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ELECTRONICA MECANICA Y CONTROL, S.A. www.REALSIMULATOR.com.

Guía de uso e instalación de los

sensores de fuerza para mandos

de vuelo “FSSB” R1 y R2

D E P A R T A M E N T O D E S I M U L A C I O N

Guía de uso e instalación del Force Sensor Stick Base “FSSB” Sensores de Fuerza para la Base de la empuñadura

del mando de vuelo principal.

Revision 1.0… Madrid 3-Marzo-2004

EMYCSA REALSIMULATOR ™ Avda. Manoteras, 22, Nave 42

28050 Madrid - SPAIN Teléfono (+34) 91-383-83-25 •Fax (+34) 91-383-83-31

WEB – www.emycsa.es www.realsimulator.com

http://www.emycsa.es/

http://www.realsimulator.com/

Tabla de contenidoEn que consiste Realsimulator 1 Que es: 2 Mando de vuelo. 3 Realsimulator FSSB system 5 Elementos de Medida de Fuerza 6 Electrónica de medida, calibración y

ajuste. 6

Ajuste o compensación por montaje. 7 Selección del grado de dureza. 9 Instalación. 11 * Características comunes R1 R2: 18 * R1. 18 * R2. 18

Capitulo

0 F O R C E S E N S O R S T I C K B A S E F S S B R 1 R 2 P A T . P 2 0 0 4 0 0 5 0 9

Prologo El objeto de este capitulo es la descripción de la mejora FSSB

tanto en la versión R1 como la R2 para su presentación pormenorizada en los siguientes capítulos.

BIENVENIDO Y GRACIAS POR COMPRAR EL “FSSB”. EL MEJOR SISTEMA

DE MEDIDA DE FUERZA PARA MANDOS DE VUELO DISPONIBLE EN EL MERCADO DE USO DOMESTICO. TÓMATE UNOS MINUTOS PARA LEER ESTAS INSTRUCCIONES Y DESCUBRIR CÓMO SACAR EL MÁXIMO PARTIDO DE TU FSSB.

En que consiste Realsimulator

Tu FSSB es parte del proyecto Real Simulator. El proyecto RS incluye todos los elementos necesarios para construir una cabina realista en metal del F-16 en su modalidad Block 50/52 y utilizarla con simuladores de vuelo de combate ultra realistas. Los elementos que forman Realsimulator y que ya están disponibles para su venta son:

1. PRS (pedales de vuelo)

2. Entry Level cockpit

3. Asiento ACESII

4. Sistema modular de conexión al PC del RS/ CCD Cockpit Control Device

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5. ICP

6. MFDs

7. Indexer lights

En desarrollo se encuentra en estos momentos los paneles laterales y los instrumentos frontales, así como los mandos de vuelo para la cabina, que se presentaran en publico junto a la estructura completa a lo largo de este año 2004

Que es:

El “FSSB” es un sistema de medida de fuerza desarrollado utilizando el estado del arte de la industria aeronáutica actual. Su diseño se fijo para poder ser usado como mejora en el actual Joystick COUGAR que para nosotros representa el mejor mando de vuelo actualmente en el mercado, y cuyo grip utilizaremos para nuestra versión de cabina. Con esta mejora, conseguiras las siguientes ventajas:

• Alargaras la vida de tu Cougar al eliminar los potenciómetros,

• Mejoraras la precisión y la capacidad de control sobre tu simulador. Pues se eliminar todas las holguras al no existir ninguna parte en movimiento.

• Mejoraras la adaptabilidad a tu tipo de vuelo, el FSSB dispone de 4 niveles de sensibilidad ajustables independientes para cada eje, pudiendo ajustar la dureza a tu exacto tipo de vuelo

Tu nuevo FSSB se compone de tres elementos:

• Mecánica de anclaje al Stick

• Elementos de medida de fuerza.

• Electrónica de medida, calibración y ajuste.

En el siguiente capitulo se explicaran con detalle cada uno de estos elementos.

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Capítulo


Porque se necesita el FSSB En este capitulo intentamos explicarte porque el F-16

tiene este tipo de mando de vuelo sus ventajas y como RS a preparado el FSSB para que sea perfecto para ti.

Mando de vuelo.

