1. Introducción
2. Construcción del Instrumento
3. Conexión  de la placa de servos  (Sección desarrollada por Borja Perera)
4. Configuración Software
5. Funcionamiento con MSFS
6. Funcionamiento con X-Plane

Introducción

 Con la aparición del circuito para servomotores diseñado por Manuel Vélez para las IO-Cards ( http://www.opencockpits.com ), se nos abre un mundo nuevo para los constructores de cabinas, ya que nos permite poder hacer funcionar todos esos instrumentos analógicos que podemos encontrar en la cabina de un avión. Bien es cierto que en las cabinas actuales de aviones de última generación tipo Glass-Cockpit cada vez hay menos instrumentos analógicos, pero hay muchas otras cabinas que construir y siempre algún instrumento que hacer. Tal es el caso en el B737-NG o el A320, principales cabinas que se están fabricando, donde contamos con instrumentos como los de Stand-By: Indicador de Actitud, de Altitud, de IAS y RMI,  instrumentos con los cuales podríamos hacer cualquier vuelo en caso de que fallaran las pantallas del Glass-Cockpit, Indicador de Flaps y de presión de hidráulicos de frenos, Indicadores de aire acondicionado, de presurización de cabina, etc.

Este invierno del 2004 cayó en mis manos un par de indicadores de actitud reales descalibrados, así que me decidí a desmontarlos y modificarlos para hacerlos funcionar junto al Simulador.  Quiero agradecer a la Empresa Flight Training Europe de Jerez y a Manuel Represa por haberme facilitado estos instrumentos.

Antes de nada recordar que este instrumento esta basado en los principios de la rigidez en el espacio y la precesión de los giróscopos, para mantener un horizonte artificial fijo alrededor del cual se mueve el avión, tanto en alabeo como en profundidad. Para ello podemos encontrar instrumentos giroscópicos eléctricos o por succión de aire, como es el que vamos a utilizar en este ejemplo. Si deseas saber más sobre el funcionamiento de los giróscopos dentro del Indicador de Actitud visita los siguientes enlaces:

Giróscopo: http://www.ciencia-ficcion.com/glosario/g/giroscop.htm

Propiedades giroscópicas: http://inicia.es/de/vuelo/INS/INS22.html

Indicador de Actitud:  http://inicia.es/de/vuelo/INS/INS26.html

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    Construcción del Instrumento

A continuación vamos a ver que nos podemos encontrar en un instrumento real de este tipo para, con un poco de habilidad e ingenio, poder fabricar otro haciendo nosotros mismos las piezas.

Como nuestra cabina es estática, lo que debemos hacer entonces es lo contrario a lo que hace el instrumento real, o sea, en lugar de mantener el horizonte artificial del instrumento fijo mediante un giróscopo, vamos a darle movimiento a dicho horizonte mediante servomotores. 

Si quieres ver las imágenes con más detalle, no tienes más que pulsar sobre cada foto.

