Oświetlenie lotnicze modelu

[AndyCopter]

Temat zapewne wałkowany wielokrotnie, jednak po przejrzeniu najróżniejszych rozwiązań, nasuwają mi się dwa wnioski:

- rozwiązania to kompromisy, większość osób przyozdabia swoje modele jak choinki,

- ceny rozwiązań zbliżonych do realnych wymagań lotniczych, są abstrakcyjne.

 

Dlatego też, postanowiłem zrobić taki zestaw, który:

- zachowa zgodność z zasadniczymi wymogami norm lotniczych (czyli nie będzie budzić uśmiechu politowania),

- cenowo będzie akceptowalny,

- będzie zestawem rozwojowym.

 

Wśród wymogów zasadniczych co do oświetlenia, wyodrębniłem grupę:

- beacon (antykolizyjne),

- światła startu i kołowania,

- stroboskopy,

- światła pozycyjne,

- światła lądowania.

I jest to grupa, dla której każdy z zestawów opracowywanych, będzie posiadać.

 

Dodatkowo, zamierzam (w wersji rozwojowej), wyposażyć projektowane rozwiązanie w światła:

- logo, oświetlenie statecznika pionowego,

- oświetlenie pomocnicze skrzydeł,

- oświetlenie pomocnicze typu Taxi.

 

Celem jest także to, aby urządzenie nadawało się do montażu zarówno w samolocie jak i wirnikowcu (quadro i hexacopterze).

Dla samolotu, planowane rozmieszczenie świateł zewnętrznych

 

i coś o tym, kiedy i które światła włączać:

 

 

Poniżej krótkie kompendium bazujące na punkcie 3.2.3 Aneksu 2 ICAO o interesującym nas tytule:
"Światła, które powinny być zapalone na statkach powietrznych" - dodajmy w ruchu na lądzie (na wodzie obowiązują zapisy Załącznika Nr 1 - Światła zewnętrzne statku powietrznego do "Szczegółowych zasad dotyczących bezpieczeństwa eksploatacji statków powietrznych lotnictwa ogólnego i usługowego oraz obowiązków ich użytkowników" czyli Aneks 6 ICAO, część 2).

Uwaga: Za poruszający się statek powietrzny uważa się statek, który kołuje lub jest holowany albo jest czasowo zatrzymany podczas kołowania lub holowania.

W nocy na wszystkich statkach powietrznych:

a) poruszających się na polu ruchu naziemnego lotniska zapalone są światła nawigacyjne przeznaczone do wskazywania obserwatorowi względnego toru poruszającego się statku powietrznego, a inne światła nie są zapalone, jeżeli mogą być pomylone z tymi światłami,

znajdujących się na polu naziemnego ruchu lotniczego lotniska, z wyjątkiem stojących lub w inny sposób odpowiednio oświetlonych, zapalone są światła przeznaczone do oznaczenia krańcowych punktów konstrukcji,

Uwaga: Odpowiednio umieszczone światła nawigacyjne mogą również spełniać wymagania tego punktu.

c) poruszających się na polu naziemnego ruchu lotniczego lotniska zapalone są światła mające na celu zwrócenie uwagi na statek powietrzny, i

d) znajdujących się na polu ruchu naziemnego z pracującymi silnikami, zapalone są światła sygnalizujące ich pracę.

Uwaga: Czerwone światła antykolizyjne dostosowane do światła antykolizyjne przeznaczone do zwracania uwagi na statki powietrzne, mogą również spełniać wymagania punktów c) i d), pod warunkiem że nie spowodują oślepienia obserwatorów.

Niezależnie od pory doby:

Na wszystkich statkach powietrznych światła antykolizyjne powinny być w zapalone w locie jeśli statek powietrzny jest w nie wyposażony.

Na wszystkich statkach powietrznych włączone winny być następujące światła:

a) poruszających się na polu naziemnego ruchu lotniczego lotniska oraz wyposażonych w
światła antykolizyjne spełniające wymagania punktu c) powyżej, lub

na polu naziemnego ruchu lotniczego lotniska oraz wyposażonych w światła spełniające
wymagania punktu d) powyżej,

Pamiętajmy, że pilot ma prawo wyłączenia lub zmniejszenia intensywności wszystkich świateł błyskowych, stosowanych zgodnie z wymaganiami jeśli powodują one lub mogą powodować: poważne utrudnienia w wykonywaniu jego obowiązków lub oślepienie obserwatorów znajdujących się na zewnątrz.

Podsumowując:

Światła nawigacyjne: włączamy zawsze w nocy.

Światła obrysowe: włączmy w nocy gdy statek znajduje się na polu ruchu naziemnego jeśli nie utrudniają widzenia świateł pozycyjnych.

