FSX用マイコックピットの製作（ホームコックピット作製の記録）

FSX ジェネラルアビエーション用ミニコックピット製作記

経緯 (ついに夢のコックピットが実現可能に．．．自作できる！)

　昨年(２０１４年)の春頃、Backyさんから、「2.8インチQVGA（320x240)液晶を使って、ＦＳＸ用計器開発中。」とのアナウンスがあり、その後、計器種類の追加、複数台連結、スイッチにて計器切替え、シリアルポートから汎用ＵＳＢ仕様への変更、設定ソフトのＥＸＥファイル化、等のハードウエア・ソフトウエア機能改訂があり、それら刻々とＢＢＳに発表していただく画像を見ながら、ソフトウエア・ハードウエア共に知識を持たない私でも、QVGA液晶計器を使ってコックピットを作れそうだという期待が高まっていきました。
　ＰＣのキーボードを一切使わずに、またＦＳ画面の計器を使わずに、実機に似たコックピットでＦＳをするという、ちょっと前までは実現不可能だと思われていたＦＳシマーの「夢」が、にわかに実現可能性を帯びてきたのでした。

　そしてとうとう１１月にはQVGA液晶計器が開発完了してキット化され、最初のロットを頒布していただけることになり、私は７台をお願いすることとなりました。

　速度計＋姿勢計＋高度計＋旋回計＋昇降計＋ＶＯＲ＋エンジン回転計を設置したミニコックピットを作ろうというわけです。

　基本Ｔ字計器の内、ジャイロコンパス(定針儀)がありませんが、手持ちのSaitekFIPでＨＳＩを表示させるので省きました。また、CDI（ＶＯＲ）とエンジン回転計の２計器は、切替えスイッチで他の計器にも切替え可能にして、汎用性も持たせることにしました。
　なお私は、このQVGA計器キットを含めBackyさんの作られた計器類を、BackyWorks製計器と勝手に呼んでいます。これは、以前にBackyさんからいただいたラジオスタック計器ＢＯＸに、「BackyWorks」の銘板が取り付けられていた事によるものです。

　１１月の下旬にはBackyさんから７台のQVGA計器が到着し、それに加えてアクリル製のコックピット用パネルも作成してくださったものが同梱されていて、いよいよ製作に取りかかる事となりました。

ミニコックピット製作記録

　私の計画としては、ＦＳＸにあるセスナ１７２のコックピットパネルをモデルに、一部Ｍｏｏｎｅｙのパネル配置も参考にして、航行用計器と通信計器、フラップやエンジン制御、ライト類制御、ランディングギアレバー、ヨークを一体化したパネルを作ることにしました。

　Backyさんの計器到着前に、まずはPC上で画像貼り付けして、仕上がりイメージを作りました。
　ＦＳＸのバーチャルコックピットやキーボード無しでも飛行できる事が、製作の最終目標です。
　計器はBackyWorks製FlightInstrmentPanel(FIP)７台と、SaitekFIP１台、GoFlight RP48１台、BackyWorks製ラジオスタック、その他スイッチ類で組み上げることにしました。
　私の考えるパネル配置について、メールでBackyさんと相談し、計器の配置・組み合わせについて決めました。

2014年11月

　１１月にはBackyさんから７台のQVGA計器が到着しました。
　　開梱してみると、NC旋盤で穴あけ加工済みのアクリル製のコックピットパネルがサービスで同梱されていて感謝感激。
　まずは、BackyWorks製アクリルパネルに、スイッチ用の穴と、取付け用の穴を開けました。
　アクリル用のドリルピットが見つけられなかったので、ラジオ少年だった頃から使っているアルミ用のドリルで穴開け。慎重にやったつもりですが、やはりfuji3さんやBackyさんから忠告を受けていたとおりに、１カ所だけ割れを作ってしまいました。
　10mmほどの割れなので、アクリル用接着剤でくっつけて事無なきを得ました。
　アクリル用のドリルピットは後日にホームセンターで見つけましたが、4mm径のものしか無くて、やはり田舎の辛さです。また、かなり高価です。
　４枚のアクリル板をつなぎ合わせて出来ているパネルは2mmの厚さがあり、強度はまあまあありますので、接合部分にのみ裏から補強板を当てるだけにしました。