Como todos hemos experimentado tanto en vuelo real como simulado, el avión tiene tres movimientos fundamentales y que utilizaremos su denominación inglesa por ser la mas conocida, esto movimientos que podéis apreciar gráficamente en la imagen inferior son Pitch Bank or Roll y Yaw, el movimiento Yaw se realiza con el timos de cola, mediante el empleo de los pedales y los movimientos de Pitch y Bank se realizan mediante el empleo del Stick.

Históricamente el Stick era una palanca que se encontraba entre la piernas del piloto y que transmitía los movimientos de la palanca a las superficies de mando del avión, esto se realizaba bien a través de cable o de ingeniosos sistemas de palanca, posteriormente se emplearon sistemas hidráulicos y eléctricos servo asistidos que minimizaban la fuerza a utilizar, pensad la fuerza que los primeros pilotos debían utilizar para poder mover las superficies de mando, debían ser tan enormes que ya nuestros abuelos ingeniaron sistemas asistidos para que parte del aire que envolvía al avión ayudara a mover estas superficies.

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A partir del momento en que el piloto no tenia que realizar un enorme esfuerzo para mover la palanca de vuelo, perdió sentido el tener el stick entre las piernas, pero los pilotos acostumbrados a usar el stick en esta posición utilizaron argumentos dispares para mantener tan antiergonomica posición, lo importante es que con los actuales sistemas de vuelo mediante control electrónico, se decidieron a modificar la posición de estos stick de vuelo y en nuestro F-16 de coloco en una ergonomica posición en el panel derecho, y se doto al stick de un sistema de medida de fuerza, empleando los sensores que los ingenieros de aquella época consideraron oportunos para medir las pequeñas deflexiones que se producían en la palanca debido a la aplicación de la fuerza por el piloto.

Al utilizar un sistema de medida de fuerza se eliminaron todas las posibles holguras y errores mecánicos que producen por un lado imprecisión y por otro una fuente de problemas de mantenimiento. Y además se consigue utilizar un nuevo sentido por el piloto, la sensibilidad a la presión o fuerza en las manos.

En los sistemas convencionales de control se utiliza para controlar el avión un palanca que movemos para de esta manera mover las superficies de vuelo, estos movimientos son grandes, involucran gran cantidad de reenvios y finalmente tienen holguras (las puedes apreciar seguramente en el volante de tu coche) estas holguras se intentar minimizar, pero con un sistema de medida de fuerza no solo disminuyen sino que desaparecen.

En los sistemas convencionales, el piloto tiene que realizar amplios movimientos, obtener los resultados de estos movimientos en sus ojos y oídos y ajustar el movimiento de la palanca para obtener el resultado deseado. Con un sistema de fuerza podemos utilizar además unos cuantos millones de sensores de presión que tenemos en nuestras manos y controlar con gran precisión los movimientos de nuestro avión, así como modificar estos movimientos con una velocidad imposible de conseguir en un movimiento amplio en una palanca.

Como resumen utilizar palanca con sensor de fuerza nos da:

• Mas durabilidad y fiabilidad

• Mas precisión y velocidad


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Realsimulator FSSB system Tras reconocer la importancia de usar un mando de vuelo con sensores de fuerza, el equipo de diseño de Realsimulator comenzó en 2003 el desarrollo de una mejora para el Cougar que le permitiera obtener las ventajas de utilizar este tipo de sensores.

Para ello utilizaron los conocimientos de la empresa madre EMYCSA y sus desarrollos realizados para la industria militar y civil Europea, así como su colaboración con NASA en el desarrollo de los sensores de capa limite de agua para estudiar la deformación de los perfiles de los aviones cuando son sometidos a grandes cargas de agua.

Junto al conocimiento de la empresa madre se obtuvo también la colaboración del líder Europeo en fabricación de sensores para la Industria Aeroespacial Europea para la obtención del acero que se utilizaría para los sensores a si como el tratamiento térmico necesario.

Tras todo esto se obtuvo como resultado el FSSB que se encuentra en estos momentos en tus manos, tanto si tienes un R1 como un R2 tienes la mejor relación calidad precio posible en el mercado, se esta preparando una versión R3 para propósitos aeronáuticos, pero con el corazón el la mano, te podemos decir que la versión R1 es lo mejor que existe en el mercado y durante los primeros 10 años no se podrá distinguir de la versión R2, la R2 utiliza sensores mejorados, que aseguran fiabilidad extendida de x10 y la versión R3 solo estará justificada su utilización por la industria aeroespacial, donde 16 bits de precisión no son suficientes.

Los elementos que componen el FSSB como se indico anteriormente son:

• Mecánica de anclaje al Stick

• Elementos de medida de fuerza.

