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   1 Specifying and Configuring and Aircraft Electrical System
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   4 Written by Curtis L. Olson <curt@flightgear.org>
   5 Started February 3, 2003
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   8 Introduction
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  11 The FlightGear electrical system model is an approximation.  We don't
  12 model down to the level of individual electrons, but we do try to
  13 model a rich enough subset of components so that a realistic (from the
  14 pilot's perspective) electrical system may be implemented.  We try to
  15 model enough of the general flow so that typical electrical system
  16 failures can be implimented and so that the pilot can practice
  17 realistic troubleshooting techniques and learn the basic structure and
  18 relationships of the real aircraft electrical system.
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  20 An electrical system can be built from 4 major components: suppliers,
  21 buses, outputs, and connectors.  Suppliers are things like batteries
  22 and generators.  Buses collect input from multiple suppliers and feed
  23 multiple outputs.  Outputs are not strictly necessary, but are
  24 included so we can name generic output types and provide a consistent
  25 naming scheme to other FlightGear subsystems.  Finally connectors
  26 connect a supplier to a bus, or a bus to an output, and optionally can
  27 specify a switch property (either a physical switch or a circuit
  28 breaker.)
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  30 At run time, the structure specified in the electrical system config
  31 file is parsed and a directional graph (in the computer science sense)
  32 is built.  Each frame, the current is propagated through the system,
  33 starting at the suppliers, flowing through the buses, and finally to
  34 the outputs.  The system follows the path of connectors laid out in
  35 the config file and honors the state of any connector switch.
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  38 Suppliers
  39 =========
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  41 A supplier entry could look like the following:
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  43   <supplier>
  44     <name>Battery 1</name>
  45     <prop>/systems/electrical/suppliers/battery[0]</prop>
  46     <kind>battery</kind>
  47     <volts>24</volts>
  48     <amps>60</amps>   <!-- WAG -->
  49   </supplier>
  50
  51 <name> can be anything you choose to call this entry.
  52 <prop> is the name of a property that will be updated with the state
  53        of this supplier.
  54 <kind> can be "battery", "alternator", or "external".
  55 <volts> specifies the volts of the source
  56 <amps> specifies the amps of the source
  57
  58 Currently <volts> and <amps> are not really modeled in detail.  This
  59 is more of a place holder for the future.
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  62 Buses
  63 =====
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  65 A bus entry could look like the following:
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  67   <bus>
  68     <name>Essential/Cross Feed Bus</name>
  69     <prop>/systems/electrical/outputs/bus-essential</prop>
  70     <prop>/systems/electrical/outputs/annunciators</prop>
  71     <prop>/systems/electrical/outputs/master-switch</prop>
  72   </bus>
  73
  74 <name> is whatever you choose to call this bus
  75
  76 You can have an arbitrary number of <prop> entries.  Each entry is the
  77 name of a property that will be updated with the value of the current
  78 at that bus.  This allows you to wire devices directly to the bus but
  79 does not allow you to insert a switch or circuit breaker in between.
  80 See "Outputs" and "Connectors" if you want to do that.
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  83 Outputs
  84 =======
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  86 An output entry could look like the following:
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  88   <output>
  89     <name>Starter 1 Power</name>
  90     <prop>/systems/electrical/outputs/starter[0]</prop>
  91   </output>
  92
  93 An output isn't entirely unlike a bus, but it's nice conceptually to
  94 have a separate entity type.  This enables us to specify a common set
  95 of output property names so that other subsystems can automatically
  96 work with any electrical system that follows the same conventions.  An
  97 output lives on the other side of a switch, so this is how you can
  98 wire in cockpit switches to model things like fuel pump power,
  99 avionics master switch, or any other switch on the panel.
 100
 101 <name> is whatever you choose to call this bus
 102
 103 You can have an arbitrary number of <prop> entries.  Each entry is the
 104 name of a property that will be updated with the value of the current
 105 at that bus.  This allows you to wire devices directly to the bus but
 106 does not allow you to insert a switch or circuit breaker in between.
 107 See "Outputs" and "Connectors" if you want to do that.
 108
 109 Other FlightGear subsystems can monitor the property name associated
 110 with the various outputs to decide how to render an instrument,
 111 whether to run the fuel pump, whether to spin a gyro, or any other
 112 subsystem that cares about electrical power.
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 115 Connectors
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 118 An connector entry could look like the following:
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 120   <connector>
 121     <input>Alternator 1</input>
 122     <output>Virtual Bus 1</output>
 123     <switch>/controls/switches/master-alt</switch>
 124   </connector>
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 126 A connector specifies and input, and output, and any number of
 127 switches that are wired in series.  In other words, all switches need
 128 to be true/on in order for current to get from the input to the output
 129 of the connector.
 130
 131 <input> specifies the <name> of the input.  Typically you would
 132 specify a "supplier" or a "bus".
 133
 134 <output> specifies the <name> of the output.  Typically you would
 135 specify a bus or an output.
 136
 137 You can have an arbitrary number of <switch> entries.  The switches
 138 are wired in series so all of them need to be on (i.e. true) in order
 139 for current to pass to the output.
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 142 Summary
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 145 The electrical system has a lot of power and flexibility to model a
 146 variety of electrical systems.  However, it is not yet perfect or
 147 finished.  One major weakness is that it doesn't yet model degraded
 148 battery or generator power, and it doesn't model the "charge" of the
 149 batteries in case of a generator failure.