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UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS (ICAI)

MANDOS DE VUELO PARA SIMULADOR DE HELICÓPTERO

Autor: Luis Javier Isasi Guerrero

Directores: Sadot Alexandres Fernández, Daniel Muñoz Frías

Madrid Julio 2014

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS Luis Javier Isasi Guerrero

Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Autorización

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Autorizada la entrega del proyecto del alumno:

Luis Javier Isasi Guerrero

EL DIRECTOR DEL PROYECTO

Sadot Alexandres Fernández

Firmado: Fecha: 21/07/2014

Visto Bueno del Coordinador de Proyectos

Álvaro Sánchez Miralles

Firmado: …………………. Fecha: 22/07/ 2014



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AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN ACCESO

ABIERTO ( RESTRINGIDO) DE DOCUMENTACIÓN

1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma.

El autor D. LUIS JAVIER ISASI GUERRERO , como ALUMNO de la UNIVERSIDAD PONTIFICIA

COMILLAS (ICAI), DECLARA

que es el titular de los derechos de propiedad intelectual, objeto de la presente cesión, en

relación con la obra MANDOS DE VUELO PARA SIMULADOR DE HELICÓPTERO, Proyecto de Fin

de Grado1, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que

otorga la Ley de Propiedad Intelectual como titular único o cotitular de la obra.

En caso de ser cotitular, el autor (firmante) declara asimismo que cuenta con el consentimiento

de los restantes titulares para hacer la presente cesión. En caso de previa cesión a terceros de

derechos de explotación de la obra, el autor declara que tiene la oportuna autorización de dichos

titulares de derechos a los fines de esta cesión o bien que retiene la facultad de ceder estos

derechos en la forma prevista en la presente cesión y así lo acredita.

2º. Objeto y fines de la cesión.

Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la

Universidad y hacer posible su utilización de forma libre y gratuita ( con las limitaciones que

más adelante se detallan) por todos los usuarios del repositorio y del portal e-ciencia, el autor

CEDE a la Universidad Pontificia Comillas de forma gratuita y no exclusiva, por el máximo plazo

legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de

distribución, de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica,

tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se cede

a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra (a) del apartado siguiente.

3º. Condiciones de la cesión.

Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de

derechos contemplada en esta licencia, el repositorio institucional podrá:

(a) Transformarla para adaptarla a cualquier tecnología susceptible de incorporarla a internet;

realizar adaptaciones para hacer posible la utilización de la obra en formatos electrónicos, así 1 Especificar si es una tesis doctoral, proyecto fin de carrera, proyecto fin de Máster o cualquier

otro trabajo que deba ser objeto de evaluación académica



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como incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar “marcas de agua” o

cualquier otro sistema de seguridad o de protección.

(b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica,

incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de

garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato. .

(c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo abierto institucional,

accesible de modo libre y gratuito a través de internet.2

(d) Distribuir copias electrónicas de la obra a los usuarios en un soporte digital. 3

4º. Derechos del autor.

El autor, en tanto que titular de una obra que cede con carácter no exclusivo a la Universidad

por medio de su registro en el Repositorio Institucional tiene derecho a:

a) A que la Universidad identifique claramente su nombre como el autor o propietario de los

derechos del documento.

b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través de

cualquier medio.

c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada. A tal fin deberá ponerse

en contacto con el vicerrector/a de investigación ([email protected]).

d) Autorizar expresamente a COMILLAS para, en su caso, realizar los trámites necesarios para la

obtención del ISBN.

2 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría redactado

en los siguientes términos:

(c) Comunicarla y ponerla a disposición del público a través de un archivo institucional,

accesible de modo restringido, en los términos previstos en el Reglamento del Repositorio

Institucional

3 En el supuesto de que el autor opte por el acceso restringido, este apartado quedaría

eliminado.



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d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras

personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de

propiedad intelectual sobre ella.

5º. Deberes del autor.

El autor se compromete a:

a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún

derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro.

b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la

intimidad y a la imagen de terceros.

c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que

pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e

intereses a causa de la cesión.

d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por

infracción de derechos derivada de las obras objeto de la cesión.

6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional.

La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso

con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio,

investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes

deberes y se reserva las siguientes facultades:

a) Deberes del repositorio Institucional:

- La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no garantiza

ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior

de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia

privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio

comercial, y que no se realicen obras derivadas.

- La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la

responsabilidad exclusiva del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre

del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del

depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la

Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso

de las obras.



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- La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro.

b) Derechos que se reserva el Repositorio institucional respecto de las obras en él registradas:

- retirar la obra, previa notificación al autor, en supuestos suficientemente justificados, o en caso

de reclamaciones de terceros.

Madrid, a 21 de Julio de 2014.

ACEPTA

Firmado


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Resumen

7

Resumen del Proyecto

MANDOS DE VUELO PARA SIMULADOR DE HELICÓPTERO

Autor: Isasi Guerrero, Luis Javier.

Directores: Alexandres Fernández, Sadot. Muñoz Frías, Daniel.

Entidad Colaboradora: Simloc Research S. L.

El proyecto presentado a continuación trata sobre el diseño de unos mandos de vuelo de tipo joystick

y se basa en un dispositivo microcontrolador PIC que responde a las características de vuelo de un

helicóptero.

Introducción

La entidad colaboradora de este proyecto ofrece horas de vuelo en simuladores. El objetivo de este

proyecto es comenzar con el diseño y la construcción de los mandos de un simulador de helicóptero

Eurocopter EC-135.

La oferta de mandos para simulación se extiende desde los mandos de ordenador y videoconsolas, que

son los mandos más económicos, hasta réplicas exactas de la aeronave a simular. El objetivo de este

proyecto es conseguir un parecido con el helicóptero EC-135.

Los simuladores tienen como misión ofrecer al piloto un entrenamiento de cara a pilotar la aeronave

real sin los inconvenientes de seguridad y económicos que tiene esta. El precio de unos mandos de

helicóptero para simulador puede alcanzar los 2000€.

Por tanto, la motivación de este proyecto es ayudar a la entidad colaboradora a cubrir la demanda de

simuladores del Eurocopter EC-135.



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El primer objetivo es crear un joystick con funciones básicas. Después se añadirán más botones y ejes

para cubrir los grados de libertad de un helicóptero. Una vez teniendo una base sólida, el último

objetivo es mejorar la configuración de los mandos con respecto al simulador.

Metodología

El primer paso de este proyecto ha sido buscar información útil sobre métodos para implementar las

ideas a desarrollar. Para conseguir el funcionamiento de los mandos primero se ha diseñado una placa

de circuito impreso usando el microcontrolador PIC18F2550 de Microchip. Este dispositivo se

conecta vía USB a un ordenador. Una vez el ordenador reconoce el PIC como dispositivo USB

cuando este se enchufa, el siguiente paso es que el ordenador reconozca el tipo de dispositivo USB.

En este caso se ha programado el PIC con un gestor de arranque y los descriptores correspondientes

para que fuera reconocido como un joystick. Se añaden los potenciómetros y botones necesarios al

circuito del PIC que se corresponden con los ejes y los botones del joystick. El siguiente paso es

trabajar con el simulador Microsoft Flight Simulator para las pruebas en Simloc Research y Prepar3D

para pruebas en ICAI, para simular el comportamiento de unos mandos reales de un helicóptero.

