DIY Flight Computer – OpenVario

Før Open Vario – Cockpit clutter ….

Etter å ha brukt PDA/IPAQ over flere år begynte vi å se etter ny flight computer til vår LS6a. Det er mange alternativer som er kommersielt tilgjengelig beregnet for panelmontering, Dittel , LX Zeus / LX9000 stod høyt på listen. Men for oss i det store og hele var disse løsningene utenfor økonomisk rekkevidde. Så – høsten 2014 ble vi obs på et open source prosjekt, nemlig OpenVario (www.openvario.org) som baserte seg på en stor 7″ skjerm.

Open Vario Display

Dette så veldig interessant ut! OpenVario startet som et personlig prosjekt hos Akaflig Graz i Østerrike og nådde et modenhetsnivå som tillot publisering av arbeidstegninger, materiallister, printkort og software slik at andre også kunne bygge seg sin egen Flight Computer. Selve programvaren som OpenVario kjører på er XCSoar 7.0, med alle muligheter som finnes der. Open source både på hardware og softwaresiden med andre ord.

Kostnadene for dette DIY-prosjektet var også langt mer tilpasset vårt budsjett…og siden ingen av oss hadde nevneverdig kompetanse med lodding av veldig små SMD (Surface Mount Devices) til et større komplekst produkt, eller forstod så mye rundt PCB-produksjon eller koding, ble det klart at dette måtte vi jo bare få til! Vinteren var foran oss så hvorfor ikke fylle den med litt kvalitetstid?

Teknikken

Teknisk sett består OpenVario av en mini-PC (Cubieboard) som kjører på Linux, til denne knyttes det til et adapterboard hvorpå øvrige komponenter kobles mot. Det er blant annet et kort med 4x RJ45 sockets og et sensorkort som utgjør ryggraden til computeren. FLARM eller andre enheter som kan gi GPS/ADS-B kobles til OpenVario via RJ45-kabel.

PCB Sensorboard inkl. noen SMD-komponenter

Ganske smått…

En har mulighet til å hente sensordata fra et eget utbyggingskort, dette inneholder trykksensor for static, total og TEK samt differensial. En egen 9DOF gyrosensor er også på kortet som kan gi informasjon til fremtidig ARHS (Kunstig horisont, ikke implementert i XCSoar pr dd.)

Har man digitale varioenheter fra før som f.eks LX S7/10 (og flere andre) kan man redusere byggekostnaden til OpenVario og droppe sensorkortet da OpenVario kan hente disse dataene fra ekstern enhet – eller benytte begge og ha redundancy.

Med andre ord grunnlaget for komplett Flight Computer…..og med stor skjerm!
Vi studerte byggebeskrivelse publisert på www.openvario.org og begynte rett og slett å samle inn deler. Mange komponenter er enkle å skaffe mens noen er høyst spesialiserte og mer utfordrende å skaffe.

Via www.openvario.org ble det koordinert diverse Group buys og etter litt hadde vi det meste for hånden og selve byggingen kunne starte. Her ble det en fordeling av arbeidene og min partner i prosjektet, Jarle Mathisen, tok for seg det meste av selve loddingen. Selv tok jeg ansvaret for kabinett og fresing av monteringsbrakett – det må jo se ”proft” ut!

XCSoar Alternates Meny
Openvario 5,7″ vist.

FLARM Radar: Kan også kombineres med ADS-B via f.eks Garrecht TRX1090.

LX9000 og Openvario 5,7 har ca samme skjermstørrelse og lysstyrke.

Vår byggeprosess tok forholdsvis lang tid, mest pga travel hverdag, men også mye fordi det meste av prosjektets byggetrinn var for oss ukjent. Noen SMD-komponenter har f.eks loddepunkt som ligger under selve komponenten og vanlig loddebolt ikke gjør nytten. Varmluftslodding eller reflow-ovn vil her være en stor fordel. En annen faktor er loddebein som er bare noen brøkdeler av en mm fra hverandre gjør faren for kortslutning stor om en er uforsiktig med arbeidet. Et kraftig forstørrelsesglass for visuell inspeksjon er et must!