Czerwone błyskowe: niezależnie od pory doby gdy pracuje silnik.

Białe antykolizyjne gdy statek powietrzny znajduje się w locie, czyli z praktycznego punktu widzenia winny być włączone w chwili startu (lub wjeżdżając na RWY) ale tak aby nie oślepiać innych.

Piloci bardzo często włączają światła antykolizyjne w trakcie przecinania pasów startowych. Są wtedy lepiej widoczni przez inny ruch oraz są informacją dla kontrolera i innych o przecinaniu pasa (uważaj - jestem na drodze startowej).

Kreatywna, kulturalna dyskusja obnaża braki, pobudza do myślenia i a co najważniejsze wzbogaca nasza wiedzę.
Sławomir Kubiak

źródło: http://dlapilota.pl/ankiety/stroboskopowe-swiatla-antykolizyjne-wlaczam

[AndyCopter]

W pierwszej kolejności uproszczony układ sterowania oświetleniem Drona. Zaprojektowany i gotowy do działania dla 6-ciu linii sterowania oświetleniem i dwa wejścia, kanał z odbiornika do sterowania podwoziem i podłączenie do Ardupilot do złącza GPS. Użyte elementy SMD: układy IRF7341 oraz ATTiny45.

Waga 8 gram.

 

Pozostaje teraz oprogramować właściwą sekwencje błysków i zapalania oświetlenia.

 

 

[AndyCopter]

Oświetlenie dla Drona. Planuję sekwencje i sposób oświetlenia.

Poziom "świecenia" regulowany będzie wypełnieniem PWM.

 

 

 

 

Jakieś sugestie ?

[tomdraug]

Świetny pomysł - ile będzie kosztować kit lub gotowy układ?

Chętnie kupię.

[AndyCopter]

Koszt podzespołów modułu (bez LEDów) to ok. 10 zł Jest to na razie prototyp w wersji 1.0.

 

A teraz planowane rozmieszczenie oświetlenia dla Hexacopter'a.

 

[AndyCopter]

Podłączyłem układ pod Arduino aby sprawniej testować program. Od razu okazało się, że diody należało będzie starannie dobrać.

Testowane były:

LED 1W

LED 3W

LED 5W

2 rodzaje taśm "kolorowych"

 

Wnioski.

1. LED 1W (w czarnej oprawie z prawej strony na zdjęciu) są ciekawą alternatywą, jednakże są zbyt słabe.

2. LED 3W (w białej oprawie z lewej strony na zdjęciu) wydają się być doskonałe.

3. LED 5W (z metalowym radiatorem z prawej strony na zdjęciu) sprawdzą się świetnie jako oświetlenie do lądowania.

4. taśmy LED, i tu mam problem. Swojego czasu zakupiłem kilka kompletów w jednym ze sklepów modelarskich (nazwy nie ujawnię, wnioski wyciągniecie sami) okazało się jednak, że są to najzwyklejsze taśmy LED "ozdobne", jakie można zakupić w sklepach takich jak LM, Praktiker czy Castorama. Oczywiście w sklepach modelarskich, ich cena jest absurdalnie wysoka. Co do samych taśm LED jako oświetlenia modelu, moje zdanie to: kompletne nieporozumienie.

 

Tak więc, wybór padł na LED 3W, doskonała jakość światła i czas reakcji na sygnał PWM.

[AndyCopter]

Programowanie wstępne zakończone. W wersji 1.0 oświetlenia użyty mikroprocesor to ATTiny45. Program przygotowany został w środowisku Arduino.

 

Waga modułu 8 gram, natomiast z diodami 3W wraz z okablowaniem 25 gram.

Aktualnie moduł rozpoznaje 2 tryby:

1. włączenie zasilania, zapalają się:

- oświetlenie obrysowe (czerwone-lewe ramię, zielone-prawe ramię): ciągłe 25%

2. uzbrojenie silników, zapalają się:

- oświetlenie obrysowe (czerwone-lewe ramię, zielone-prawe ramię): ciągłe 25% oraz 2 błyski 40ms

- Beacon - antykolizyjne (czerwone-spód gimbala): 2 błyski 50ms i 40 ms

- nawigacyjne stroboskopowe (białe- lewe i prawe ramię): 2 błyski 40 ms

- ogonowe antykolizyjne (białe-tył gimbala): pojedynczy błysk 40 ms

 

Pierwsza próba oświetlenia w modelu:

https://www.youtube.com/watch?v=lXOZ0XM2GVY

Intensywność błysków jest tak duża, że musiałem wyłączyć stabilizację obrazu, bo nie dało się tego sfilmować z bliska.

 

Moduł podłączony jest do Ardupilot APM 2.6 do wyjścia A7 (uzbrajanie silników).