Finalmente se moldea con resina el cuadro de mandos de un EC-135 para dar realismo al sistema.

Resultados

El proyecto ha cubierto la primera parte correspondiente al diseño electrónico de la placa de circuito

impreso conectando el microcontrolador, simulando y reconociendo el dispositivo como joystick. En

este paso se ha invertido más tiempo del programado debido a problemas con el hardware de

integración del PIC durante el desarrollo de la placa. La parte de integración con el simulador de

mandos no se ha llegado a implementar.

Conclusiones

Se ha cubierto la primera fase del proyecto y parcialmente los objetivos planeados inicialmente en el

proyecto. Se ha desarrollado el módulo hardware e integrado la placa de circuito impreso y el software

necesario para su funcionamiento como joystick. La segunda fase del proyecto no se ha desarrollado,

ésta se corresponde con el módulo de integración al simulador.



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CONTROLS FOR HELICOPTER FLIGHT SIMULATOR

Author: Isasi Guerrero, Luis Javier.

Directors: Alexandres Fernández, Sadot. Muñoz Frías, Daniel.

Collaborating Institution: Simloc Research S. L.

PROJECT ABSTRACT

The project presented here is focused on the design of a joystick type flight control based on a PIC

microcontroller, responding to the characteristics of a helicopter flight.

Introduction

Simloc Research provides flight hours in simulators. The target of this project is to start with the

design and construction of a Eurocopter EC-135 simulator controls.

The simulation controls supply embraces videogame joysticks (the most economics) and exact aircraft

replicas. The objective of this project is to achieve a resemblance to the EC-135 helicopter.

The simulators are used to provide pilots training sessions without the security and economic

inconvenience flying has. The price of helicopter controls can easily reach 2000€.

Therefore, the motivation of this project is to help Simloc Research to meet the demand of helicopter

simulators.

The first objective is to create a joystick with basic functions. Then, more buttons and axes can be

added to cover the freedom degrees of the helicopter. After having a strong base, the last goal is to

improve the configuration of the controls regarding the simulator.

Methodology



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The first step on this project has been to find useful information about methods to deploy the ideas to

develop. The first thing was to design an electronic circuit for the PIC18F2550 so it could

communicate via USB. Once the computer recognized the PIC as a USB device when it is plugged in,

the next type was to make the computer recognize the type of USB device. In this case, with the

bootloader and the descriptors the PIC was programed to be recognized as a joystick. After getting the

computer to recognize the joystick, potentiometers and buttons that correspond to the axes of the

joystick are welded to the PICs circuit. The next step implies working with Microsoft Flight Simulator

testing the controls in Simloc Research and Prepar3D in case the tests were to be at University. The

potentiometers would be calibrated so the movements of the helicopter in the simulator are as they

should be. Finally, the dashboard of the EC-135 would be molded with resin to give more realism to

the system.

Results

The first part of the project has been covered corresponding to the electronic design of the printed

circuit board, connecting the microcontroller, simulating and recognizing the device as a joystick.

This step has spent more time than scheduled due to hardware problems of integration with the PIC on

the printed circuit board. The part of integration with the simulator has not been implemented.

Conclusions

The first phase of the project has been covered and the initial objectives of the project have been met

partially. The hardware module has been developed and the circuit board has been integrated, as well

as the software required for its operation as a joystick. The second phase of the project, which

corresponds to the integration module with the simulator, has not been developed.


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Índice

11

Índice

RESUMEN DEL PROYECTO............................................................................................................................................. 7

ÍNDICE ............................................................................................................................................................................... 11

ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................................................... 13

ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................................................................ 14

DOCUMENTO I: MEMORIA .......................................................................................................................................... 15

PARTE I: MEMORIA ....................................................................................................................................................... 15 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................................................ 15

Estado del Arte................................................................................................................................................................................... 17 Proyecto Fundación ONCE ............................................................................................................................................................................................... 18 Universidad Politécnica de Cataluña ........................................................................................................................................................................... 19 Industria Casera .................................................................................................................................................................................................................... 20

Motivación ........................................................................................................................................................................................... 22 Objetivos ............................................................................................................................................................................................... 23 Metodología y Actividades ........................................................................................................................................................... 24

Partes del Proyecto .............................................................................................................................................................................................................. 25 Recursos ................................................................................................................................................................................................ 25

Artjoy Narod ........................................................................................................................................................................................................................... 27 Diolan ......................................................................................................................................................................................................................................... 27 Connectable Software Systems (CSS) ......................................................................................................................................................................... 28 Dr. Dobbs .................................................................................................................................................................................................................................. 29 MicrochipC ............................................................................................................................................................................................................................... 29 Moyano Jonathan .................................................................................................................................................................................................................. 30 Sprut ........................................................................................................................................................................................................................................... 30

ELECTRÓNICA ................................................................................................................................................................ .................. 33 Diseño de hardware ........................................................................................................................................................................ 33

Fritzing ...................................................................................................................................................................................................................................... 35 Componentes electrónicos ............................................................................................................................................................................................... 39 El oscilador .............................................................................................................................................................................................................................. 40

Microchip Libraries for Applications (MLA) ........................................................................................................................ 42 MPLAB® Starter Kit for PIC18F MCUs ................................................................................................................................... 46 Configuración del microcontrolador ....................................................................................................................................... 46

HARDWARE ................................................................................................................................................................ ...................... 49



12

COMUNICACIÓN CON EL SIMULADOR ........................................................................................................................................... 49 Microsoft Flight Simulator ........................................................................................................................................................... 49 FSUIPC ................................................................................................................................................................................................... 50

RESULTADOS .................................................................................................................................................................................... 51 CONCLUSIONES ................................................................................................................................................................ ................ 51 FUTUROS DESARROLLOS ................................................................................................................................................................ 51 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................................................................. 52

PARTE II: ESTUDIO ECONÓMICO ............................................................................................................................. 55

ANEXOS ............................................................................................................................................................................. 57 MICROCONTROLADOR PIC18F2550 .......................................................................................................................................... 57 SOFTWARE ................................................................................................................................................................ ........................ 57

DOCUMENTO II: PLANO ............................................................................................................................................... 59

DOCUMENTO III: PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 61 RECURSOS ......................................................................................................................................................................................... 61 PRESUPUESTO GENERAL ................................................................................................................................................................ 62