Underveis dukket mange spørsmål og med mye hjelp fra prosjektets iniativtakere og andre byggere kom vi oss videre. På web-forumet til XCSoar er det en egen tråd som er dedikert til OpenVario og teller per dd over 60sider og flere tusen poster. Alle hjelper alle med sine respektive kunnskapsområder.

God skærm

Innledningsvis var den største utfordringen til OpenVario å finne en god skjerm som fungerte ute i dagslys. Prototypen er basert på en variant som heter PixelQi men firmaet som stod bak produksjonen av denne avviklet driften slik at tilgangen ble vanskeligere og vanskeligere. Oppgitt lysstyrke på PixelQi er tilsynelatende lav, 200cd/m2, men skjermen er såkalt transreflective, den slipper inngående lys gjennom skjerm og tilbake igjen noe som i praksis øker oppfattet lysstyrke.

Siden den gang har det kommet er par andre skjermalternativer som fungerer enda bedre – og er enklere å skaffe. En kan nå velge mellom 4,3”, 5,7” og 7” slik at en kan tilpasse størrelsen etter ønske og behov (og ikke minst plass i instrumentbrettet!)

Vinteren 2015/2016 var vår enhet (Variant 7” PixelQi) ferdig så vi benyttet anledningen til å bygge om instrumentbrettet til å ta i mot Flight Computeren. Monteringen er tradisjonell med gjennomgående skruer, en i hvert hjørne. OpenVario fikk egen On/Off-bryter og sikring og vi koblet til luftslanger, ClassicFLARM og Garrecht TRX1090 (ADS-B). Etter konfigurering av selve XCSoar så fikk vi både GPS og ADS-B opp i XCSoar og vi kunne nå bare vente på sesongstart slik at vi kunne få opplevd OpenVario/XCSoar i praksis.

Bakside Openvario

DIY Remote Stick for betjening av Openvario

Vår erfaring

Det var knyttet stor spenning til første tur, ville enheten fungere etter intensjon samt gi korrekt data? Vi hadde jo fortløpende testet det aller meste på bakken men man vet jo aldri… Det ble Jarle som fikk æren av den aller første turen og etter en kort runde kunne vi gjøre opp foreløpig status, alt virket!

Vi opplevde noe støy fra radiobruk mot OpenVario men med litt innsats med ordinære støyfiltre etc forsvant også dette. For vår del va det også en fenomenal opplevelse å kunne slippe alle tidligere eksternt monterte enheter og ha alt samlet i selve instrumentbrettet.

Min første tur med OpenVario ble gjennomført dagen etter i ganske små Føhn-gap og mye Cirrus lokalt rundt flyplassen, med flere andre fly tett omkring meg var opplevelsen av FLARM-radar på 7” skjerm fantastisk! (ADS-B trafikk fra TRX1090 vises også på samme radarbilde)

Så langt i sesongen har vi fått testet systemet under vanlig flyvning og konkurranser og det å ha en god Flight Computer har for oss vært en viktig ressurs. Hovedmålet vårt var at vi har fått ett felles system vi begge kan bruke, intet behov for sugekopp med ipaq/tablets eller PNA lenger. Den store bonusen er bokstavelig, 7” med lesbar informasjon!

Vår enhet er som tidligere nevnt basert på PixelQi-skjerm som har 200cd/m2 lysstyrke, den er lesbar under alle forhold men fargene viskes bort ved hardt lys. De nyere skjermene er langt bedre og helt på høyde med f.eks LX9000.

Vår Openvario-enhet er ustyrt med berøringsskjerm (optional) samt vi bygget om stikken til å inneholde et annet DIY-prosjekt, en joystick. Så vi har nå et komplett system der ”alt” er tilgjengelig via fingerbevegelse på stikken.