Zastanawiam się jeszcze nad wyborem diód do oświetlenie podwozia, dwie diody 5W są do tego celu rewelacyjne, jednakże pobór prądu jest ponad możliwości zastosowanych układów IRF7341(smd). Dlatego ten wątek z oświetleniem podwozia jeszcze przemyślę.

 

Moduł zostanie nieco przeprojektowany, aby mógł obsługiwać również inne procesory sterujące. Mam tu na myśli głównie oświetlenie dla modelu samolotu, gdzie będzie potrzebnych więcej wejść i wyjść układu do zapewnienia realistycznego oświetlenia. ATTiny ma ich tylko 5 łącznie ;-)

 

[AndyCopter]

Schemat dla wersji 1.0

 

 

Mikroprocesor jest na odrębnej płytce (foto wyżej, post #2) gdyż jest mi wygodniej zmieniać typy procesorów bez wylutowywania układu SMD. Zasilanie 5V dla ATTiny dostarczane jest poprzez złącze J1.

Złącze J1 podłączane jest do wyjścia A7 w APM 2.6

Do złącz J2-7, podłączane są bezpośrednio diody LED.

Złącze J8 podłączyć należy pod zasilanie z pakietu 2-4S.

Diody świateł obrysowych (Marker lights) oraz nawigacyjne stroboskopowe (Wing Strobe) podłączone zostały pod oddzielne tranzystory aby równomierniej rozłożyć obciążenie prądowe.

 

EDIT

rezystory SMD R1-R6 1k

rezystory SMD R7-R12 330R1W

[pawel4090]

No super kolego, pięknie to wygląda, nie mówiąc już jak będzie widać to wieczorem    , radość z latania jeszcze większa

Moje gratulację,

 

Pozdrawiam Paweł

[AndyCopter]

Na pytania, czy można zastosować ten moduł w samolocie bez Ardupilot APM 2.6, odpowiadam Tak.

Tryb 2-gi włączyć można na stałe (po włączeniu zasilania) zwierając zworki 1 i 3 w złączu J1, lub po modyfikacji oprogramowania w ATTiny można podłączyć złącze J1 pod dowolny kanał w odbiorniku i sterować załączaniem z aparatury.

 

EDIT

i widok z innego ujęcia

 

https://www.youtube.com/watch?v=p7iLgjAy32Y

[cebulator]

Wszystko fajnie ale czy zasilanie LEDów 3W przez rezystor to dobry pomysł?

O ile przy błyskach bym się tego nie obawiał ale przy światłach pozycyjnych?

Vcc to 12V?

[AndyCopter]

Wszystko fajnie ale czy zasilanie LEDów 3W przez rezystor to dobry pomysł?

O ile przy błyskach bym się tego nie obawiał ale przy światłach pozycyjnych?

Vcc to 12V?

Jeśli uważasz, że rezystor na wyjściu IRF7341 jest zbędny, pomiń go. Jednak jeśli przez przypadek tudzież inną nieuwagę zdarzy Ci się zrobić zwarcie na wyjściu, czekać Cię będzie wymiana układu smd (IRF7341 to podwójny tranzystor), a to do przyjemnych nie należy

 

EDIT

Światła pozycyjne (obrysowe) zasilane są w sposób ciągły impulsami PWM o wypełnienu 25% a po uzbrojeniu silników pojawiają się dodatkowo 2 impulsy o wypełnieniu 100% dla sygnału PWM.

VCC to zasilanie układu LED, można zasilać napięciem max. 55V, polecam jednak mniejszym ;-)

[AndyCopter]

EDIT

Układ składa się z pakietu 3S 12.1V, użyty w zestawie powyżej rezystor 330R1W i dioda 3W serii HPA8 oraz zwykły multimetr z ustawionym zakresem 200mA.

 

https://www.youtube.com/watch?v=oGHWwE85VFA&feature=youtu.be

i wg moich obliczeń, jest tak jak być miało

Jeśli Ktoś chciałby zanegować to, że jeszcze należy wliczyć oporność własną tranzystora, to podpowiadam, że wynosi 0.05 Ω

 

specyfikacja diody http://www.tme.eu/pl/Document/1addcc99bd38afe9e55595e3f914539b/HPA8b-44K3Yx.pdf%20%20I

i tranzystora http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7341.pdf

[pawel4090]

To ja czekam na gotowy produkt, a tu takie harce matematyczni-fizyczne i nie wiem co jeszcze.

Andrzeju, nie przejmuj się, buduj dalej, ja czekam na finał końcowy.

Marcinie, daj trochę odboju, co ? :    Na prawdę zrobić coś dla siebie, to dużo frajdy, a tym bardziej kolega chce się z nami podzielić.