13

Índice de Figuras FIGURA 1: SIMULADOR DEL A-320 DE SIMLOC RESEARCH. .................................................................................................................................. 16 FIGURA 2: SIMULADOR DEL F-18 DE SIMLOC RESEARCH. ...................................................................................................................................... 16 FIGURA 3: SIMULADOR DEL B-737 DE SIMLOC RESEARCH.................................................................................................................................... 17 FIGURA 4: MANDOS JOYSTICK PARA PERSONAS CON MOVILIDAD REDUCIDA. ...................................................................................................... 19 FIGURA 5: SIMULADOR CESSNA 150 DE LA UPC. .................................................................................................................................................... 20 FIGURA 6: YOKE CASERO DE MADERA CONSTRUIDO A PARTIR DE UN RATÓN DE PC. ......................................................................................... 21 FIGURA 7: SISTEMA DE EJES PARA RATÓN DE PC MEDIANTE HILOS. ..................................................................................................................... 22 FIGURA 8: ADAPTACIÓN DE UN TECLADO NUMÉRICO A UN JOYSTICK. ................................................................................................................... 22 FIGURA 9: HELICÓPTERO AMBULANCIA DE LA EAAA (EAST ANGLIAN AIR AMBULANCE). ............................................................................ 23 FIGURA 10: CRONOGRAMA DEL PROYECTO. ............................................................................................................................................................. 25 FIGURA 11: PROGRAMADOR PICKIT 3 DE MICROCHIP. .......................................................................................................................................... 26 FIGURA 12: GENERADOR DE ONDAS DG1022, DE LA MARCA RIGOL. ................................................................................................................ 26 FIGURA 13: DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UN JOYSTICK DE DOS BOTONES Y TRES EJES SEGÚN ARTJOY NAROD. .......................................... 27 FIGURA 14: DIAGRAMA DE BLOQUES DE LOS MICROCONTROLADORES PIC18F4455 Y PIC18F4550 DE MICROCHIP. ........................... 29 FIGURA 15: DIAGRAMA DE BLOQUES DE LOS MICROCONTROLADORES PIC18F2455 Y PIC18F2550 DE MICROCHIP. ........................... 31 FIGURA 16: PIZARRA DEL TALLER DE SIMLOC CON EL DIAGRAMA ESQUEMÁTICO. ............................................................................................. 34 FIGURA 17: IMAGEN DEL PRIMER PROTOTIPADO DEL PIC Y EL RESTO DE COMPONENTES. .............................................................................. 35 FIGURA 18: DISEÑO EN FRITZING DE LA PLACA QUE ALOJA EL PIC. ..................................................................................................................... 35 FIGURA 19: DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL DISEÑO EN FRITZING DE LA PLACA QUE ALOJA EL PIC. ............................................................... 36 FIGURA 20: IMAGEN SUPERIOR DEL FRITZING IMPLEMENTADO............................................................................................................................ 37 FIGURA 21: IMAGEN INFERIOR DEL FRITZING IMPLEMENTADO. ........................................................................................................................... 37 FIGURA 22: IMAGEN SUPERIOR DEL ÚLTIMO PROTOTIPO. ...................................................................................................................................... 38 FIGURA 23: IMAGEN INFERIOR DEL ÚLTIMO PROTOTIPO. ....................................................................................................................................... 38 FIGURA 24: CONECTOR USB DE TIPO B JACK. .......................................................................................................................................................... 39 FIGURA 25: ESQUEMA DE RELACIÓN DE LOS ARCHIVOS DE CABECERA USADOS DEL MLA. ............................................................................... 44 FIGURA 26: ESQUEMA DE RELACIÓN DE LAS FUNCIONES Y EL CÓDIGO FUENTE RECICLADOS DEL MLA. ........................................................ 45 FIGURA 27: MPLAB STARTER KIT PARA PIC18. ................................................................................................................................................... 46 FIGURA 28: PANTALLAZO DE LA VENTANA DE AJUSTES DEL FSUIPC. ................................................................................................................. 50



14

Índice de Tablas TABLA 1: LISTA DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS. ................................................................................................................................................ 39 TABLA 2: BITS DE CONFIGURACIÓN DEL PIC. ........................................................................................................................................................... 47 TABLA 3: RECURSOS...................................................................................................................................................................................................... 61 TABLA 4: PRESUPUESTO GENERAL DE RECURSOS DE HARDWARE Y SOFTWARE. ................................................................................................ 62 TABLA 5: PRESUPUESTO GENERAL DE RECURSOS HUMANOS. ................................................................................................................................ 62


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Introducción

15

Documento I: Memoria

Parte I: Memoria

Introducción

Este proyecto ha sido parte de los desarrollos en conjunto por la empresa Simloc Research y la

Universidad Pontificia de Comillas. Simloc Research es una pequeña empresa con sede en el

aeródromo de Cuatro Vientos que ofrece como servicio horas de vuelo en sus simuladores,

además de ofrecer a sus clientes la oportunidad de comprar uno de estos simuladores. En el

momento de inicio de este proyecto Simloc tiene en operativo el simulador de Airbus A-320 full

motion (el simulador es capaz de imitar los efectos de movimiento de la aeronave) de la Figura

1, el simulador de McDonnell Douglas F/A-18 Hornet de la Figura 2 y el simulador de Boeing

737 de la Figura 3.

El objetivo de este proyecto, para Simloc, es adelantar la fecha de implementación en la empresa

de un simulador del helicóptero Eurocopter EC-135, uno de los más comunes del mercado.



16

Figura 1: Simulador del A-320 de Simloc Research.

Figura 2: Simulador del F-18 de Simloc Research.



17

Figura 3: Simulador del B-737 de Simloc Research.

Estado del Arte

A día de hoy la simulación de aeronaves es un mercado muy extendido ya sea como ocio o como

entrenamiento de pilotos reales. Las necesidades que los mandos del simulador cubren

dependen del fin que se le vaya a dar al simulador y de la inversión disponible. La mayoría de los

mandos de aviación desarrollados están diseñados para ser utilizados en el ámbito del ocio, por

lo que se suelen etiquetar como joysticks y mandos para juegos de ordenador o de videoconsola.

Estos mandos suelen ser los más económicos, y aun así ofrecen un gran nivel de realismo. En el

otro extremo se sitúan los mandos específicos de aeronaves, que son réplicas exactas de

aeronaves concretas con el objetivo de aumentar la sensación de realidad y servir al usuario

como entrenamiento de cara a pilotar la aeronave real.

Los simuladores surgieron para satisfacer estas necesidades de entrenamiento de los pilotos.

Además de por razones de seguridad obvias, otra de las ventajas que goza volar en simulador es

la económica, puesto que una hora de vuelo de una avioneta convencional se sitúa alrededor de

los 150€[7] mientras que una hora de vuelo de simulación en Simloc Research de un Airbus A-

320 cuesta entorno a los 80€[1]. Estos números traducidos a un helicóptero pasan a ser de

360€/h[2] de vuelo real y 200€/h de vuelo en simulación.



18

En el sector de la simulación de aviación existen dos empresas que destacan: Indra y

Bombardier. Concretamente para el EC-135, La misma Eurocopter[3] tiene un simulador propio

para entrenar a pilotos. Aunque suene paradójico intentar competir contra la propia creadora

de la nave simulada, son multitud de empresas pequeñas las que también ofrecen estos

servicios. Suele ser muy común entre estas pequeñas empresas aquellas con carácter de

asociación de pilotos o academia de vuelo.

En el ámbito de los mandos para simulador el líder es Saitek, puesto que su mercado principal

es el de los videojuegos y abarca gran parte de la oferta de joysticks. Pero como la simulación

está más extendida para aviones que para helicópteros la oferta para estos últimos está más

limitada, y no hay un líder claro en el mercado.

