Подвижная платформа для авиасимулятора своими руками

Строительство кокпита самолета своими руками

Полёт на своем авиатренажере – удовольствие, которое многие пользователи авиасимуляторов считают вне своих сил. Среди основных причин – стоимость и необходимость больших временных затрат. Но есть и решение: в настоящее время на рынке имеется достаточное количество устройств «plug-and-play» и различных продуктов, которые могут помочь построить авиатренажер любых размеров. Вашему вниманию перевод статьи строителя авиационных тренажеров Хермана Ленферика об опыте самостоятельной постройки, где с одной стороны можно найти информацию об опыте создания тренажеров разной сложности, а с другой – ссылки на интересные ресурсы.

1. Концепция проекта

2. Компоненты авиатренажера (вторая статья)

• Компоненты авиатренажера
• На старт!
• Полезные ресурсы

С чего начать работу над проектом

С самого начала появления на рынке симулятора игры Microsoft Flight Simulator в 1982 году пользователи по всему миру начали создавать закрытые кокпиты, имитирующие кабины настоящих самолетов. Кокпиты становились сложнее и совершеннее с появлением новых версий популярного симулятора. В настоящее время в мире существует развитый рынок узлов и запчастей для самых разных авиатренажеров, а также группы и сообщества их строителей.

Подходы к строительству могут быть разными

Кокпит Lentosimulaattori на основе Cessna172

Подходы к созданию проектов кокпитов отличаются друг от друга в зависимости от их назначения и задумки. Некоторые энтузиасты стремятся к полному подобию тренажера и кабины самолета, как вариант, часто в качестве основы используется настоящая кабина. Вот примеры такого подхода: Project 727, F15 sim, Bell 206B, Lentosimulaattori.

Другие строители фокусируются на схожести внутреннего пространства кабины: Ian, ConnieSim, CessnaSim, 777 Blog, Hoddo, 747-400.

Некоторые создают кокпиты самолетов по оригинальным чертежам и из таких же материалов: SimHardware.

Многие строители делают тренажеры в развлекательных целях, и степени подобия не придается большой важности, лишь бы напоминало чем-то кабину: Beech 1900D, GLAHBC.

Тренажеры на подвижной платформе составляют отдельную группу тренажеров из-за особенностей внешнего вида: JimsPage.

Наконец, отдельная группа энтузиастов делает упор на простоту проекта: они просто приобретают по отдельности узлы и компонуют их вместе. А вот и примеры: B767 Cockpit, тренажер Фрэнка Бонда.

Выбор компоновки тренажера

В начале любого проекта необходимо составить план работ. В строительстве кокпита таким планом является выбор компоновки с указанием будущих устройств и блоков тренажера. Как всегда правильного ответа по поводу состава компоновки нет. В общих чертах состав зависит от ваших амбиций, технических знаний и их доступности, бюджета и свободного времени.
Обычно одного компьютера достаточно, но в комплексных тренажерах часто используются несколько, связанных друг с другом. Игра Microsoft Flight Simulator поставляется с открытым кодом с возможностью тонкой пользовательской настройки, как модели воздушного судна, так и внешних декораций полета. Наиболее продвинутые приложения позволяют настраивать летные характеристики вашего воздушного судна и даже создавать свою модель самолета. Также есть возможность создавать свою приборную панель и настраивать звуковые эффекты в кабине. Вообщем, что душа просит…

Самым важным компонентом авиасимулятора является приложение, позволяющее игре обмениваться данными с узлами управления для управления кокпитом и моделью судна в игре. До появления игры Flight Simulator X, основным способом такого обмена было приложение FSUIPC. После выхода обновления появилось приложение с официальной техподдержкой – SimConnect. Оно и решает вопрос обмена данными с игрой. Поэтому вовсе не обязательно писать свое собственное программное обеспечение для этих целей, достаточно использовать то, что есть. Если тренажер сделан на базе контроллера, поддерживаемого MFS, или на основе заводских комплектующих, то часто можно ограничиться редактированием конфигурационных файлов. Также можно воспользоваться программами – эмуляторами: Key2Mouse, Autohotkey. Эти программы позволяют переназначать команды с мышки, клавиатуры, а также с джойстика или контроллера на другие устройства.

В зависимости от ваших условий оборудование тренажера может состоять их разных переключателей, сигнальных лампочек, моторов для аналоговых приборов и даже целых летных компьютеров. С развитием проекта могут появляться новые устройства.

