Разработка авионики⁠⁠

Создание чего то нового, это всегда одновременно и сложно и страшно интересно.

Даже когда какие то устройства разработаны, для создание похожих вещей, приходится иметь достаточное усердие и мотивацию.
Перед такой же проблемой столкнулся и я, когда недавно принялся за разработку авионики для легкого самолета.

Пока работы веду над прибором пространственного положения, дальше системы навигации, связи и контроля управления.

Не имея должных навыков в проектировании электронных плат и корпусов, пришлось освоить или повысить умея использования открытого ПО.

От идеи, перешел к практике, нарисовал схему, используя программу Kicad, решил использовать МК STM32 семейств F1 и F4.

В планах также попробовать для "математики" вычислений применить МК миландра - К1986ВЕ1QI, но это чуть позже.

Чтобы получить печатную плату, нужно изрядно попотеть над ее проектированием.

Даже если плата отладочная и будет меняться в процессе разработки и отладки.

Основное в авиаприборах это вес и габариты, при этом качество получаемой информации должны быть точными и не иметь задержек.

Если брать стандартные монтажные отверстия в приборных панелях, то это 57(2 1/4 ") мм и 80(3 1/8 ") мм.

Прибор монтируется "изнутри" приборки, в принципе за приборной панелью корпус может иметь любые габариты, но все же надо делать не очень большую и тяжелую штуковину.

Немаловажным фактором является питание от борт-сети, а это значения от 14 до 30 вольт DC.

Поэтому на плате прибора нужно предусмотреть размещение DC-DC преобразователя.

Traco Power отлично решение, я же смотрю в сторону российских производителей.

Основная задача прибора пространственного положения, или АГ(авиагоризонта), показывать собственно этот искусственный горизонт.

Для определения и ориентации необходимы датчики акселерометра и гироскопа и их размещение на плате.

Прибор будет "общаться" с другими системами по интерфейсам UART и CAN.

В планах использовать авиационную шину Arinc429, для работы с которой были получены образцы приемо-передатчиков у российского производителя.

Достаточно важный вопрос выбора дисплея, т.к. это основной источник получения визуальной информации от прибора.

Здесь важна яркость дисплея, и ее значения не менее 500 нит и углами обзора 12 часов.

Взаимодействие с дисплеем, или его интерфейс это SPI или 8080-parallel.

Выбор производителя дисплеев сводится к китайским, т.к. выбор там большой.

Размещение дисплея в небольшом пространстве корпуса, есть компромисс между размером дисплея, отверстием в приборной панели и вероятностью повредить дисплей при монтаже.

При проектировании и разводке печатной платы, больше внимания уделял схемотехнике, и расположению комплектующих на плате, трассировку выполнял в авто режиме, но все равно из-за плотности элементов, всегда приходилось 10% проводников разводить самостоятельно.

Но в целом autorouter экономит время, но есть особенности работы с ним.

Корпус моделировал во Fusion 360, оформил доступ для стартапов и пользуюсь без ограничений.

Программа при должном изучении даст фору платным решениям и имеющим похожие баги и неудобства в работе.

Корпус для прототипа модульный, с возможностью доработки и отладки.

Также сделаю вообще бескорпусный вариант, две платы - бутерброд, соединенный стойками.

Как многие знают, электронное устройство это не только печатные платы с компонентами в корпусе, это еще и программное обеспечение или программа.

И здесь тоже свои сложности и преграды, начиная с обучения работы с каким-то датчиком акселерометра, отладки его фильтрации и математики для просчета сырых данных.

Планируется работа с датчиками абсолютного давления, для определения скоростей и высот полета.

Диапазоны измеряемых разниц давлений, это прямая зависимость стоимость датчика давления.

Но такие датчики пока у нас не делаются, и приходится выбирать из недорогих импортных и тестировать.

Учитывая тот факт, что все делаешь в одиночку, это создает временные задержки в прототипировании и отладке.

Поэтому никогда не откажусь от помощи грамотных инженеров или людей, кому интересна данная тематика.

По ссылкам можно посмотреть модели в браузере, из программы моделирования.

Прибор в корпусе
https://a360.co/3KNv7wk
Без корпуса(prototype)
https://a360.co/3Gz6H7f

Ну и безделушка, сделанная "на коленке", пока печатаются корпуса прототипа и делаются печатные платы.