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Equipo indicador de peso y balanceo de aeronavesEspecialización en Sistemas Embebidos - FI-UBADiciembre - 2017
Autor: Ing. Gonzalo E. SanchezDirector de trabajo: Esp. Ing. Facundo Larosa (UTN-FRH, FI-UBA)Jurados: Patricio Bos (FI-UBA)
Julián Iglesias (FI-UBA)Sergio Renato de Jesús (FI-UBA)
Fuerza Aérea ArgentinaÁrea Material Quilmes
Hoja de ruta
● Introducción
● Nociones de peso y balanceo
● Hardware
● Comunicaciones inalámbricas
● Demostración
Hoja de ruta
● Introducción
● Nociones de peso y balanceo
● Hardware
● Comunicaciones inalámbricas
● Demostración
Introducción
● El proyecto consiste en la fabricación de un equipo de lo que en jerga aeronáutica se conoce como “maleta de peso y balanceo”
● En la actualidad, una de las balanzas de peso y balanceo presenta un desperfecto que no admite reparación y debe ser reemplazada.
● Todas las conexiones de las celdas de carga son cableadas; por lo que se implementó una conexión inalámbrica.
Introducción - (cont.)
Introducción - (cont.)
● Se poseen tres celdas de carga, las cuales traducen una variable mecánica (fuerza) en una variable eléctrica (tensión).
● A cada celda se conecta un dispositivo remoto, que se comunica con el coordinador inalámbricamente.
● El coordinador es implementado con una EDU-CIAA que recolecta los datos y los envía a una PC mediante conexión USB
Introducción - (cont.)
Propósito
● Sentar las bases para el desarrollo de un producto que pueda ser fabricado y calibrado en las dependencias de la Fuerza Aérea Argentina.
● Posibilidad cierta de crecimiento profesional en la institución.
● Ahorro de dinero y esfuerzos de coordinación para calibraciones en el exterior.
Hoja de ruta
● Introducción general
● Nociones de peso y balanceo
● Hardware
● Comunicaciones inalámbricas
● Demostración
Nociones de peso y balanceo de aeronaves
Nociones de peso y balanceo de aeronaves - (cont.)
● La distribución de peso en una aeronave es uno de los factores para la operación segura y eficiente de la misma.
● Se asume que el peso total de la aeronave está concentrado en su centro de gravedad (CG).
● La ubicación del CG determina si la aeronave está balanceada correctamente.
Nociones de peso y balanceo de aeronaves - (cont.)
● Si el CG se ubica dentro de los límites impuestos por el fabricante, la aeronave tendrá una estabilidad longitudinal adecuada.
● Un balanceo inapropiado puede causar pérdidas materiales y de vidas.
Nociones de peso y balanceo de aeronaves - (cont.)● CG hacia atrás: el avión se vuelve inestable y difícil de recuperar en el caso de
entrar en pérdida.
Nociones de peso y balanceo de aeronaves - (cont.)
● CG hacia adelante: En el caso de aterrizaje puede no haber suficiente elevación para efectuar las maniobras necesarias.
Cálculo de la posición del centro de gravedad
Hoja de ruta
● Introducción general
● Nociones de peso y balanceo
● Hardware
● Comunicaciones inalámbricas
● Demostración
Celdas de carga
● Es un tipo de sensor utilizado para medir la magnitud de una fuerza.
● Esta fuerza deforma una estructura metálica (cuerpo elástico).
● El cuerpo elástico tiene una membrana resistiva adosada.
● Al deformarse el cuerpo elástico, varía la resistencia de la membrana.
Circuito equivalente de una celda de carga típica
Implementación de hardware
● Resolución mínima necesaria en conversion analogica-digital: 11 bits.
● Amplificación diferencial de alto rechazo al ruido necesaria.
● Utilizado Conversor A/D MCP3202:
○ Cantidad de canales: 2.
○ Resolución: 12 bits.
○ Comunicación SPI.
Implementación de hardware - (cont.)
● Utilizado amplificador de instrumentación INA326.
○ Offset de entrada muy bajo (máximo 100uV).
○ Alimentación: 2,7V - 5,5V.
○ Entrada diferencial y salida Rail to Rail.
Implementación de hardware - (cont.)
● Microprocesador: MSP430G2553
○ Ancho de palabra: 16 bits.
○ Modos de ultra bajo consumo
○ Bajo precio (alrededor de USD 2.30)
Implementación de hardware - (cont.)
Hoja de ruta
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● Nociones de peso y balanceo
● Hardware
● Comunicaciones inalámbricas
● Demostración
Comunicación inalámbrica● Utilizado módulo nRF905
● Generación de preámbulo y CRC16 por hardware, sin intervención del microcontrolador.
● Detección de portadora y de direccionamiento válido.
● Formación de paquete enviado
Transacciones básicas - comunicación inalámbrica● Se utilizó como base el protocolo 802.15.4 sin balizamiento.
● Transacción del tipo I: La comunicación se da desde el dispositivo remoto hacia el coordinador.
Transacciones básicas - comunicación inalámbrica● Transacción del tipo II: La comunicación se da desde el coordinador
hacia el dispositivo remoto.
● Esto permite facilidad en implementación de modos de bajo consumo.
Transacciones básicas - comunicación inalámbrica● Sensado del canal para evitar colisiones
Implementación de HAL● Se implementó el protocolo de
comunicación en dos plataformas (MSP430 y EDU-CIAA).
● Se reutilizo un alto porcentaje de código.
● El código está abierto para desarrollos futuros en la comunidad (GitHub).
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● Hardware
● Comunicaciones inalámbricas
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¿Preguntas?