Одно из важных устройств интерфейса – эмулятор клавиатуры. Большинство команд MFS можно задать путем простого нажатия клавиши или их комбинации. Эмулятор клавиатуры позволяет легко и просто связать переключатели и тумблеры с набором команд на клавиатуре без применения специальных технических знаний. Примеры таких устройств можно найти здесь: KE72 Encoder Module, TCP-S2.

Также нужно будет использовать плату контроллеров для связи узлов управления с MFS. Например, с помощью такой платы можно задействовать сервомоторы и приводы приборов, также переключать тумблеры и включать лампочки. А вот и примеры таких плат: IO-Cards, Remote Mount Kits, SIM-board, M-Joy16. Обычно все подобные устройства поставляются с программным обеспечением, так что необходимости в программировании нет. Для таких сложных устройств, как бортовые компьютеры, более практичным является применение устройств ввода с вычислительными функциями. Для этого часто используются микроконтроллеры. Они организуют функцию ввода – вывода информации с устройства, не допуская перегрузки при простоте программирования основного компьютера. Примеры микроконтроллеров: BASIC Stamp. Для снижения стоимости и упрощения интерфейса многие используют вместо микроконтроллеров стандартные компьютеры и обычное программное обеспечение.

Чаще всего для строительства тренажера используют дерево, оргстекло и пластик (полиэстер и плексиглас). Система визуализации может состоять из нескольких мониторов или проектора. Кто-то ставит в тренажер настоящие приборы, другие изобретают свои. Что касается цифровых приборов (экранов), то существует целый спектр коммерческих, условно – бесплатных и бесплатных программ, которые могут взять на себя эту функцию. Узлы управления, такие как штурвалы, педали и ручки управления двигателями могут быть изготовлены самостоятельно или куплены у поставщика. Круг дополнительных устройств тренажера широк и может удовлетворить любые прихоти.

Пять вопросов для выбора типа авиатренажера

После того, как вы разобрались с компоновкой тренажера, пришло время сделать обзор Интернета в поисках подходящих технических решений. Для этого можно воспользоваться разделом «Полезные ресурсы». Вложение времени на этом этапе окупит себя: чем тщательнее сделан обзор, тем больше шансов найти оптимальное решение, конструирование также поощряется.

Для того чтобы определиться с типом тренажера задайте себе пять вопросов:

1. Какими навыками вы обладаете, и какой навык хотите развить?
   Можно использовать готовые компоненты тренажера, а можно разрабатывать их с нуля. Если используешь компоненты конкретного самолета, то в итоге он и получится. А если разрабатываешь что-то сам, то выбор узлов для копирования увеличивается и можно выбирать. Можно прокачать некоторые навыки программирования и улучшить уровень реализма модели воздушного судна. Творчество может быть во всем, вопрос в бюджете и во времени реализации проекта.
2. Какой лимит времени?
   Через какой промежуток времени вы хотите облетать первую версию вашего летного тренажера? Для собственного удовлетворения и повышения мотивации лучше идти небольшими шагами и иметь возможность летать на каждом из них в любой момент времени.
3. Жилищный вопрос.
   Кто-то строит тренажер в углу комнаты и вынужден делить жизненное пространство своего хобби с членами своей семьи. Другие имеют для строительства целую мастерскую. Доступное пространство поможет определиться с размерами тренажера, который можно построить и это будет влиять на другие факторы.
4. Уровень ваших амбиций
   Какого уровня реализма вы хотите достичь? Какой бюджет? Сколько компьютеров будет задействовано?
5. На каких воздушных судах вы собираетесь летать?
   Кто-то выбирает популярные самолеты большой и малой авиации. В таких случаях обычно есть в продаже готовые компоненты, а в MFS присутствуют модели этих воздушных судов. Если человек решил все делать самостоятельно, то выбор воздушного судна у него шире, но в любом случае лучше просмотреть список самолетов из популярных авиасимуляторов.

Подготовительная часть

Чем выше качество чертежей, тем лучше

Если проект заточен под конкретный самолет, то в первую очередь следует найти по нему техническую документацию, в том числе чертежи, и сделать фотографии кабины. Помочь могут следующие ресурсы: Ebay, Avsoft, eFlightManuals, EsscoAircraft, FlightManualsOnCD.

Также стоит просмотреть сообщества кокпитостроителей по конкретному самолету: A340 project (раздел файлы), B767 dimensions, B777 dimensions и 47 Simulator (раздел «картинки и файлы»).

В строительстве могут понадобиться программы для проектирования, бесплатные можно найти на FreeByte.

Приборная панель – лицо проекта, и оно должно быть красивым

В приборной панели установлены переключатели и приборы, и она всегда находится на виду.