Una imagen del Indicador de Actitud u Horizonte Artificial que vamos a desmontar. Por delante y por detrás en la siguiente imagen.	El agujero que observamos en el centro corresponde al eje de la cuna del giróscopo y es por donde entra el aire que es extraído por la bomba de succión a través del agujero, que en la imagen esta en la esquina superior izquierda del instrumento.
Vamos a empezar quitando los tornillos traseros para quitar la tapa que lo cubre. Usamos un destornillador de precisión, ya que la mayoría de los tornillos son muy pequeños.	Mediante una llave Allen, desmontamos la carcasa central para dejarnos ver el eje con los rodamientos donde va montada la cuna del giróscopo. Podemos apreciar en el centro de la carcasa el filtro que protege al sistema de impurezas.
Aquí tenemos unas vistas laterales donde se aprecia la cuna del ...	... giróscopo y el mecanismo que actúa sobre el indicador de profundidad.
Seguimos desmontando el frontal del instrumento empezando por el panel que contiene el cristal de protección y desmontamos también la aguja indicadora del ángulo de alabeo.	Aspecto de todos los componentes que normalmente vemos en el horizonte artificial. Están en el orden en el que se han desmontado.
Una imagen más cercana del giróscopo montado todavía en su cuna.	Otra vista de los componentes que nos indican ...
... nuestra actitud de vuelo.	Y sólo no queda por desmontar la cuna del giróscopo y este montado en su interior.
Antes de desmontar el giróscopo, echémosle un vistazo por ambas caras. Podemos observar una serie de contrapesos y tornillos que sirven para calibrar el instrumento.	Se ha indicado con una línea roja el recorrido que hace el aire succionado, entrando por el eje de la cuna, que es hueco y recorriendo el interior de este, hueco también, hasta el eje del giróscopo, entrando dentro de él moviendo los alabes que hay en su interior.
Una vista más cercana del eje del giróscopo que mueve el indicador de profundidad. Decir que los alabes del giróscopo están en el interior y son los que giran, por lo que la pieza que vemos en la imagen no se mueve, sino que es la que se mantiene fija debido la rigidez en el espacio y la precesión de los alabes que giran en su interior.	Ya se ha empezado a desmontar el eje del giróscopo con el mecanismo que hace mover el indicador de profundidad. Este giróscopo hay que quitarlo para sustituirlo por un servomotor.
Una vez desmontado nos queda la cuna por un lado que reutilizaremos y el giróscopo por otro que desecharemos.	Aquí aparecen todas piezas que hemos desmontado y que ya no nos sirven. Se aprecian claramente los alabes del giróscopo por un agujero que es por donde entraba el aire que lo hacía girar dentro de la carcasa.
Empezamos la labor de rehacer nuestro Indicador de Actitud. Empezamos con la cuna del giróscopo donde vamos a montar un primer servo para controlar la actitud de vuelo en profundidad.	Para ello disponemos de un Servo, marca Hitec modelo HS-311. Éste viene acompañado de un kit con diferentes coronas a montar en su eje. Elegiremos la que más nos convenga para nuestros propósitos. En mi caso he usado una que forma una especie de cruz.
Detalle de la disposición del Servo y el resto de componentes que van a trasladar el movimiento del servo hasta el indicador de profundidad.	Un detalle más aproximado de dichos componentes. Nótese que excepto el servo y la corona, el resto de los componentes son los originales del instrumento, por lo que tan solo se va a sustituir el giróscopo por un servo.
Detalle del mecanismo que une el servo al indicador de profundidad ya montado.	Detalle del servo ya montado y unido al resto del mecanismo. El servo ha quedado fijado por medio de una brida de plástico.
Otro detalle de lo mismo	En el siguiente paso vamos a empezar a montar el resto de los componentes. Aquí la cuna ya esta dentro de la estructura del instrumento.
A continuación montamos el horizonte de referencia sobre el que ...	... se monta el horizonte movido por el servo.
Un detalle desde el lateral.	Y una aproximación al mecanismo en su posición de vuelo recto y nivelado.
Detalle de como queda el sistema en un descenso ...	... o es un ascenso.
Solo nos queda montar el indicador de grados de alabeo que será movido por el segundo servo que montemos más adelante.	A continuación vamos a darle un poco de luz a este instrumento. Para ello vamos a usar unas microbombillas de +12V
Aspecto una vez iluminado.
Una vez terminada la pare interior, nos queda montar un servo, que ira en el exterior, para hacer girar la cuna e indicarnos los grados de alabeo. En la imagen ya se ha unido el eje de la cuna a la corona que la unirá al servo.	Para ello disponemos en este caso de un servo marca Futaba modelo S3001.
Cogemos un trozo de baquelita o fibra de vidrio para montar el servo. También podemos usar una plancha de aluminio, de madera, metacrilato, etc. Practicamos unos agujeros donde montar mediante tornillos la placa al instrumento.	Un detalle de la placa montada en el instrumento.
A continuación desmontamos la placa y con las medidas tomadas practicamos un hueco donde montar el servo y un agujero para pasar los cables.	Aspecto de todo montado en su sitio y los cables del Servo interior saliendo por el agujero.
Otra imagen de lo msimo.	Ya sólo nos queda comprobar y en su caso modificar el conector del servo.  Es importante esto pues no todos los servos tienen los conectores en la misma disposición, así que habrá que prestar atención a los cables de +5V, Ground y Control.
Una vez terminado de montar todo, este es el aspecto que presenta. Ya solo queda conectar los servos a la placa de Servos y probar si funciona. Si deseas ver algunos videos del resultado final, puedes pasarte por: http://www.micabinadevuelo.com/Videos/Servos_3_L.wmv http://www.micabinadevuelo.com/Videos/Servo_0001.wmv http://www.micabinadevuelo.com/Videos/Attitude_Indicator_L.zip

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Conexión  de la placa de servos       (Sección desarrollada por Borja Perera)

Tenemos dos opciones, hacer nuestro propio PCB o adquirirlo ya montado de la pagina de Opencockpits. Si somos partidarios de hacer el PCB nosotros mismos, en la web de opencockpits tenemos toda la información para hacerlo. Si preferimos adquirirla ya montada, solo tenemos que seguir las indicaciones que a continuación nos da nuestro amigo Borja Perera. Comentar que en esta placa de servos, cada uno de ellos consume 8 salidas contiguas de la Master, por lo que con una Master podemos hacer funcionar hasta 4 servos.

Para conectar el primer servo, utilizaremos las 10 conexiones inferiores del dibujo superior. De estas 10 conexiones, la numero 1, no se conecta, y en la numero 2 tendremos que poner el GND de las salidas, ya que con esto juntaremos todas las masas para evitar ruidos e interferencias. Las 8 siguientes conexiones son donde irán conectadas las 8 salidas consecutivas de la master. Ahora que ya tenemos conectada la Placa Master a la Placa Servos, lo que haremos es conectar el Servo 1 a la Placa Servos. Para que el SERVO 1 funcione, utilizaremos las tres conexiones de arriba a la izquierda de la foto. Conectaremos dicho servo tal y como pone el esquema (En el color amarillo del conector del medio, aunque no se aprecia claramente, pone Control servo, que suele ser el cable amarillo del servo). 