De individuelle komponenter / moduler som utgjør Openvario

Så – Hva koster det å bygge sin egen openVario?

I ren delekostnad så må man regne med ca 4000NOK, av dette er mesteparten knyttet til skjerm, printkort (PCB) og sensorkort da sistnevnte inneholder noen relativt kostbare sensor-IC. I tillegg kommer det kostnader knyttet til chassis-materialer og eventuelt bearbeidingen av disse. Vi freser fronten ut av solid aluminium og svartelokserer denne slik at utseende/finish blir omtrent som de kommersielle alternativene – det er andre byggere som f.eks har laget front i plast via 3D-printere.

Pris ovenfor betinger at man har eget produksjonsutstyr/verktøy tilgjengelig. Ergo er det fullt mulig å bygge sin egen Openvario for en brøkdel av prisen for kommersielle enheter

Så for de som liker et spennende DIY-prosjekt eller ønsker en fullverdig Flight Computer til lavest mulig kost så kan vi absolutt anbefale OpenVario! Vi startet med kun svært begrensede kunnskap om elektronikk og lodding men med litt innsats og hjelp fra Openvariomiljøet kom vi i mål.

Prosjektet passer også veldig godt i f.eks et klubbmiljø der medlemmer kan bidra med sin forskjellige kompetanse og sammen nå målet, kanskje også kunne utstyre klubbfly med moderne Flight Computer ombord?

Funksjonene er det i bunn og grunn XCSoar og den løpende utvilkingen av dette programmet som styrer – og er allerede per i dag omfattende!
Etter at OpenVario som DIY-prosjekt ble gjort tilgjengelig for alle finnes det per juli 2016 over 60 registrerte ”builders” på verdensbasis og flere kommer til. Jo flere som bygger jo mer informasjon/erfaring er det å hente fra miljøet.

I Skandinavia er det kun en kjent operativ enhet (vår) men vi kjenner til et annen som er planlagt for bygging denne sommeren her i Norge. Ingen registrerte byggere i Sverige, Finland eller Danmark, who will be first?
Vi har gjennom vårt prosjekt hatt både opp- og nedturer men sakte og sikkert nærmet vi oss målet vårt – men det å oppleve det endelige resultatet i lufta….priceless!

* – OpenVario er også tilgjengelig for kjøp som byggesett og varierende grad av ferdigbygg / komplett via f.eks SteFly (www.stefly.aero)
* – Selv synes vi at byggingen er såpass morsom at vi har en liten serieproduksjon på 4 enheter på gang. Disse vil bli gjort tilgjengelig for salg som komplette enheter og første 5,7”-enhet blir levert ny eier nå i juli. (www.halair.com/openvario)

Tekniske data

7” Color-TFT skjem / Oppløsning 800×480 / Anti-Glare overflate / Lysstyrke 1000cd/m²
175x105x80mm, vekt ca 700g komplett med sensorkort installert. Strømforbruk 450-500mAh.
5,7” Color-TFT skjerm / Oppløsning 640×480 / Anti-Glare overflate / Lysstyrke 900cd/m²
135x105x80mm og vekt ca 600g komplett med sensorkort installert. Strømforbruk 300-350mAh.

In/outputs
8-15V (in) med Polarity Protection
12V (out) til andre eksterne enheter)
4 x RS232 (RJ45 input med IGC pinout, 12V)
2 x USB for input device and data transfer (USB Stick, PC-mus, tastatur, Remote Joystick, BT/WIFI dongle mm.)
1 x Micro SD (for systemfiler og XCSoar, 4GB minimum)
1x Ethernet (For systemoppgraderinger/FTP mm)
Via Sensorboard:
Audio out (4-32ohm)
Temp.probe input
P-Static / P-Total / P-TEK

HARDWARE
Cubieboard
CPU: Dual Core 1GHz ARM Cortex-A7 processor
RAM: 1GB DDR3
Flash: 4GB Nand
OS: Linux