Los mandos principales de un helicóptero se componen de cíclico, colectivo y pedales. Una

palanca de colectivo cuesta entorno a los 400€[4], unos pedales de gama media-alta 600€ y un

joystick con forma de cuello de cisne para asemejarse a uno real tiene un precio de 1000€.

Proyecto Fundación ONCE

En Junio de 2013 se presentó en la Fundación ONCE[5] un proyecto de conducción de automóvil

mediante mandos joystick para personas con movilidad reducida. Dado que el número de

grados de libertad de un helicóptero es mayor que el de un automóvil, a primera vista resulta

que este último es más sencillo, pero como se puede ver en la Figura 4, los mandos están

completamente integrados en el vehículo y esto dificulta el proyecto.



19

Figura 4: Mandos joystick para personas con movilidad reducida.

Universidad Politécnica de Cataluña

En 2003, un profesor de la UPC[6] tuvo la idea de reciclar el fuselaje C152 de un viejo avión

Cessna 150 que ya no estaba en condiciones de volar para potenciar la inspiración de alumnos.

Desde la adquisición, profesores de la Escuela han ido construyendo el simulador de vuelo de la

Figura 5 con el fuselaje, y han sido ayudados por alumnos que han dedicado su proyecto de fin

de carrera a esta idea, centrándose cada proyecto en una parte concreta del simulador.



20

Figura 5: Simulador Cessna 150 de la UPC.

Industria Casera



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Figura 6: Yoke casero de madera construido a partir de un ratón de PC.

El coste que supone adquirir unos mandos de avión para un simulador han motivado a muchos

particulares a construirse un mando propio a partir de elementos básicos de informática que no

suponen un esfuerzo económico. Como ejemplo pueden servir el joystick que se muestra en la

Figura 6, el sistema de ejes de la Figura 7 y la adaptación de la Figura 8 de un teclado de

ordenador a dos ejes de un joystick convencional.



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Figura 7: Sistema de ejes para ratón de PC mediante hilos.

Figura 8: Adaptación de un teclado numérico a un joystick.

Motivación

La motivación de este proyecto reside en Simloc Research. Esta empresa pequeña ofrece el

servicio de horas de vuelo en sus simuladores del Airbus A-320, McDonnell Douglas F-18 y

Boeing 737, además de ofrecer la posibilidad de comprar uno de estos simuladores. La

rentabilidad en el negocio es muy alta puesto que su valor reside en la mano de obra, no en el

material. Por esta razón Simloc Research descarta la compra de los simuladores y decide

crearlos caseros.



23

Lógicamente, la demanda de simulación de vuelo de helicópteros no está tan extendida como la

de aviones, pero aún así no se abastece suficientemente este mercado. Por ello, Simloc Research

ha decidido comenzar un proyecto para crear un simulador de helicóptero. A la hora de elegir el

modelo de helicóptero se eligió el Eurocopter EC-135 por estar entre las naves civiles más

comunes.

Figura 9: Helicóptero Ambulancia de la EAAA (East Anglian Air Ambulance).

Usuarios comunes de estos helicópteros son los medios de comunicación y la Guardia Civil.

Además de en España, servicios de emergencia y de policía de los países siguientes también

tienen acceso a este modelo de helicóptero: Alemania, Canadá, Croacia, República Checa,

Eslovenia, Estados Unidos, Holanda, Japón, Lituania, Noruega, Polonia, Reino Unido (en la Figura

9), Rumania y Suecia.

Objetivos

El valor de este proyecto reside en su electrónica, por ello se dará más importancia al avance en

este campo frente al avance en el software y en la comunicación con el ordenador.

El objetivo primario es crear un joystick convencional de ordenador con un botón habilitado. A

este joystick se le añaden los dos primeros ejes, que harán la función de joystick cíclico.



24

El siguiente objetivo es dotar al joystick del mismo número de potenciómetros y grados de

libertad que el propio helicóptero real, incluyendo pedales y colectivo.

Un tercer objetivo es dotar por lo menos del mínimo de botones para poder volar sin el teclado

del ordenador. Esto es, encendido de motores y movimiento del helicóptero, omitiendo radios,

GPS y demás “extras” no necesarios para volar. Para ello harán falta un botón, tres

potenciómetros para pedales y colectivo, y el joystick cíclico con sus dos potenciómetros

correspondientes.

Por último el cuarto objetivo es añadir más botones y funcionalidades y empezar a asemejar los

mandos a la cabina real del helicóptero.

Metodología y Actividades

El primer paso de todo proyecto es buscar información útil sobre métodos para implementar las

ideas a desarrollar. Para conseguir el funcionamiento de los mandos primero se diseñará un

circuito para el microcontrolador PIC18F2550 para que pueda comunicarse vía USB. Una vez el

ordenador reconozca el PIC como dispositivo USB cuando este se enchufe, el siguiente paso es

que el ordenador reconozca el tipo de dispositivo USB. En este caso se programará el PIC con un

archivo descriptor para que sea reconocido como un joystick de dos ejes y botones.

Después de conseguir que el ordenador reconozca el joystick, se soldarán potenciómetros al

circuito del PIC que se corresponderán con los ejes X e Y del joystick. En el siguiente paso ya se

trabajará con el simulador (Microsoft Flight Simulator en el caso de hacer las pruebas en Simloc

Research y Prepar3D en el caso de probar en ICAI), se adecuarán los movimientos del joystick

para que simulen el comportamiento de unos mandos reales de un helicóptero. En este paso se

pueden empezar a añadir los botones más imprescindibles del helicóptero. Finalmente, quedará

moldear con resina un cuadro de mandos de un EC-135 para dar realismo al sistema.

En definitiva, se pretende seguir el cronograma de la Figura 10 con las diferentes actividades del

proyecto detalladas en Partes del Proyecto.



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Figura 10: Cronograma del Proyecto.

Partes del Proyecto

1. Buscar información.

2. Desarrollo de placa de circuito impreso.

3. Procedimiento de pruebas de la placa. Esto es, comprobar que el PC suministra tensión a

la placa y programarla para que la reconozca como USB.

4. Aprendizaje básico de lenguaje BASIC.

5. Reconocimiento de joystick. Que el PC reconozca la placa no sólo como USB, si no

también como joystick de dos ejes y botones. Para ello se programará el PIC en BASIC.

6. Añadir potenciómetros (que simularán los ejes del joystick) a la placa y adecuar la

respuesta del PC ante los potenciómetros.

7. Toma de contacto con el simulador, ya sea Prepar3D o Microsoft Flight Simulator. Para

ello se adaptará la respuesta del simulador al PIC con el add-on FSUIPC.

8. Crear molde para colocar el PIC. Apariencia de joystick real.

9. Conseguir una precisión aceptable con los mandos modificando la configuración del PIC.

Recursos

Para poder llevar a cabo este proyecto, se dispondrá del taller de proyectos de la Universidad,

en el que se ha habilitado un ordenador con una licencia de estudiante del simulador de vuelo

Prepar3D[8] para realizar pruebas, además de material electrónico básico suministrado por la

Universidad como pueden ser resistencias, condensadores o soldadores.

El software del que se dispone es el entorno de Microchip MPLAB X IDE[9] para Mac, con el

compilador gratuito C18. Para programar el PIC se usará el programador de Microchip PicKit 3

mostrado en la Figura 11.