• Electrónica de medida, calibración y ajuste.


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Mecánica de anclaje al Stick.

Es la pieza zincada en verde con protección Standard militar que puedes ver en la fotografía, en su interior se encuentra el conector minidin 5 que conecta eléctricamente el stick con la electrónica del Cougar, en la parte superior dispone de una gran rosca donde se fijara el stick mediante la tuerca gris y en la parte inferior dispone de la salida de cable para conectar a la placa, de una protusión circular de centrado y de cuatro taladros roscado M4 para la fijación al sistema de medida. Esta pieza esta fabricada para soportar las fuerzas que se aplicaran sobre ella y transmitirlos a los sensores de fuerza.

Elementos de Medida de Fuerza Se encuentran solidarios a la placa circular de

acero que forma el sensor, esta placa tiene en sus características mecánicas gran parte de la responsabilidad de la calidad del equipo, esta fabricada con acero especial para instrumentación y posteriormente tratada térmicamente para que cumpla su función, los elementos transductores de fuerza están unidos a la placa de electrónica mediante hilos de aleación de plata que transmiten las señales eléctrica para su tratamiento y envió a la placa principal del Cougar. Los elementos de medida no disponen de ninguna pieza móvil que pueda deteriorarse o necesite un periódico mantenimiento o ajuste, por lo que podemos olvidarnos de ella durante muchos años.

Electrónica de medida, calibración y ajuste. Esta placa electrónica ha sido diseñada y

fabricada siguiendo los mas altos estándares de fabricación civil. Realizada en configuración mixta SMD y True Hole, se encarga de la amplificación y ecualizaron de las señales de fuerza así como del ajuste de compensación debido a las pequeñas diferencias en la fabricación de la caja del Cougar donde se apoya, dispone además de dos microinterruptores para la selección de la dureza o sensibilidad independiente para cada uno de los ejes.


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Ajuste y selección de dureza.

Capitulo

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El objeto de este capitulo es explicar como realizar el ajuste por errores en la caja del Cougar y al selección de la dureza.

Ajuste o compensación por montaje.

El sistema de medida dispone de un

sistema basculante para absorber los pequeños errores de planicidad en los cuatro puntos de anclaje a la caja del Cougar. Pero aunque minimizado el efecto gracias al diseño del FSSB es imposible eliminarlo por completo en cualquier tipo de cada y situación, por esto se ha dotado a la electrónica del FSSB de dos potenciómetros multivuelta de precisión para su ajuste de cero.

Antes de explicar el método de ajuste que aunque es muy sencillo hay que hacerlo, creemos que es conveniente que sepas por que lo tienes que hacer.

Como podrás comprobar en el proceso de montaje, el FSSB se ancla al la base del Cougar mediante cuatro tornillo M3, estos tornillo crean una unión fija entre la base del Cougar y el FSSB, el FSSB esta fabricado mediante procesos que garantizan la planitud del elemento sensor, pero el Cougar esta fabricado en un aleación de bajo punto de fusión e inyectado para minimizar los costes y no puede garantizar que los cuatro puntos de M3 donde se fijara el FSSB pertenezcan al mismo plano, por lo que con casi toda seguridad se introducirán deformaciones en el FSSB al atornillarlo a la base. Esta deformación será sentida por los sensores y le dirán a la electrónica que “alguien” esta introduciendo una fuerza en el sistema, ese “alguien” son los cuatro tornillos M3, para compensar o anular esta fuerza residual, se utilizan los potenciómetros PY1 y PX1


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Para realizar el ajuste primero montaremos completamente el FSSB y antes de cerrar la tapa del Cougar enchufaremos este al ordenador y abriremos el CCP (Cougar Control Panel)

e iremos a calibración manual

Ya en calibración manual pulsaremos next para llegar a el punto 2 “eje Y”

Ahora moveremos el potenciómetro PY1 girando su tornillo de ajuste a izquierda o derecha hasta que podamos leer el un numero entre 325 y 330 (el centro mas o menos)


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Ahora debemos hacer lo mismo para el eje X

Tras hacer este ajuste manual, desenchufaremos el cable de USB del HOTAS y lo volveremos a enchufar, arrancaremos FOXY y podremos ver como ha quedado de centrado nuestro Stick así como también podremos comprobar la sensibilidad.

Selección del grado de dureza.