При разработке приборной панели, в первую очередь следует определиться с планировкой панели. Если в планах кокпит настоящего самолета, то лучше всего найти оригинальные чертежи с техническими документами и узнать форму панели, места расположения на ней приборов, переключателей и их типы. Не стоит экономить здесь время: панель находится на переднем плане.

Техническая документация может дать некоторую информацию о схеме панели, однако, не всегда можно найти информацию о реальных её размерах. Как выход – поискать в дополнительных ресурсах Интернета, например, на Varxec и Pietila, либо задать вопрос продавцу компонентов приборной панели на Ebay, а размеры самой панели определить пересчетом.

Также можно купить готовые эскизы панелей в натуральную величину. Их можно найти у таких поставщиков, как Hispapanels, Flightdeck Solutions, Engravity.

Надписи на панель следует наносить с помощью специального оборудования, которое не всегда есть под рукой, в таком случае следует вместо гравировки панелей использовать самоклеющиеся наклейки. Например, надписи, сделанные 3M ScotchMark. Другой способ в использовании надписей напечатанных на бумаге, размещенных между двумя листами оргстекла.

Область, которая требует особого внимания – подсветка панели. Принцип такой, что надпись загорается, когда включается освещение панели. Это нельзя воспроизвести без применения профессионального оборудования и материалов. Однако, есть хорошие альтернативные подходы: F16Simulator, Biggles, Hans Krohn, и xFlight/F16.

Конструкция корпуса на любой вкус

Вариантов строительства кабины тренажера множество, а общее правило звучит так: чем больше корпус закрыт, тем выше уровень реализма. К другим важным критериям относятся: транспортирования без риска поломки, размеры с которыми тренажер может пройти через дверные проемы, удобство в эксплуатации и простота модернизации (поскольку может появиться желания сделать лучше). Если в конечном итоге вы намереваетесь установить всё на подвижную платформу, то ваша задача сделать каркас достаточно прочным.

Любые доступные материалы могут быть использованы для достижения нужных эффектов. Это может быть ДСП различной плотности, круглые гвозди в месте заклепок и многослойная разноцветная краска для создания эффекта потертости.

Также можно покупать детали настоящих самолетов. В этом могут помочь такие ресурсы как: BoneYard2U, Desert Air Spares, Scroggins Aviation, Warbird Parts, and Konfederate Klassiks.

Источник

Строим motion simulator из палок и синей изоленты

Обычно первый комментарий к статье про какую-то неведомую технологию выглядит так: «Вы бы перед тем как углубляться сначала рассказали что это и зачем нужно». Итак, сия чуднАя периферия призвана при игре в автомобильные симуляторы имитировать воздействие перегрузок на игрока. В данном случае это обеспечивается наклоном кресла по двум осям, следовательно получился симулятор движения с двумя степенями свободы.

Наглядная демонстрация:

Кусочек истории

Несколько лет назад увидел в Интернетах этот ролик. Захотелось построить что-то похожее. Рассудив, что такую конструкцию я не осилю, решил сделать просто качающееся кресло. Погуглил, оказалось Америку я не открыл и такие устройства бывают. Девайс, описанный в топике реализован по схеме racingseat, когда кресло закреплено на карданной передаче или её функциональном аналоге. Это уже вторая попытка реализации. Первой была схема joyrider, при которой кресло вращается на двух перпендикулярных осях в идеале пересекающихся в центре масс платформы. Также я исходил из того, что денег нет. Поэтому между хорошим, дешевым, плохим и дорогим пришлось выбирать хорошее и дешевое.

Комплектующие

Двигатель. Изучая тематические ресурсы на предмет выбора, так и не смог найти четкий ответ какой мощности двигатель нужен. В предыдущей версии я использовал двигатель от аккумуляторного шуруповерта, результат был не очень. Обычно для таких целей используют мотор-редукторы для стеклоочистителей автомобилей. Рекомендуют использовать узлы от автомобилей с большими лобовыми окнами (большие легковушки, автобусы, грузовые автомобили), поскольку электромоторы там мощнее. И даже несмотря на это симоводы обычно жалуются на малую мощность. Оценив бюджет я решил забить на рекомендации, смириться с малой мощностью и сделать дешево и сердито — прикупил два мотор-редуктора от Ланоса по $20 каждый. Двигатель маркирован как 30Ваттный. Я полагал пластиковая ведомая шестерня редуктора проживет недолго. К счастью я ошибся, спустя пол года использования не появилось даже люфта. Могу сказать, что по ощущениям мощности этих двигателей вполне достаточно. При желании можно поднять напряжение питания и получить еще немного динамики.