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Figura 11: Programador PicKit 3 de Microchip.

Los prototipos de los mandos se harán con moldes de resina en Cuatro Vientos, puesto que

Simloc Research tiene los medios y el material para hacerlos. Si hiciera falta más adelante algún

material más específico fuera del alcance de la Universidad, la empresa Simloc Research sería la

encargada de administrarlo.

Adicionalmente, para hacer pruebas con el oscilador se necesitó un generador de ondas RIGOL

DG1022 como el que se muestra en la Figura 12. Además de las características básicas de un

generador de ondas, este generador ofrece la tecnología avanzada de síntesis digital directa o

DDS, dos canales de salida, un contador interno, frecuencia máxima de salida de 20 MHz (5 MHz

para señales de onda cuadrada), pantalla LCD monocromática, ondas de estándar 3.5, salidas de

corriente continua, 48 formas de onda arbitrarias pre-establecidas, 10 grupos de formas de

onda arbitrarias de 4kpts, funciones de modulación múltiple: AM, FM, PM, FSK, y conectividad

USB, ya sea host o dispositivo.

Figura 12: Generador de ondas DG1022, de la marca RIGOL.



27

A continuación se muestran algunas ideas en los que el proyecto se ha apoyado.

Artjoy Narod

En esta página web[10] que pertenece a un particular hay dos proyectos completos de joysticks

implementados con el PIC18F2550, uno con dos botones y tres ejes destinado a la enseñanza y

otro con doce botones y ocho ejes.

Este proyecto se ha inspirado en el primer proyecto inicialmente para determinar los bits de

configuración del microcontrolador. También me han sido muy útiles los diagramas

esquemáticos facilitados, entre ellos el de la Figura 13. Pero dado que el diseño del hardware

difiere bastante, la configuración acaba siendo distinta también. Esto se puede ver por ejemplo

en el pre-escalado del El oscilador.

Figura 13: Diagrama esquemático de un joystick de dos botones y tres ejes según Artjoy Narod.

Diolan



28

Diolan[11] es una empresa que se dedica al diseño y a la fabricación de adaptadores de interfaz

PC-I2C/SPI/GPIO. En su web tienen una serie de herramientas, entre ellas unos gestores de

arranque para el PIC que se pueden descargar gratis. Estos gestores de arranque incluyen

código fuente.

Connectable Software Systems (CSS)

Esta empresa británica[12] desarrolla proyectos con microcontroladores PIC. En especial es

interesante el proyecto de una placa de desarrollo para el PIC18F4550 que se muestra en la

Figura 14, un microcontrolador con características muy similares al PIC18F2550 y que por ello

comparte datasheet con él. La diferencia más importante entre estos dos microcontroladores es

el número de pines (40 frente a 28).



29

Figura 14: Diagrama de bloques de los microcontroladores PIC18F4455 y PIC18F4550 de Microchip.

Dr. Dobbs

Esta página[13] contiene un proyecto sobre cómo implementar un ejemplo de un dispositivo HID

con un interruptor, un LED y una entrada analógica.

MicrochipC

En microchipc[14] hay varios proyectos que sirven de ejemplo para microcontroladores PIC.



30

Moyano Jonathan

Moyano Jonathan es el pseudónimo de un internauta que participa en varios foros de

electrónica[15][16]. Este material que el internauta comparte en Internet fue la primera

recomendación por parte de Simloc Research. Entre sus proyectos hay un documento que

intenta ilustrar el desarrollo de aplicaciones USB con el PIC18F2550.

Sprut

Esta web[17] es muy similar a la de Artjoy Narod. Aquí encontramos software para un joystick de

5 ejes y 24 botones construido a partir de un PIC18F2455 como el de la Figura 15, que también

comparte datasheet con el PIC18F2550.

http://www.mediafire.com/?sharekey=5f09a3ade06e1b01d41644271fb54c6c55e78325ff111889d7410b61083723b8



31

Figura 15: Diagrama de bloques de los microcontroladores PIC18F2455 y PIC18F2550 de Microchip.


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Electrónica

33

Electrónica

Diseño de hardware

El microcontrolador que Simloc Research ha recomendado es el PIC18F2550 de la Figura 15.

Este microcontrolador es muy común entre el sector de la simulación de vuelo.

Tal y como menciona Microchip en su página web[18], el PIC18F2550 es ideal para potencias del

orden del nano vatio y aplicaciones que se benefician de los tres puertos serie: FS-USB (12

Mbit/s), I²C™ y SPI™ (hasta 10Mbit/s) y un puerto serie (EUSART) asíncrono (habilitado para

LIN). Su gran memoria RAM para almacenamiento temporal y su memoria de programa FLASH

mejorada hacen que sea ideal para control integrado y aplicaciones de seguimiento que

requieren una conexión periódica con un ordenador vía USB para intercambiar datos y/o

actualizar firmware. Mientras opera hasta a 48 MHz, es muy compatible en términos de

software y de hardware con los dispositivos OTP de USB de baja velocidad del PIC16C745. El

PICSTART Plus® no es compatible con este dispositivo pero puede que lo sea en el futuro.



34

Figura 16: Pizarra del taller de Simloc con el diagrama esquemático.

Dado que el proyecto se desarrolla como consecuencia del interés de Simloc Research. La Figura

16 muestra la propuesta inicial del diseño de hardware en la reunión mantenida con Simloc

Research.

A raíz de estos esquemas, se preparó la placa prototipo que aparece en la Figura 17. Este

prototipo servía de toma de contacto para verificar que todos los componentes estaban

integrados y funcionando correctamente.



35

Figura 17: Imagen del primer prototipado del PIC y el resto de componentes.

Una vez se comprobaron que funcionaba el hardware, se quiso eliminar todos los cables

posibles para poder incorporar más tarde los botones y los ejes del joystick correspondiente.

Fritzing

Figura 18: Diseño en Fritzing de la placa que aloja el PIC.



36

Para eliminar los cables innecesarios se decidió usar una herramienta llamada Fritzing.

Fritzing[19] es un software de automatización de diseños electrónicos para diseñadores, artistas

y cualquiera que esté interesado en prototipado y en computación física. El objetivo de Fritzing

es suministrar herramientas fáciles para documentación y compartición de proyectos de

computación física, produciendo diseños de placas de circuito impreso y enseñando electrónica.

El resultado del diseño se puede observar en la Figura 18. El diagrama esquemático del diseño

realizado se puede observar en la Figura 19.

Figura 19: Diagrama esquemático del diseño en Fritzing de la placa que aloja el PIC.

Fritzing Fab es un servicio de producción de placas de circuito impreso (PCB) a partir de un

diseño de Fritzing. El precio del servicio empieza en 0.70€/cm2, aunque no fue necesario

comprar nada porque en el taller de la Universidad hay recursos para conseguir el mismo

trabajo. En la Figura 20 y en la Figura 21 se muestran los resultados del prototipo

correspondiente realizado en el taller de la Universidad.



37

Figura 20: Imagen superior del Fritzing implementado.

Figura 21: Imagen inferior del Fritzing implementado.