Durante la fase final del desarrollo de los últimos prototipos y debido a la gran diferencia que existe entre la fuerza que hay que aplicar para encontrarse cómodo volando en un escritorio y la tremenda fuerza necesaria para realizar el vuelo realista, se tomo la determinación de hacer la dureza seleccionable por el usuario, la verdad es que seria una pena y una enorme decepción para nuestros compradores y amigos comprobar en su casa que el FSSB que con


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tanta ilusión estaban esperando era demasiado duro o demasiado blando para su gusto, por lo que debido a la gran estabilidad que demostraron todos los equipos Beta en la medida en rangos bajos, se pudo mejorar la electrónica y hacerla con un selector de dureza mediante microinterruptores, Los nombre de estos microinterruptores en la placa son SWY y SWX

En cada uno de ellos se han grabado las leyendas 25-17 a la izquierda y 6-8 a la

derecha, si el micro interruptor esta puesto en ON (derecha) disminuye la fuerza y si se pone a la izquierda aumenta la fuerza. Como guía orientativa podemos establecer el siguiente criterio de ajuste aproximado.

1 2 Fuerza Lb ON ON 6 OFF ON 8 ON OFF 10 OFF OFF 21

Este ajuste además se puede hacer de manera indendiente para el eje X e Y por lo que podremos ajustar el mando de vuelo casi a nuestro gusto personal.

Capitulo


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Instalación.

Este capitulo describe paso a paso el montaje del FSSB en versión R1 y R2.

Instalación.

Esta es la guía de instalación paso a paso del FSSB en un COUGAR. Desconecta tu COUGAR del ordenador y trasládate con el a una mesa amplia que te permita trabajar con comodidad, porque a continuación te vamos a indicar con todo tipo de detalle como desmontar completamente el joystick antes de que puedas montar tu FSSB. Para llevar a cabo la instalación del FSSB necesitaras las siguientes herramientas:

- Llave plana de 7 - Destornillador philips PH1 - Llave de tubo de 5 - Llaves torx de 10 y 20 - Llave allen de 4 mm.

Lo primero será retirar el stick, para ello desenrosca la tuerca de plástico gris que une el stick a la base. Seguidamente retiraremos la tapa inferior de la base, para ello la voltearemos y utilizando el destornillador philips (PH1) desenroscaremos los cuatro tornillos.


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A continuación con la ayuda de una llave de tubo de 5 retiraremos las 4 “torretas” que unen los conectores de la placa electrónica de control a la base. Seguidamente retiraremos los cuatro tornillos philips que unen la placa electrónica a la base.

Es importante prestar atención al cable de USB ya que existen 2 modelos, uno con terminal de masa y otro sin ella. Si nuestro equipo la tiene debemos fijarnos en como esta hecho el montaje para después poder restaurarlo. Una vez retirados los cuatro tornillos levantaremos la placa con cuidado y desconectaremos los 3 conectores blancos que corresponden a los potenciómetros de los ejes X e Y, y al conector del stick.

La desconexión del conector marrón es opcional ya que este puede permanecer conectado a la placa.


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A continuación vamos a retirar el fuelle de goma que rodea el conector del stick de la base, para lo cual extraeremos los cuatro tornillos philips que unen la arandela metálica a la base. Es importante no perder ninguno de estos tornillos porque estos cuatro tornillos se reutilizarán después en la fijación del FSSB a la base. Seguidamente tomaremos el conjunto formado por la arandela y el fuelle de goma y lo extraeremos por la parte superior.

Seguidamente retiraremos los 8 tornillos de M5 negros que unen el sistema de medida potenciométrico a la base utilizando para ello la llave torx de 10. Hemos detectado que en algunos equipos no sólo viene sellada la tuerca a la base, con lo cual el desmontaje es fácil, sino que también han puesto sellante en los tornillos con lo cual la extracción es algo mas tediosa y es necesaria la utilización de una llave plana de 7 para sujetar la tuerca mientras giramos el tornillo.

Una vez retirados los tornillos extraeremos los soportes de los dos sensores potenciométricos hasta quedarnos únicamente con el conector del stick y la cruceta que lleva unida.


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Seguidamente extraeremos el conjunto tal y como podemos ver en la ilustración, aprovechando la diagonal del hueco de la base para sacar la parte roscada del conector del stick. Este hueco esta muy ajustado por lo que será preciso presionar un poco para que este salga.