2014年12月

　次にミニコックピットの骨組みとして、9mm厚木板で枠を作り、そこにパネルを取り付けます。
　パネルには、ガラス窓などに貼り付ける磨りガラス調シートを貼りました。
　というのも、黒いアクリルパネルはピカピカ光っていて美しいのですが、触ると指紋が着いたりしてすぐに汚れてしまいます。また、角度によっては自分の顔が映ることもあって、う～～ん、となってしまうものですから....
　また、シートの弾力性が、少しなりともアクリルパネルの強度を補強してくれるということも期待できます。
　シートは接着剤が付いていないタイプなので、具合が悪ければ簡単に剥がすことができます。

　次には、筐体カバーを作ることにして、発泡スチロールのブロックを半分に切り、筐体カバー天板側の支えを作りました。
　また、階段滑止め用のスポンジ材で筐体カバーの縁飾りを作りました。柔らかい素材なので、カバーの曲線に合わせてうまく曲がってくれます。

　ここまでで、BackyWorks製QVGA液晶計器を取付ける準備が出来たわけですが、他に、スイッチ類を制御する電子回路が必要です。
　この時点で既に、BackyWorks製FIPのファームウエアがバージョンアップしていて、FIP１個に付きスイッチ回路を５個まで使用できるようにはなっていたのですが、ちょっと電子知識の維持のためにも、他の方法も試してみることにしました。

　以前にスロットルユニットを作ったとき、不要になったUSB接続ゲームコントローラーの基板を改造して使ってうまくいったことがあったのですが、今回もその手でいくことにしました。
　ちょうど不要になった１２ボタンのゲームコントローラーがあって、その中に入っているスティック回転検知ユニットの半固定抵抗器が、Saitekスロットルクオドラントに使っている部品と同じなので、本来の目的の前に、まずはクオドラント補修用部品確保のためにもと、半固定抵抗を取り外して保管することにしました。
　半田ごてと半田吸取り器で悪戦苦闘してユニットを取り外しましたが、予想通り基板は正常動作しなくなったので、代替として4.6kΩの抵抗を付けて回転軸以外の動作を回復させ、あとは基板の配線を眺めて必要なコードを配線して、スイッチ１２個まで制御できる基板は準備できました。

　なお、現在では、BackyWorks計器の追加機能として、１台のQVGA計器につき５個の各種制御スイッチが接続できるわけですが、コントロールソフトにあるプリセットメニューの中から、各種機能を割り当てる事ができます。上記の１２ボタンではとても足りないので、完成したコックピットでは、このFIPスイッチ機能も使用しています。

　ここで、ちょっと。
　１２ボタンスイッチの１回路では、ランディングギア用にオルタネート動作スナップスイッチを使うのですが、電子回路的にはモーメンタリー検知にするために、220μFの電解コンデンサとリレーで小細工をしました。
　要するにスイッチを上げても下げても(入れても切っても)、短く１回だけ接点がつながるようにするために、スイッチを入れたときはコンデンサに電気が溜まるまでの間リレーが通電し、切った時にはコンデンサに溜まった電気でしばらくの間リレーをＯＮにするだけのものです。一応動作はしていますが、コンデンサは330μFぐらいがよいようです。
　また、DCリレーは＋－の極性の無いものでないと動作しません。

2015年1月

　パネルにQVGA計器７台を取り付けました。パネルはBackyさんがコンピューター制御NC旋盤で穴開けをしてくださっているので、数多いネジの位置と寸分の狂いもなく、ぴったりと収まりました。恐るべしＮＣ旋盤。
　その他に、BackyWorks特製ラジオスタック(Backyさんからいただいたものです)、GoFlight RP-48や Saitek FIPも取り付け、動作テストに入りました。
　コックピット下部(ヨークの右)のパネルはこの時点で未完成ですが、ここにはエンジン系やライト類、ランディングギアのスイッチが付くだけですから、計器表示のテストは出来る状態です。