38

Dados los problemas que se tuvieron con El oscilador de frecuencia, se pensó que podrían estar

siendo causados por la placa de Fritzing, por tanto, se volvió a construir una placa sin las

conexiones tan finas que suponían los diseños anteriores. El resultado de la nueva construcción

de la placa se puede observar en la Figura 22 y en la Figura 23.

Figura 22: Imagen superior del último prototipo.

Figura 23: Imagen inferior del último prototipo.



39

Componentes electrónicos

En la Tabla 1 se muestra un listado de los componentes electrónicos.

Cantidad Componente Valor Observaciones 1 PIC18F2550 - 4 1 Sonda - Para conectar el generador de la Figura 12 1 Condensador 47 μF Conectado al pin 14 (VUSB) 1 Condensador 100 nF Conectado al pin 14 (VUSB) 1 Conector USB - Tipo B, Jack5 1 Cable USB - - 1 Condensador 100 μF Conectado entre el pin 20 (VDD) y el pin 19 (VSS) 1 Resistencia 10 kΩ Pull-up del botón 1 Botón - Conectado al pin 21 (RB0) 1 Resistencia 1 kΩ Pull-up del LED 1 LED 5V Conectado al pin 22 (RB1) para probar el botón

Tabla 1: Lista de componentes electrónicos.

El diagrama esquemático de la Figura 19 muestra cómo están conectados entre sí todos los

componentes electrónicos.

Figura 24: Conector USB de tipo B Jack.

4 Como el mostrado en la Figura 15. 5 Se muestra en la Figura 24.



40

El oscilador

Tal y como se muestra en el Anexos del microcontrolador, el oscilador se puede configurar de

varias maneras según los recursos y las necesidades del usuario. El oscilador merece especial

mención por los problemas que ha causado a lo largo del proyecto.

El PIC está dotado de un oscilador interno de 8 MHz, pero para poder aprovechar las

características del USB del microcontrolador es necesario añadir un oscilador externo, puesto

que el oscilador interno no es lo suficientemente potente para ello.

El primer oscilador proyectado fue de cuarzo, de 20 MHz, conectados entre los pines 9 y 10

(OSC1 y OSC2) y cada pin conectado respectivamente a un condensador de 22 pF (conectados a

tierra), tal y como se especifica en el Anexos

. Este diseño fue la primera opción recomendada por la empresa Simloc Research. Para esta

configuración, en el Anexos

se especifica que se usen condensadores de 15 pF cuando el oscilador es de 20 MHz, pero a su

vez hay una nota que menciona que para incrementar la estabilidad del oscilador se aumente la

capacidad de los condensadores. En esta configuración, el pre-escalado correspondiente es de 5,

para poder obtener los 4 MHz deseados a la entrada del PIC.

A la hora de testear el hardware con el primer software disponible, el oscilador presentaba

fluctuaciones y alteraciones en el osciloscopio y la oscilación era poco estable, marcando

frecuencias entre 19 MHz y 21 MHz. Por ello se propusieron las siguientes soluciones, sin

conseguir solucionar el problema:

- Se volvieron a soldar los componentes. Podría existir la posibilidad de que alguna

soldadura no estuviera bien conectada, o que alguna soldadura se hubiera quedado fría.

- Se cambió de oscilador a otro de las mismas características. El oscilador podría tener

algún defecto de fábrica.

- Se soldó lo más cerca posible al microcontrolador. Los fabricantes recomiendan esto para

que la señal recorra el mínimo espacio posible entre el oscilador y el microcontrolador.



41

- Se soldó un oscilador de 16 MHz, cambiando el pre-escalado correspondiente (PLL) a 4.

Podría ser que el microcontrolador tuviera problemas con osciladores de 20 MHz en

concreto.

- Se soldaron todos los huecos restantes de la placa para evitar cualquier inductancia

residual que pudiera haber.

- Se desechó el modelo de Fritzing y se construyó otra vez el prototipo. A lo mejor las

conexiones podrían no ser suficientemente buenas debido a su poco grosor.

- Se recortaron al máximo las patas del oscilador. Una punta metálica que tiene una señal

de 4, 16 ó 20 MHz puede hacer de antena y puede haber interferencias.

- Se soldó un perímetro de tierra alrededor del oscilador y de los condensadores. Los

fabricantes recomiendan esto para aislar la señal por la misma razón que en el punto

anterior.

- Se añadió una resistencia Rs en serie entre el pin OSC2 y el oscilador tal y como

recomienda el datasheet, siendo el primer valor probado de 330 Ω, el segundo de 660 Ω y

el tercero de 470 Ω.

- Se acoplaron condensadores de 10 nF en paralelo con los condensadores de 47 μF y de

100 μF.

- Se añadió un condensador de 4700 μF entre la tensión de entrada del USB y tierra. Se

puso otro condensador de 1 μF en paralelo.

- Se volvieron a revisar todas las conexiones, alimentaciones y soldaduras.

Como solución final, se decidió prescindir de un oscilador independiente y se soldó una sonda al

pin OSC1. A través de esta sonda, conectada a un generador de señales, se generaba una señal

cuadrada de 5 V, de 4 MHz, con un pre-escalado de 1, con un duty cycle6 del 50%, y con un

offset7 de 2.5 V. Esta ha sido la única opción que permitía tener una oscilación constante y

estable. El mayor inconveniente de esta solución es la dependencia del generador de señal,

puesto que es un hándicap que no se pretendía tener. Por tanto, la solución final es tener un

oscilador externo conectado al microcontrolador.

6 Duty cycle: es el porcentaje de un periodo que una señal está activa. 7 Offset: diferencia entre una señal y la señal de referencia, en este caso 0 V.



42

Microchip Libraries for Applications (MLA)

Microchip Libraries for Applications o MLA son unas librerías para mejorar la interoperabilidad

de las aplicaciones que necesitan utilizar más de una biblioteca. Una vez descargado el MLA, se

pueden seleccionar los proyectos que se necesitan para cada aplicación. Además del código

fuente, este paquete de software incluye controladores, demostraciones, documentación y

utilidades.

Para este proyecto se va a aprovechar la aplicación USB de hid_joystick, que incluye un proyecto

base según el PIC que se use. Además de esta información, se puede encontrar más material

acerca de MLA en esta página web[18].

La relación entre los archivos de cabecera del código usado se muestra en la Figura 25, mientras

que la relación del código fuente y sus funciones se muestra en la Figura 26. Estos archivos están

disponibles en la misma página web[18].

El objetivo de cada función de la Figura 25 se muestra en el siguiente listado:

• xc.h está dedicada a definir cuál es el microcontrolador concreto.

• stdbool.h define valores del álgebra de Boole.

• buttons.h describe las funciones de los botones (los botones predeterminados son los

correspondientes a la consola PlayStation).

• leds_3.h consigue que tres leds describan el estado del joystick.

• soft_start.h ayuda al puerto USB a no arrancar demasiado rápido para cuidar los

componentes de hardware.

• adc.h se encarga de convertir las señales de analógico a digital.

• usb_common.h contiene definiciones comunes del USB.

• usb_ch9.h contiene la estructura del USB.

• usb_device.h permite definir el tipo de dispositivo USB que se está usando (en este caso

un joystick).