Bien, si hemos llegado hasta aquí tendremos la mesa con un despliegue de elementos similar al de la foto. Ahora podremos apartar los elementos que no volveremos a utilizar, ya que para la fase de montaje del FSSB solo necesitaremos los siguientes elementos:

- Herramienta - Stick, base y tapa de la base. - Tornillos de fijación de la tapa - Tornillos de fijación de placa electrónica a base.

Ahora con la mesa limpia de elementos innecesarios podemos sacar y abrir con total tranquilidad nuestro FSSB. En su interior encontraremos tres elementos:

- El conjunto sensor de fuerza. - Placa identificativa del modelo adquirido. - Bolsa con 8 tornillos de M5 y sus respectivas tuercas.


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Tal y como vemos en la foto podemos utilizar la caja del FSSB para guardar los elementos que hemos desmontado y que ya no son útiles. Tanto en la caja como en la chapa identificativa podemos comprobar que el modelo que nos han suministrado se corresponde con el solicitado.

A continuación seleccionaremos mediante el dipswitch el rango de fuerza, desplazando los switches de personalización hacia la izquierda para seccionar una fuerza de actuación en el rango de 25-17 lb. o a la derecha para seleccionar el rango de 6-8 libras. También podemos optar por rangos intermedios. Seguidamente repetiremos el mismo proceso de selección para el eje X.

Es muy aconsejable disponer de un líquido sellador para aplicarlo a los tornillos que utilizaremos en la fase de montaje y asi evitar que estos se puedan aflojar. Nosotros recomendamos Loctite 243 o similar. Comenzaremos con el montaje de la placa identificativa. Para ello situaremos la placa sobre la base tal y como podemos ver en la imagen e introduciremos los tornillos.

Cada tornillo que metamos le aplicaremos una gota de sellador y le pondremos su tuerca correspondiente. Una vez que estén colocados todos los tornillos con sus tuercas recurriremos a la llave allen y a la llave plana de 7 para apretarlos. En esta foto podemos ver el estado en el que quedara nuestra base.


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Ahora vamos a necesitar los 4 tornillos de M3 que retiramos en la fase de desmontaje para montar el sensor en la base. Ahora con la base boca arriba vamos a montar el sensor. Para ello alinearemos el sensor tal y como vemos en la imagen, es decir, con la flecha del elemento sensor apuntando a los huecos de los conectores de la base y lo desplazaremos hasta centrarlo en la base haciendo coincidir los cuatro taladros exteriores que tiene el sensor con los que hay roscados en la base. Seguidamente aplicaremos una gotita de sellador a cada tornillo y lo montaremos sin llegar a apretarlo. Una vez premontados los cuatro tornillos, apretaremos hasta dejarlos definitivos.

En la imagen anexa podemos apreciar el estado del conjunto hasta este momento.

Pondremos la base boca arriba y conectaremos a la placa electrónica del COUGAR el conector del stick y los dos conectores correspondientes a los ejes X e Y. Situaremos la placa sobre la base y premontaremos uno de los tornillos mas alejados de los conectores (para trabajar mas cómodamente) y seguidamente montaremos las torretas de los conectores, tal y como vemos en la imagen. Seguidamente montaremos los otros tres tornillos de fijación de la placa a la base.


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Ahora y antes de montar la tapa deberás conectar el COUGAR al ordenador para ajustarlo, tal y como se te explica en Ajuste por Compensación de Montaje. Con el COUGAR ya ajustado, finalmente le colocaremos la tapa y sus cuatro tornillos y: ¡A DISFRUTARLO MUCHOS AÑOS!


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Capitulo

5 Características técnicas.

El objeto de este capitulo es informar sobre las características técnicas del FSSB.

* Características comunes R1 R2: 1. Sensor de fuerza de dos ejes independientes 2. Elemento de fijación a Stick Zincado en Verde 3. Fijación Stick medidor 4 M4 4. Fijación sensor a base 4 M3 5. Electrónica de medida con canales independientes 6. Ajuste independiente de compensación de cero por canal 7. Dureza seleccionable en cuatro niveles independiente por cada eje 8. Placa embellecedora en Inox Aisi 304 Grabada por Láser 9. Tornillos y tuercas necesaria para montaje incluidas 10. Conexiones eléctricas mediante conectores, no se necesita soldadura 11. Carga máxima recomendada 35 Lb 12. Carga máxima admisible 45 Lb

* R1. - Esperanza mínima de vida 10.000.000 operaciones

* R2. - Esperanza mínima de vida 100.000.000 operaciones

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