新型のFCの設計が終わりました

いやいや、随分とご無沙汰してしまいました。恒例のMFT後のやる気無し期間とかその他諸々ありまして全然更新できませんでしたというのが言い訳となります。スミマセン・・・。前回ブロック図まで書いた新しいFC(フライトコントローラー)ですが、なんだかんだと構成変更してようやく形になりつつあります。MKFC_Main_v20_L1

電源周りの変更(ワイドバンド電圧対応)と昇降圧の両対応が一番の原因でした。あと、基板サイズと亀の子みたいに積める構成のまとめに時間がかかったのですよ。特にコネクタ位置、なんだかんだで一番の制約になりかねないのでいろいろと試してたら時間がかかりました。とりあえずですが、ようやくメインとなるべき基板の設計まで終了しました。

■基本コンポーネント
MPU : MK20DX256VLH7(72 MHz/FLASH:256 kB/RAM: 32 kB)x1
Gyro+Accel : MPU-6050(6-Axis Gyro+Accel)x2
Magnetometer : MAG3110(3-Axis, Digital Magnetometer)x1
Pressure : LPS25H(Pressure sensor)x1
※:Power系統はEdisonの電源容量に対応するため2A出力可能(入力電圧による制限あり)

■入力&出力(基本基板)
・8chのサーボ(ESC)用端子(5V)
・I2C端子(3.3V/5V)
・GPS用のシリアル(3.3V)
・JTAG/SWD端子(1.27mmピッチ)
※:メイン-サブ基板間の拡張コネクタはDF40(50Pin)を使用(スタック高3.5mm)

・増設コネクタ信号出力(24本)
(A13)-ADC0_DM3
(A12)-ADC0_DP3
(A11)-ADC0_DM0
(A10)-ADC0_DP0
(DAC/A14)-DAC0
JTAG-TCK (Test Clock)
JTAG-TDI (Test Data In)
JTAG-TDO (Test Data Out)
JTAG-TMS (Test Mode Select)
(D24)-JTAG_TRST_b
(D3)-TX/PWM/Timer1
(D4)-RX/PWM/Timer1
(A2/D16)
(A3/D17)
(D0)-RX1
(D1)-TX1
(D32)-PWM/Timer3
(D25)-PWM/Timer3
(A1/D15)-CS4
(D13)-SCK
(D11)-MISO
(D12)-MOSI
(A18/D29)-SCL1
(A19/D30)-SDA1
(D8)-TX3
(D7)-RX3
(A0/D14)
(D2)-CS

■対応電圧
・1.35V-36V(DC)
※:IntelEdison駆動には9V以上を推奨

■サイズ
・58.42mm(2.3inch)x39.37mm(1.55inch)

■増設基板はいくつかの種類を計画中
・Edison(GPIO/SD/LCD etc)対応
・LDC/SD対応
・FCU側出力拡張+ロジック変換

特徴は「広い電圧対応・ジャイロx2・拡張基板での拡張対応(IntelEdison他」になる感じです。他にも電源系を部品点数多くなるにもかかわらず多重化したりとかしてます。発注したので出来てきたら実装&テストして居尼での機体より少し大きめのサイズに搭載して飛行させる予定。そして、この基板にはintel Edisonがサブボード経由で搭載される予定なのでその辺りを作れば手乗りサイズでかなりパワーのあるコントローラーが爆誕するよてい…。

次の展開とかを考えてみたりする

ようやく形になりつつあるので次のステップの内容を考えてみたりするのです。現状で基板側にすべての機能を内包しているため基板形状含めて特殊な形になってしまっています。このままだと汎用的には使いづらいので汎用で機に使える形のFCを考えてみます。入力系はBluetoothもいいのですが、一般的なプロポからの入力も出来るような形がよさそうです。同時にモータードライバ周りを削除してESC対応の出力を持ちたいです。構成としては「MPU+Sensor(10DOT)+Power」ですかね。ある程度は独自色出しますけど…。ふむ、必要な機能とか端子とかはどんなもんかな?と考えておおまかに概要を考えてみます。

■構成

MKFC

MK20DX256VLH7(72 MHz/FLASH:256 kB/RAM: 32 kB)
MPU-6050(6-Axis Gyro+Accel)
MAG3110(3-Axis, Digital Magnetometer)
LPS25H(Pressure sensor)

LTC4412(PowerPath Controller)
LT1107(DC/DC Converter)
MAX16054(On/Off Controller)

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MQXC(Rev2)の現状

MFTが終わって若干燃え尽き症候群的な感じであります。それでも、超音波センサ用のマウンタを試作したりだとか、GoProマウンタを再設計したりとかその辺りをゆっくりと進めている感じです。あと、再設計した基盤はあるんだけど組んでいないブラシレス機とかその辺があったりなかったり。FPVしようとして手に入れたedisonが机の上に転がっていたりだとか…。バリエーションもそこそこ出来てきているので少し纏めて見ようかと思います。

■バリエーション

クアッドが1種類、ヘキサが2種類、オクタが3種類で6つのパターンが出来ています。あとはY3/Y6とかが作れそう、変形版のY4とかもありかもしれません。MFTで使ったプロジェクションマッピング用の機体はヘキサが基本になっていてスクリーンを専用のマウント使って取り付けていました。

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掲示板プロッター(その4)

