevoel. Maar er was geen alternatief. Bovendien was het ontcijferen van de bestaande waarde voor de 360° omwentelling en de halve waarde in het assembler programma ook al geen eenvoudige opdracht. Normaal staan deze waarde in hexadecimale waarde opgegeven maar niet in dit programma. Na de hulp te hebben ingeroepen van mijn kozijn, een krak in wiskunde en in assembler programmeren bleek later. Zijn we er toch uit geraakt. Na een week of twee zijn we er dan in geslaagd een goed werkende Hex file te maken en deze ook te flashen in de PIC. De stappenmotor werkte perfect van de eerste keer. Dit was een geweldige opluchting. Dit betekende gelijk dat het elektronische schema correct was en de firmeware naar behoren werkte.

Top

Behuizing:

Na alles grondig te hebben getest en het sturingsprogramma te hebben aangepast moest er enkel nog een behuizing gemaakt worden om het kompas in te steken en in de cockpit te kunnen ophangen. Want het kompas hang namelijk aan 3 elastieken centraal boven de radiostack. Deze ophangswijze dient om de invloed van trillingen en beweging op het kompas te minimaliseren. Anders werkt het kompas niet correct. De behuizing is gemaakt van inox plaat (niet magnetisch). We hebben hiervan een kubus geplooid die achteraan open is. Vooraan hebben we er een rechthoekige opening in gemaakt als kijkvenster en voorzien van een ronde schijf met dezelfde rechthoekige opening als in de behuizing. Deze ring stelt een ronde voor van het zogenaamde echte instrument.

Housing

Na het monteren van het instrument in de behuizing hebben we het zwaarte punt bepaald om de ophangingsringen te bevestigen zodat het instrument mooi recht blijft hangen en niet naar voor of achter held na de montage.

Nu ziet de cockpit er weer een stuk echter uit. Bovendien kunnen we nu ook weer een hogere graad van realisme inbouwen daar we nu ook kunnen gaan rekening houden met de magnetic deviation en een waarde meter hebben om het gyro kompas elke 15 minuten bij te stellen in level flight.

Top

< Vorige | Home | Artikelen | Volgende >

 

© Verley Jan 2007-2017