• usb_hal.h es una capa de abstracción de hardware.



43

• app_device_joystick.h y app_led_usb_status.h contienen las funciones de aplicación del

joystick y definición de los leds del estado del USB, respectivamente.

En la Figura 26, las funciones son las siguientes:

• BUTTON_Enable() es una función que habilita los distintos botones del joystick.

• SYSTEM_Initialize() incializa el programa de software.

• USBDeviceInit() inicializa el módulo USB.

• USBDeviceAttach() consigue que el dispositivo pueda funcionar por polling en vez de por

interrupciones.

• SYSTEM_Tasks() refresca las tareas básicas del software en cada bucle.

• USBDeviceTasks() repasa los requisitos del dispositivo USB.

• USBGetDeviceState() clasifica el estado del USB.

• USBIsDeviceSuspended() devuelve un uno si el dispositivo está dormido.

• APP_DeviceJoystickTasks() soluciona las rutinas que necesita el joystick.

• USER_CALLBACK_EVENT_HANDLER() permite reaccionar de una manera u otra según el

estado del USB.

• APP_LEDUpdateUSBStatus() actualiza los LEDs según el estado del USB.

• APP_DeviceJoystickInitialize() inicializa el código del joystick.

• USBCheckHIDRequest() recibe la información de peticiones desde el ordenador.



44

Figura 25: Esquema de relación de los archivos de cabecera usados del MLA.



45

Figura 26: Esquema de relación de las funciones y el código fuente reciclados del MLA.



46

MPLAB® Starter Kit for PIC18F MCUs

Las funciones del Starter Kit for PIC18F[18] tales como un ratón USB, un joystick o un dispositivo

de almacenamiento masivo utilizan los sensores táctiles capacitivos. El Kit que se muestra en la

Figura 27 incluye una tarjeta de memoria MicroSD™, un potenciómetro, un sensor de

aceleración y una pantalla OLED. Con un depurador y un programador incluidos a bordo, y la

potencia del USB, este Starter Kit es una manera económica de empezar con la familia de

microcontroladores PIC18.

Figura 27: MPLAB Starter Kit para PIC18.

Esta placa cuenta con el microcontrolador PIC18F46J50 con 64KB de memoria Flash, 4KB de

memoria RAM, XLP de baja potencia, toque de detección mTouch y USB. El microcontrolador

tiene la estructura de bootloader y software de USB gratuita de Microchip. El código fuente del

Starter Kit y otros recursos están incluidos en esta estructura, que se puede descargar del

MLA[18].

Para aprender más acerca de las características y el funcionamiento del Starter Kit, se puede

visitar esta web[18] en el que además aparece un tutorial sobre el Starter Kit.

Configuración del microcontrolador



47

A continuación, en la Tabla 2 se muestra cada bit de configuración, su valor y su significado.

Bit Valor Significado PLLDIV 1 No prescale (4 MHz oscillator input) CPUDIV OSC1_PLL2 Primary oscillator, PLL source /2

USBDIV 1 USB clock source comes directly from the primary oscillator block with no post scale

FOSC EC_EC EC oscillator, CLK0 function on RA6 FCMEN ON Fail-safe clock monitor enabled

IESO OFF Oscillator switchover mode enabled PWRT OFF PWRT disabled BOR ON Brown-out reset enabled in hardware only (SBOREN disabled)

BORV 3 Minimum setting VREGEN OFF USB voltage regulator disabled

WDT OFF WDT disabled WDTPS 32768 1:32768 CCP2MX ON CCP2 input/output is multiplexed with RC1 PBADEN OFF PORTB <4:0> are configured as digital I/O on reset LPT1OSC OFF Timer1 configured for higher power operation

MCLRE OFF RE3 input pin enabled; MCLR pin disabled STVREN ON Stack full / underflow will cause reset

LVP ON Single-supply ICSP enabled XINST OFF Instruction set extension and Indexed Addressing mode disabled

Tabla 2: Bits de configuración del PIC.

Además de los bits configurados según la Tabla 2, se configuran a OFF los bits CP (code-

protection), WRT (write-protection) y EBTR (protection from table reads executed in other

blocks).

En el código fuente se realizaron los siguientes cambios:

Una modificación que se hizo en el código fue prescindir de la parte relacionada con el soft_start

porque para este proyecto es irrelevante el tiempo que el joystick tarda en arrancar y con este

fragmento de código activo la compilación no se producía.

El siguiente cambio que se produjo fue programar el PIC para que cuando se pulsase el botón de

RB0 se encendiese el LED de RB1.


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Hardware e integración con el simulador

49

Hardware

El proceso contado a continuación se refiere al primer prototipado de hardware para el joystick

y es cómo la entidad colaboradora lo hace.

- Se corta una porción de corcho prensado o sucedáneo con un tamaño ligeramente

superior al del joystick, aproximadamente 15x15x30 cm.

- Con una navaja se empieza a darle forma al bloque de corcho recortando láminas.

- Una vez la forma es satisfactoriamente parecida al joystick que se quiere construir, se

mezcla la masa de silicona para poder envolver la figura de corcho con la masa y así darle

forma.

- Se retira la figura de corcho y se deja curar 24 horas para que se endurezca bien.

- Se mezcla la resina (en el caso del prototipo el color no es importante, pero se puede

añadir colorante en este paso).

- Se vierte la mezcla de la resina en el molde de silicona teniendo cuidado de que no

rebose.

- Se espera hasta que la resina haya endurecido y se extrae del molde.

Comunicación con el Simulador

Para esta fase del proyecto es necesario tener el joystick perfectamente construido y

funcionando con al menos dos ejes (X e Y) y un botón. Esto se debe a que el objetivo de la

comunicación con el FSUIPC es calibrar todas las entradas analógicas de manera que el

resultado del movimiento del joystick sea el mismo que el resultado si se moviera el joystick en

el helicóptero real.

Microsoft Flight Simulator

Microsoft Flight Simulator es la línea de producción de software más antigua de Microsoft. Este

simulador de vuelo está catalogado como videojuego, pero nada más lejos de la realidad. La

demostración de que el sector de la simulación de vuelo no es sólo un juego es que con el


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Hardware e integración con el simulador

50

hardware adecuado, “jugar” a Microsoft Flight Simulator se puede computar como horas de

vuelo reales.

FSUIPC

FSUIPC[20] son las siglas de Flight Simulator Universal Inter Process Communication. Este

software es un complemento de Microsoft Flight Simulator y su función más importante es la de

visualizar todos los parámetros que un vuelo tiene para poder hacer los cambios necesarios tal y

como se muestra en la Figura 28. Entre estos parámetros se incluyen los de vuelo como pueden

ser la velocidad de la nave, la altura o el ángulo de giro, además de los de software, que son los

registros de la posición de los potenciómetros, los registros de los botones, etcétera. Esta

herramienta se utiliza para calibrar los potenciómetros y para configurar los botones del

joystick.

Figura 28: Pantallazo de la ventana de ajustes del FSUIPC.