そこそこ安定して出力出来るようになったのでプリントしたデータをThingiverseにアップしてみました。現状での最終版ですがゴンドラ側を多色対応にしたいようなしたくないような…。試してみたい方はプリントしてパーツを集めたら同じものが作れるはず、たぶん…。

■現状の最終版

IMG_0238 IMG_0237

掲示板プロッター(その3)

基本的に簡単に手に入るパーツで構成してプリントパーツのみオリジナルで色々とやってみるがテーマだったのですけど…。部品点数とかは結構少ない感じでほとんど既成品で何とかなって国内入手が可能ですが、NEMA14モーターのみ入手がチョット面倒かもしれません。プリントパーツの設計がかなり肝になる感じです。重心点の調整とか結構面倒な問題。

■使用部品一覧
ホワイトボード(馬印:MR23)-W910×H610
Arduino(Uno) x1
Adafruit Motor Shield for Arduino v2 x1
・NEMA14 x2
・5V/12V-DC電源 x1(ステッピングモータ必要電圧)
2.1mmm標準DCジャック(MJ-077N) x1
マイクロサーボ(SG-90) x1
・ベアリング(6805ZZ) x2
・ベアリング(624VV) x2
・キャップボルト(M2x8mm) x4
・キャップボルト(M3x6mm) x8
・キャップボルト(M4x15mm) x3
・ワッシャー(M4) x2
・ナット(M2) x4
・ナット(M4) x1
・ロックナット(M4) x2
・釣り糸(4m)
・ビニール被覆線少々

■プリントパーツ(ナイロンプリント)
・ステッピングモータマウンタ x2
・エッジベアリングマウンタ x2
・モータープーリー x2
・ベアリングアーム x2
・ゴンドラ x1
・Arduinoマウントベース x1

造形中のパーツとかが上がってきて組んで問題なければデータは公開しますね。ほとんどのパーツはFDM機での出力出来ると思いますが、モータープーリーのみは粉末焼結で作ったほうが精度が高くなると思われます。(糸のガイド用の溝に精度が必要)

掲示板プロッター(その2)

うまくいかない部分には原因があるわけで、修正するには改設計が必要です。パーツ的には5種類のパーツが集まっているのですけど、修正始めたら結局全部修正する羽目になってしまった…。Arduinoマウント用のベースはその辺りから拾ってきた物です。さて、プリント注文出すとしますかね。

■再設計したパーツ

MountBoard_v1 edge_pully_v4 motor_mount_v3 spool_v4 bearing_arm_v5何処が変わったか分かるかな??

 

掲示板プロッター(その1)

MFTに間に合わなかった掲示板プロッター、今回はホワイトボード(910mmx610mm)に出力する物を作成しました。まだ、色々と調整しないといけないような感じですが結構楽しいです。動作スピードがちょっと遅いのでスケッチ側をいじっして速度上げないといけないかな。まあ、とりあえず第一世代ということである程度考えながら作成しただけなので色々と不具合があります…。

■とりあえず出力してみた

IMG_7402

■各部の写真とか

IMG_7405 IMG_7393 IMG_7397  IMG_7401

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MFT2015の動画

飛行しているDroneにProjectionMappingということで、一人ではとうてい無理だったのですが新里 祐教さんの協力を得まして何とか実現することが出来ました。めちゃくちゃ感謝です。そして、当日のいろんな所からの動画を繋いで編集していただきましたのでYouTubeにて公開です!!

暗いところで見てみたいというか、やってみたいですね。それも1機では無くて2機とか10機とかをプログラム制御で動かすとか夢が広がる…。体育館暗くしてやってみるとか面白そうです。

円柱スクリーンまるちさん

MFT2015で飛んでいる機体にプロジェクションマッピングしようと言うことで作成された専用機。綺麗に出来たなぁと思いつつ、中に機体を入れたら外から全く見えなくて…。どっち向いているかも分からなくなってしまったちょっと残念な子でもあります。実は当日飛んでいた機体は3世代目、パワーが足りなくて8ローター機で飛ばしていた1世代目と2世代目がありましたが制御側とマウント問題が解決した結果6ローター機で飛ばして飛行時間も5分前後となった機体が当日飛んでいたりしました。

■スクリーン付き6ローター

IMG_0212 (1)

スクリーンのサイズは直径が22cmで高さが10cmとなります。途中で高さ15cmも飛ばしていたのですがエアコンの影響が大きかったため結局は10cmとしました。当日は、飛行させるのに1人と制御側に1人の合計2人で飛ばしていました。しかし問題点が!!操作している様子を写真に撮る人間を用意していなかったことが発覚!!

■取っていただいた飛行中の写真

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撮影していただきました皆様ありがとうございました。当日は、空調直撃でかなーり操作しにくい状況でしたが何とか暴走させずに飛ばすことが出来て一安心。もう少し改良してまたどこかで飛ばしてみたいですね。

富士山の上にあったアレ(その2)

ジオデシック・ドーム – Wikipediaを前回作ると言うことで作っていました。それの中に2重反転になった8ローター機を入れるためにアームとかマウンタ追加して搭載した機体になります。プロペラの気流というか回転した際の気流ってパルス状なのでそれが外側にあるパイプに当たった際に発生する振動をうまく吸収出来なくて何回かマウント部分を作り直してようやく飛ぶようになった機体です。

■オクタコプター(2重反転)

直径200mmの球の中にマルチコプタが入っています。壁に当たっても天井に当たっても跳ね返ります。そして、跳ね返ると向きがいい感じに分からなくなって大変です。

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