Карданная передача использована от карданного вала ВАЗ-2101.

$20
Блок питания 12В 350Вт заказан в Китае, поскольку в ATX’овом блоке питания чуть меньшей мощности срабатывала защита даже при работе одного двигателя. Думаю эту защиту при желании можно легко отключить, но не стал заморачиваться. Китайский же тянет оба двигателя не напрягаясь.

$30
Шарниры ball joint – шарниры, передающие усилие мотор-редукторов на кресло. Не знаю как этот шарнир называется по-русски. Возможно шаровой шарнир. Первая мысль была использовать рулевые наконечники от автомобиля. Купил, попробовал — оказались слишком тугие и громоздкие. Затем решил сколхозить самодельные — оказались слишком большими зазоры. В результате заказал в том же Китае по $3 за штуку. Забавно, что когда я пытался найти такие шарниры в оффлайн, в конторе, специализирующейся на продаже подшипников, надо мной малость посмеялись и сказали что такое найти невозможно.
Пара автоматических выключателей для защиты от КЗ.
Автомобильное кресло с неизвестной родословной, и совершенно точно нелегкой судьбой.
Метизы, железо, провода, всякие мелочи вроде вениляторов, ХЗ сколько.
Игровой контроллер aka Logitech G25, компьютер, монитор и остальное уже было в наличии.
Несколко фотографий для понимания механической части. Крепление карданного шарнира и двигателей с упомянутыми выше ball joint. Заодно можете посмеяться над над моими скилами сварщика и маляра:

Электроника.

Некоторые места в схемах были исправлены уже на текстолите, так что не рекомендую повторять. Рисуем платы, расчехляем лазерный утюг, тапок для съемки. Получаем следующее:

И упаковываем все в элегантный корпус:

Само собой не обошлось без косяков и в некоторых местах плату пришлось исправлять.

Необходимая для работы информация (задание положения двигателя) передается через переходник USB-Serial TTL на микросхеме cp2102 в контроллер. Контроллер реализован на МК atmega88 с минимальной обвязкой. Для удобства добавлен четырехразрядный семисегментный индикатор. Контроллер по сигналу обратной связи, датчиком которой выступает переменный резистор на оси мотор-редуктора, определяет фактическое положение двигателя и при необходимости вносит в него коррективы. В контроллере реализован пропорциональный регулятор. Прошивкой скорее всего не поделюсь, т. к. не люблю бэкапы. В драйверах двигателей реализован H-мост. Контроллер имеет возможность открыть любой из транзисторов моста, что в данном случае избыточно. Из-за этого пришлось городить логическую защиту от КЗ. Достаточно было бы передать из контроллера в драйвер сигналы направления и разрешения.

Рисуем остальные части совы Как то так все это выглядит если собрать вместе:

Софт для компьютера.

Для меня было откровением, что многие игры реализуют вывод телеметрии. Раньше я думал, что получить данные о физической модели игры можно только с помощью черной магии и метода научного тыка в память процесса. Оказывается нет, часто разработчики игр заморачиваются над выводом соответствующих данных через сокет. Отличное место чтобы изобрести еще один велосипед, а то я уже почти оправился от предыдущего. Но тут что-то пошлО не так и я решил посмотреть готовые варианты. А их есть как минимум два бесплатных:
X-Sim напичкана массой свистелок вроде возможности прикручивания плагинов, перехватывания состояния джойстиков, но сложна для старта. Список поддерживаемых игр.
SimTools относительно новая программа, значительно проще первой, но обладает меньшим функционалом. Для старта самое оно. Список поддерживаемых игр.
Обе программы допускают вывод необходимой информации через последовательный порт (в данном случае виртуальный). Поддерживаются практически все более-менее известные преимущественно автомобильные, но есть также и авиационные симуляторы.

Думаю в комплект к этому девайсу неплохо бы поиметь Oculus Rift. Только вероятно понадобится вторая версия, поскольку у первой гироскопы с ума сойдут.

Хочу извиниться перед теми, кто просмотрел все картинки, но так и не увидел синюю изоленту, и перед читателями, кто сюда дочитал, за пост вида КакНарисоватьСову.jpg. Изначально он не планировался, поэтому не вся информация о процессе изготовления сохранилась. Но по крайней мере статья расскажет о подобных устройствах тем, кто не задумывался об их существовании. Еще несколько видео с этой железкой есть в этом плейлисте.

Источник