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Resultados y conclusiones

51

Resultados

El objetivo de que el microcontrolador sea reconocido como joystick por el ordenador ha sido el

último logro del proyecto. Se ha tenido una serie de problemas con el oscilador correspondiente

debido a causas de placa de circuito impreso y no se han podido resolver estos problemas antes

de la fecha de entrega. Por ello, se ha optado por utilizar un generador de frecuencia externo

para suplir al oscilador local original y poder continuar con el proyecto. No se ha llegado a la

integración con el simulador de vuelo, por lo que este último objetivo no se ha cubierto.

Conclusiones

Los objetivos principales de este proyecto se han cubierto parcialmente. Esto se ha debido a

problemas durante el diseño hardware de la placa de circuito impreso. Concretamente con el

diseño del oscilador para que la placa sea reconocida como joystick. Se ha intentado solucionar

el problema del oscilador de varias maneras antes de optar por un oscilador externo puesto que

esto se consideraba un último recurso.

El planteamiento final del proyecto ha sido ligeramente distinto al planteamiento propuesto por

la entidad colaboradora. En el proyecto se ha decidido usar un lenguaje de programación, un

compilador y un entorno integrado distintos para facilitar el desarrollo. En este caso se ha usado

un compilador C en lugar de BASIC y el entorno de desarrollo MPLAB de Microchip.

El software de demostración de joystick que se ha tomado como modelo no incluye desglose de

los contenidos ni detalle de hasta qué punto incluye el propio software de demostración, esto ha

repercutido a la hora de integrar la parte correspondiente a los botones del joystick.

Futuros desarrollos

Este proyecto es el primer mando para helicóptero que se hace en la entidad colaboradora. La

producción en serie de estos mandos está lejos de los objetivos de la empresa pero si se

consigue construir el primer mando, a la hora de construir el segundo se ahorrará tiempo e

inversiones innecesarias.



52

Una vez los mandos del Eurocopter EC-135 estén montados, en beneficio de la empresa se

puede derivar este proyecto a otro tipo de helicópteros e incluso a otro tipo de aeronaves.

Bibliografía

[1] Tarifas Simloc Research. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

simlocresearch.com. Página 17.

[2] Cursos de piloto de helicóptero. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en

helipistas.com. Página 17.

[3] Airbus helicopters. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en: airbushelicopters.com.

Página 18

[4] Tienda online de accesorios para simuladores. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible

en: helicoptersonly.com. Página 18

[5] Fundación ONCE. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en: fundaciononce.es.

Página 18.

[6] Proyectos de Fin de Carrera de la UPC. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

upcommons.upc.edu/pfc. Página 19.

[7] Aeroservicios de Almería. Fecha de consulta: Febrero 2014. Disponible en: aeroal.com.

Página 17.

[8] Productos de simulación de vuelo. Fecha de consulta: Marzo 2014. Disponible en:

prepar3d.com. Página 25.

[9] Entorno de Desarrollo Integrado. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

microchip.com/mplabx. Página 25.

[10] Artjoy Narod. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en: artjoy.narod.ru. Página 27.

[11] Gestor de arranque de Diolan. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

diolan.com/pic. Página 28.

[12] Desarrolladora de proyectos británica Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

connectable.org.uk. Página 28.

[13] Desarrollo de software. Fecha de consulta: Abril 2014. Disponible en: drdobbs.com.

Página 29.



53

[14] Proyectos Microchip. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

microchipc.com/sourcecode. Página 29.

[15] Foro de electrónica y control. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

ucontrol.com.ar. Página 30.

[16] Foro de electrónica. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en:

forosdeelectronica.com. Página 30.

[17] Sprut. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en: sprut.de. Página 30.

[18] Microchip. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en: microchip.com. Páginas 33, 42

y 46.

[19] Diseño de PCB. Fecha de consulta: Abril 2014. Disponible en: fritzing.org. Página 36.

[20] FSUIPC. Fecha de consulta: Enero 2014. Disponible en: schiratti.com/dowson.html.

Página 50.

http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010280


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Estudio Económico

55

Parte II: Estudio Económico

El presupuesto del material de este proyecto es relativamente barato puesto que la mayoría del

material son componentes electrónicos. Por ello, el valor del producto se encuentra en el

recurso humano y no en el material. El precio mostrado en el Presupuesto general es de un

prototipo, por lo que podría disminuir en caso de construir varios ejemplares. El precio de unos

mandos de este tipo puede rondar perfectamente los 3000 €, por lo que con vender

aproximadamente tres ejemplares se podría empezar a tener ganancias. En general estos

productos suelen ser fiables y en este tema no deberían de dar problemas.

Dado que son unos mandos de un helicóptero muy concreto, habrá pocas personas que

demuestren un interés económico en el proyecto. Esto también quiere decir que en caso de

comercialización el precio sería más bien alto.


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Anexos

57

Anexos

Microcontrolador PIC18F2550

Características principales:

www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=PIC18F2550

Datasheet:

www.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39632e.pdf

Software

www.microchip.com/mla


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Plano

59

Documento II: Plano


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Documento II: Plano

60


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Presupuesto

61

Documento III: Presupuesto

Recursos

En la Tabla 3 se muestran los recursos utilizados.

Cantidad Recurso Valor Hardware

1 PIC18F2550 - 1 Sonda - 2 Condensador8 22 pF 1 Oscilador8 20 MHz 1 Condensador 47 μF 1 Condensador 100 μF 1 Resistencia 10 kΩ 1 Resistencia 1 kΩ 1 Botón - 1 LED 5 V 1 Conector USB - 1 Cable USB - 1 Generador de ondas - 1 Polímetro - 1 PicKit 3 - 1 Soldador - 1 Bomba de desoldado - - Estaño - 1 Alicates -

Software 1 MPLAB - 1 Compilador C18 - 1 Microsoft Flight Simulator - 1 FSUIPC - 1 KiCAD -

Tabla 3: Recursos.

8 Estos materiales se realizarían con el oscilador funcionando. Dados los problemas surgidos se

utilizaron el generador y la sonda en su lugar.


Mandos de Vuelo para Simulador de Helicóptero Presupuesto

62

Presupuesto general

Recurso Precio unitario

PIC18F2550 3.65 € Sonda 9.69 €

Pack de condensadores 1.50 € Oscilador 1.05 €

Pack de resistencias 1.00 € Botón tipo aviónica 5.90 €

Pack de LEDs 0.60 € Conector USB 0.01 €

Cable USB 1.85 € Generador de ondas 339.00 €

Polímetro 22.90 € PicKit 3 33.07 €

Soldador 11.90 € Bomba de desoldado 1.00 €

Estaño 1.79 € Alicates 1.89 €

Microsoft Flight Simulator 29.95 € FSUIPC 28.56 €

SUBTOTAL 495.31 € Tabla 4: Presupuesto general de recursos de hardware y software.

Servicio Precio Horas TOTAL Ingeniería y consultoría 45 €/h 80 3600 €

Desarrollo software 35 €/h 80 2800 € Montaje de hardware 25 €/h 30 750 €

Comunicación con el simulador 45 €/h 50 2250 € SUBTOTAL 9400 €

Tabla 5: Presupuesto general de recursos humanos.

En la Tabla 4 y en la Tabla 5 se muestran los subtotales del presupuesto general. El presupuesto

total del proyecto asciende a 9895.31 €.

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