　先ずはＦＳＸ接続無しでの動作チェック。設定ソフトで各QVGA計器への機能割り振りを行い、各計器が無事に表示されることを確認。
　なお、各計器・機器への電源供給ですが、ＰＣのＵＳＢ端子のみでは数も足りず電力不足にもなりましたので、セルフパワーのＵＳＢハブを３個併用しました。
　QVGA計器は１台につき150mAほどの電流が流れるとのことです。液晶計器と他の機器類でおよそ1.5～２A流れると見て、全体としての消費電力は約１０Wぐらいでしょうか。

　基本的な計器表示の動作確認が出来た後は、ＦＳＸとの連携確認です。
　セスナ１７２でバーチャルコックピットを表示しながら飛行し、QVGA計器の表示と比べてみます。
　もちろんのことながらQVGA計器も正確な値を表示しています。
　急激な上昇下降をしたときに、昇降計の反応がほんの少しだけ遅れる感じもありますが、問題はありません。
　ＦＳＸのフレームレートへの影響もほとんど無いようです。

　このチェックが終わったら、いよいよ「自作」の部分となるスイッチ類のパネルを作るのですが、その際、航行灯類の５個のスイッチは、PCの５インチベイ用のファンコントロールユニットを使うつもりでした。それをそのままはめ込んで使うつもりでいたのですが、スイッチ動作が重く、力を入れないとレバーが倒れません。また、見た目がいかにも昔ながらの「トグルスイッチ」なので、今ひとつだな～とは思っていたので、ここは思い切って感じのいいスイッチに５個とも取り換えることにしました。
　以前にkanoさんから大量にいただいた電子部品の中にちょうどいいものがあったのを思い出し、早速取り換えてみたら、見た目もいいし動作も軽いので、ここは一手間掛けてみて正解でした。

2015年１月中旬

　いよいよ最終局面。
　追加パネルも出来、スイッチ類も取り付けました。いよいよ、スイッチの機能割付けと確認、パネルへのレタリング文字貼付けを残すのみです。

　ミニコックピットは全体で４つの部分から出来ています。

　Ａは、BackyWorks特製FIP計器キット７台＋SaitekFIP１台で構成されるパネル。
　Ｂは、マグネトー選択エンジンスターター＋予備スイッチのパネル。
　Ｃのパネルは、ライト類のスイッチ＋フューエルタンクセレクタ＋フューエルポンプ＋ピトーヒート＋パーキングブレーキ＋ランディングギア。
　Ｄは、GoFlightのRP48＋BackyWorks特製ラジオスタックユニット＋フラップやGPSレンジ等スイッチ。

　00と06の計器は、スイッチにて５種類の計器に切替え可能です。
　04と06の計器にはロータリーエンコーダーによる数値設定ノブが付いています。
　ＰＣにつないでテストフライトしましたが、私の飛ばし方で使う限りＦＳＸのコックピット画面無しで問題なく飛行できます。他にSaitekのスロットルクオドラントとラダーペダル、ELECOM製のキーボードエミュレーター機能付きゲームパッドがあるので、ＰＣのキーボードは全く使う必要がありません。
　　最下部にあるSaitekヨークは、ねじ止めして一体化してあります。全体の重量のおかげで、固定器具なしでも何の問題もありません。

2015年2月

　BackyWorksFIPの追加スイッチ機能には、ライト類スイッチ（５回路）と、燃料タンク切替え＋燃料ポンプ（計４回路）、マグネトー＋スターター(計５回路)に割り当ててあります。