Rozłóżmy tą polemikę na pw.,

 

Andrzeju wiesz ,że jestem pierwszy w kolejce

[AndyCopter]

To może w uzasadnieniu, dlaczego wybrałem właśnie takie podzespoły aby nie wdawać się w dalszą polemikę.

 

Układ w założeniu ma:
1. być bezpieczny w użytkowaniu (wliczając potencjalne problemy z elektroniką i błędy w montażu),
2. pobierać jak najmniejszą ilość prądu, przy zachowaniu największej luminancji (stąd też sterowanie sygnałem PWM zamiast ciągłego),
3. uzyskać minimalną wagę układu z diodami wliczając p.1 i p.2 a więc diody bez radiatorów (obecna waga modułu wraz z 6-cioma diodami i przewodami to 25 gram),
4. przy sterowaniu sygnałem PWM w postaci impulsów stroboskopowych o dość agresywnej charakterystyce (uwzględniając p.2), aby przewody nie ekranowane dla diod do długości 50cm, nie indukowały pasożytniczych napięć na przewodach sąsiednich, czyli innych podzespołów pracujących również z sygnałami PWM(!),
5. uwzględniając p.3, użyte tranzystory smd MOSFET nie posiadają radiatorów, a dla przyjętych wartości, temperatura ich pracy umożliwia założenie na całość układu, koszulki termokurczliwej (patrz p.1),
6. pomimo dostarczania 300mW mocy na diodę, użyte diody 3W, dostarczają większą luminancję przy zachowaniu p.2, niż diody 1W,
7. umożliwić zasilanie diod z pakietów 2S, 3S i 4S uwzględniając p.1-3.

 

Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby użyć tranzystorów IRF540 z radiatorami i diod 3-5W również wyposażonych w radiatory, rezystory 3-5W o mniejszej rezystancji a przewody użyć ekranowane - jak Kto woli. Jednakże warto uwzględnić to co powyżej :-)

 

Chwilowo moje dalsze prace nad układem stoją pod znakiem zapytania, a to z prozaicznej przyczyny: przeprowadzka. Dlatego jeśli Ktoś będzie chętny aby wyprodukować takie płytki w większej ilości w najbliższym czasie, służę dokumentacją układu jak i kodem programu, jak również namiarem na sklep w którym tanio można zamówić wszystkie podzespoły.
Do kontynuacji projektu wrócę nie wcześniej niż za 2-3 tygodnie.

[Dragon_X]

Witam, właśnie szukam metod zamontowania w modelu świateł pozycyjnych i trafiłem na ten watek. Czy jest gdzieś dostępny schemat lub najlepiej tez rozrysowana plytka itp? Czy jest możliwość podlaczeni tylko swiatel pozycyjnych? Czy zasilnie idzie z pakietu, z którego zasilane są Serwa i odbiornik czy wymaga osobnego zasilania?

[AndyCopter]

Witam, właśnie szukam metod zamontowania w modelu świateł pozycyjnych i trafiłem na ten watek. Czy jest gdzieś dostępny schemat lub najlepiej tez rozrysowana plytka itp? Czy jest możliwość podlaczeni tylko swiatel pozycyjnych? Czy zasilnie idzie z pakietu, z którego zasilane są Serwa i odbiornik czy wymaga osobnego zasilania?

 

Schemat prototypu jest tu http://pfmrc.eu/index.php?/topic/48170-oświetlenie-lotnicze-modelu/?p=518871

Układ przewidziany jest dla diod mocy o łącznym poborze prądu do 300mA. Polecam zasilanie bezpośrednio z pakietu. Jeśli użyjesz diod małej mocy (np. klasyczne 5mm), przy takiej ilości śmiało możesz pobrać zasilanie z regulatora. Jednakże jest spora różnica w jasności oświetlenia pomiędzy diodami 5mm małej mocy a diodami dużej mocy: dla typowych diod 5mm jest to ok 10000 mcd a dla użytych w zestawie 80 lm. Różnica w jasności jest więc dość spora.

[Dragon_X]

Układu chce użyć w spalinie i szybowcu. W obu mam pakiety 4,8-6V. Wystarczy?

[AndyCopter]

Tak, do zasilania w tym układzie wystarczy, jednak jasność może nie być szczególnie zadowalająca. układ został dopasowany pod charakterystykę użytych diod aby już przy napięciu 7V uzyskać zadowalający efekt na modelu widoczny w dzień. Dla tak niskich napięć jak piszesz, nie przeprowadzałem prób. Nie jest wykluczone, że należało by dobrać diody mocy o zupełnie innej charakterystyce napięcie/prąd/luminancja.

 

EDIT

(usunięto)

[Dragon_X]

Mógłbyś cos podpowiedzieć w tej kwestii ?