docs-mini/README.electrical

   1 Specifying and Configuring and Aircraft Electrical System
   2 =========================================================
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   4 Written by Curtis L. Olson <curt@flightgear.org>
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   6 February 3, 2003 - Initial revision.
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   9 Introduction
  10 ============
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  12 The FlightGear electrical system model is an approximation.  We don't
  13 model down to the level of individual electrons, but we do try to
  14 model a rich enough subset of components so that a realistic (from the
  15 pilot's perspective) electrical system may be implemented.  We try to
  16 model enough of the general flow so that typical electrical system
  17 failures can be implimented and so that the pilot can practice
  18 realistic troubleshooting techniques and learn the basic structure and
  19 relationships of the real aircraft electrical system.
  20
  21 An electrical system can be built from 4 major components: suppliers,
  22 buses, outputs, and connectors.  Suppliers are things like batteries
  23 and generators.  Buses collect input from multiple suppliers and feed
  24 multiple outputs.  Outputs are not strictly necessary, but are
  25 included so we can name generic output types and provide a consistent
  26 naming scheme to other FlightGear subsystems.  Finally connectors
  27 connect a supplier to a bus, or a bus to an output, and optionally can
  28 specify a switch property (either a physical switch or a circuit
  29 breaker.)
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  31 At run time, the structure specified in the electrical system config
  32 file is parsed and a directional graph (in the computer science sense)
  33 is built.  Each frame, the current is propagated through the system,
  34 starting at the suppliers, flowing through the buses, and finally to
  35 the outputs.  The system follows the path of connectors laid out in
  36 the config file and honors the state of any connector switch.
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  39 Suppliers
  40 =========
  41
  42 A supplier entry could look like the following:
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  44   <supplier>
  45     <name>Battery 1</name>
  46     <prop>/systems/electrical/suppliers/battery[0]</prop>
  47     <kind>battery</kind>
  48     <volts>24</volts>
  49     <amps>60</amps>   <!-- WAG -->
  50   </supplier>
  51
  52 <name> can be anything you choose to call this entry.
  53 <prop> is the name of a property that will be updated with the state
  54        of this supplier.
  55 <kind> can be "battery", "alternator", or "external".
  56 <volts> specifies the volts of the source
  57 <amps> specifies the amps of the source
  58
  59 Currently <volts> and <amps> are not really modeled in detail.  This
  60 is more of a place holder for the future.
  61
  62 For alternators, you must additionally specify:
  63
  64     <rpm-source>/engines/engine[0]/rpm</rpm-source>
  65
  66 The value of the rpm source determines if the generator is able to
  67 produce power or not.
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  70 Buses
  71 =====
  72
  73 A bus entry could look like the following:
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  75   <bus>
  76     <name>Essential/Cross Feed Bus</name>
  77     <prop>/systems/electrical/outputs/bus-essential</prop>
  78     <prop>/systems/electrical/outputs/annunciators</prop>
  79     <prop>/systems/electrical/outputs/master-switch</prop>
  80   </bus>
  81
  82 <name> is whatever you choose to call this bus
  83
  84 You can have an arbitrary number of <prop> entries.  Each entry is the
  85 name of a property that will be updated with the value of the current
  86 at that bus.  This allows you to wire devices directly to the bus but
  87 does not allow you to insert a switch or circuit breaker in between.
  88 See "Outputs" and "Connectors" if you want to do that.
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  90
  91 Outputs
  92 =======
  93
  94 An output entry could look like the following:
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  96   <output>
  97     <name>Starter 1 Power</name>
  98     <prop>/systems/electrical/outputs/starter[0]</prop>
  99   </output>
 100
 101 An output isn't entirely unlike a bus, but it's nice conceptually to
 102 have a separate entity type.  This enables us to specify a common set
 103 of output property names so that other subsystems can automatically
 104 work with any electrical system that follows the same conventions.  An
 105 output lives on the other side of a switch, so this is how you can
 106 wire in cockpit switches to model things like fuel pump power,
 107 avionics master switch, or any other switch on the panel.
 108
 109 <name> is whatever you choose to call this bus
 110
 111 You can have an arbitrary number of <prop> entries.  Each entry is the
 112 name of a property that will be updated with the value of the current
 113 at that bus.  This allows you to wire devices directly to the bus but
 114 does not allow you to insert a switch or circuit breaker in between.
 115 See "Outputs" and "Connectors" if you want to do that.
 116
 117 Other FlightGear subsystems can monitor the property name associated
 118 with the various outputs to decide how to render an instrument,
 119 whether to run the fuel pump, whether to spin a gyro, or any other
 120 subsystem that cares about electrical power.
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 123 Connectors
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 126 An connector entry could look like the following:
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 128   <connector>
 129     <input>Alternator 1</input>
 130     <output>Virtual Bus 1</output>
 131     <switch>/controls/switches/master-alt</switch>
 132     <initial-state>off</initial-state>  <!-- optional tag -->
 133   </connector>
 134
 135 A connector specifies and input, and output, and any number of
 136 switches that are wired in series.  In other words, all switches need
 137 to be true/on in order for current to get from the input to the output
 138 of the connector.
 139
 140 <input> specifies the <name> of the input.  Typically you would
 141 specify a "supplier" or a "bus".
 142
 143 <output> specifies the <name> of the output.  Typically you would
 144 specify a bus or an output.
 145
 146 You can have an arbitrary number of <switch> entries.  The switches
 147 are wired in series so all of them need to be on (i.e. true) in order
 148 for current to pass to the output.
 149
 150 Note: by default the system forces any listed switches to be true.
 151 The assumption is that not every aircraft or cockpit may impliment
 152 every available switch, so rather than having systems be switched off,
 153 with no way to turn them on, we default to switched on.
 154
 155 This is a problem however with the starter switch which we want to be
 156 initialized to "off".  To solve this problem you can specify
 157 <initial-state>off</initial-state> or
 158 <initial-state>on</initial-state> Switches default to on, so you
 159 really only need to specify this tag if you want the connector's
 160 switch to default to off.
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 163 Summary
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 166 The electrical system has a lot of power and flexibility to model a
 167 variety of electrical systems.  However, it is not yet perfect or
 168 finished.  One major weakness is that it doesn't yet model degraded
 169 battery or generator power, and it doesn't model the "charge" of the
 170 batteries in case of a generator failure.