　割り当てに当たって一工夫。
　スイッチ回路の効率的割当て（節約？）のためと、わずか３００μAとはいえ複数の回路がONのままでは気持ちも良くないので、スイッチレバーを上げ下げしたときに一瞬だけスイッチがON（モーメンタリー動作）になるように、回路を組むことにしました。

　ランディングギアスイッチでも、これをリレーとコンデンサを使って処理しましたが、リレーの手持ちも多くないし、何せスマートではないので、この部分はトランジスタを使ってやってみることにしました。

　FIPのスイッチ回路はONのときに３００μAが流れるので、トランジスタ（２SC945）の増幅率を考えると、ベースには100～200分の１程度の電流でよいので、100KΩでいいかな、とか、FIPの動作電圧は3,3Vなので、安全のためUSBの５VをLED２個で降圧して、といった感じで、ブレッドボードでのテストの後、トランジスタスイッチング回路を組みました。
　ベースに繋いである0.01μFは、スイッチのチャタリングを少しでも回避できるかと、おまじない程度に付けたものです。計算に依れば１m秒までぐらいのチャタリングに対処出来るかもしれません。

　左写真はスイッチ部分を下（裏側）から見たところです。
　心配していたチャタリングの影響は出ていません。
　ただ、スイッチを指で弾くようにして荒々しく「パンッ」と落とすと、回路が反応しません。スイッチの動くスピードが速くてOFF時間が短かくなってしまい、回路側で検出できないからでしょう。
　スイッチを指で持ちながら静かに「カチッ」と下ろすときちんと反応します。ちょっとだけ気を遣いますが、スイッチのためにはいいかもしれません。
　スイッチを、中点で止まるON-OFF-ONタイプのものにした所は、十分にOFF時間があるので確実に反応します。

　なお、トランジスタスイッチは７回路分作ったのですが、そのうち２回路は他の基板の回路（何とGNDがプラス電圧）を制御するために、５Vリレーを駆動するようにしました。このリレーは動作電流が40mAなので、ベースの抵抗は4,7KΩにしてあります。２SC945のコレクタ電流は100mAまでなので、ちょっと～、ですが、１秒間ぐらいしか導通させませんし、まぁ大丈夫でしょう。
　また、リレーには逆起電力対策のダイオード（１０D1）を付けました。
　左の写真、下方の２個の四角いものがリレーです。

　このようにして、Backyさんの開発開始から約10ヶ月、私の製作開始から２ヶ月余りを経て、ようやく長年の夢、いや、ＦＳを始めたころ（ＦＳ９５の一つ前、ＦＳ４？）には実現の可能性さえ見えなかったマイコックピットが出来上がりました。
　実機のパネルよりは小さいのですが、机の上に置いてＦＳを楽しむには十分なサイズです。横幅は２４インチモニターとほぼ同じ５８ｃｍ。高さは２８ｃｍ、奥行きはヨーク部分を除いて２２ｃｍ。

　ひとつだけ問題なのは、ミニサイズとはいえ、これだけの装置になると部屋の中に置いておく場所がないことです。
　かといって机の上に置きっぱなしにして、メインＰＣや机をＦＳ専用にするわけにもいきません。サブＰＣはVistaマシンなので、そう安心して使い続けることも出来ませんから。
　これから、ＰＣ周りの整理をしたり、ソロリと妻の陣地に割り込むなどしてスペースを作り出さないといけません。

　それにしても、実機に似たコックピットでバーチャルフライト。長年、夢の又夢であったことが、とうとう実現していることに、我ながら感動しています。
　ツインエンジンのジェネアビ機でも、細かい所を気にしなければこのミニコックピットで十分楽しめますし、古いアナログ計器タイプのジェット機でも飛ばせるはずです。
　せっかく作ったミニコックピットですから、大切にしながらも十分に使っていきたいと思っています。
　計器を開発し各種アドバイスをしてくださったBackyさん、工作のアドバイスをいただいたfuji3さん、部品をいただいたkanoさん、応援してくださった皆様に御礼を申し上げます。

（ 2015年2月記）

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