Si queremos conectar un segundo servo a la Placa Servos, seguiremos los mismos pasos pero con las 8 conexiones de la derecha de la foto y con las 3 conexiones de arriba, donde pone servo 2.

 Ahora que esta todo conectado, solo falta darle corriente a la placa. Utilizaremos una fuente de alimentación que vaya entre 4,5V y 5V, ya que el voltaje optimo es 4,8V. El conector, es el del medio a la izquierda del dibujo, donde se aprecia claramente cual es el Positivo y la Masa.

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    Configuración Software

Para empezar comentar que para la configuración vamos a utilizar los programas de las IOCards en el siguiente orden:

Así pues, empezamos con el programa controlador para comprobar que lo que hemos hecho hasta ahora funciona y para averiguar los limites de nuestros servos. Una vez arrancado pulsamos Start y activamos la casilla Servo Control. En mi caso los servos están conectados  a las salidas 11 a 18 para controlar la profundidad o Pitch y de la 19 a 26  para el servo del alabeo o Bank.  Así que ponemos en la casilla First Output la primera salida a la que esta conectado el servo y en Value un valor de entre 0 a 255, que tiene de recorrido el servo.  Buscamos en primer lugar el punto central de ambos servos, que en mi caso son 145 para el servo-1 y 131 para el servo-2:

A continuación buscamos los limites máximos y mínimos del instrumento, en este caso 90º de ángulo de alabeo y 60º de profundidad, que corresponden a los limites de este instrumento una vez modificado. Anotamos los valores y continuamos con la siguiente aplicación.

Con los datos apuntados, nos pasamos al programa configurador. Empezamos definiendo dos variables S_PITCH y S_BANK, asignamos dos direcciones de IOCGauges definidas como #2 y #3 y asociamos la función PITCH y BANK a cada una:

En la solapa de Funciones definimos las mismas con los siguientes valores:  

Por último definimos los servos en la solapa MOTORS-S con los datos obtenidos del programa controlador: 

 Una vez hecho esto, guardamos el archivo y ya estamos listos para terminar de calibrar nuestro indicador de actitud y probarlo con nuestro simulador favorito

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    Funcionamiento con MSFS

Para terminar, sólo nos falta bajar de www.opencocpits.com el archivo IOCGauges, seguir las instrucciones de instalación y abrir el archivo IOCGauges.ini donde  ajustamos los datos que corresponden a los ángulos máximos de pitch y bank. Aquí tienes una captura del mio:

Abrimos el iocard.ini comprobando los siguientes parametros:

Finalmente ejecutamos el simulador y cargamos los programas: 

Comprobando en ambos que han conectado con el FS y entre si mediante el protocolo IOCP. Se da por hecho que el FSUIPC esta instalado en la carpeta modules del FS.

Para terminar de calibrar haremos un vuelo comprobando que tanto nuestro instrumento como el del avión coinciden. Si no es así, podemos ir variando los valores máximos y mínimos en el programa configurador o en el archivo IOCGauges.ini y así afinar la indicación de nuestro instumento.

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    Funcionamiento con X_Plane

Para este simulador no necesitamos el FSUIPC ni el IOCGauges. Aquí el control de los instrumentos analógicos va incluido en el XPLUICP, librería desarrollada por Alberto Beaterio y que sustituye al FSUIPC del FS. Para obtener más información sobre esta librería, así como la librería propiamente dicha, puede descargarse de www.opencockpits.com o pinchando directamente a continuación:  XPLUIPC Ver. 1.1 Release 1

Para terminar, una vez bajado e instalado el XPLUIPC, sólo nos falta ajustar los datos que corresponden a los ángulos máximos de pitch y bank del archivo XPLUIPC.ini. Aquí tienes una captura del mio:

Abrimos el iocard.ini comprobando los siguientes parametros:

Finalmente ejecutamos el simulador y cargamos el programa: 

Donde comprobamos que el FSUIPC esta desactivado y el IOCP activado.

Luego, desde el X_Plane, podemos comprobar la conexión de la siguiente manera: 

Comprobando en ambos que han conectado con el FS y entre si mediante el protocolo IOCP.

Para terminar de calibrar haremos un vuelo comprobando que tanto nuestro instrumento como el del avión coinciden. Si no es así, podemos ir variando los valores máximos y mínimos en el programa configurador o en el archivo XPLUIPC.ini y así afinar la indicación de nuestro instumento.

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Por último, agradecer al resto del grupo de desarrolladores de indicadores analógicos compuesto por Fernando Brea, Borja Perera, David Pousada y Manuel Vélez  por la ayuda prestada para la construcción de dichos indicadores así como el apoyo de los desarrolladores del software que hace que todo esto funcione: Alberto Beaterio y Manuel Vélez.

    Enlaces a otras paginas relacionadas con la construcción de instrumentos analógicos.