MQXC(Rev2)に増設モーター基板を付けてヘキサコプター化(その1)

ようやく手を付けはじめたモータの増設ですが、初手からかなりのつまづきでした。素直に円周上に配置した6/8ローターを設計するればそんなに苦労はなかったはずなんですが…。その時、なに思ったかカメラ積むときの視界確保にはH型が最適だよねとか考え始めたのがいけなかった。

そりゃそうですよ、そもそも4ローター機として設計されているPCBに増設基板積んでモータドライバ増設でモーター数を増やすんです。当然のことながらPCB側は4ロータに最適化されているのでモーター搭載する足も4つしか無いんですよ。それを6モーターに増やすためのマウンタというか、もうフレームと言ったほうが正しいような物が必要になってくるわけです。円上に配置だと360度をモーター数で割って4辺から接続するだけなんです。しか~し、H型にするとPCBは45度傾いて90度ずつ4つの足が出ているところに60/0/-60度で長さが異なる足が出た状態の物が必要です。さらにカメラ積載場所を確保のために基板をオフセットして重心位置ずらした設計とか、やらなきゃよかった。

■とりあえず形になったフレーム

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ちっちゃいLipoチャージャー(Dual)

マルチさん用にちょっとした気まぐれで製作した2個同時に充電できるLipoチャージャーです。1個に付き500mAまで電気流すので2個付けたときには1A流れるます。そのため流すHub側が対応していないと充電が止まるという仕様…。まあ、最近のHubは対応しているから大丈夫でしょう〜。基板サイズは21mmx16.5mmなのですが、コネクタ付けちゃうと21mmx21mm位になってしまいますね。

■充電器写真

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MQCX(Rev2)にモータードライバ基板を載せました

ここのところ猛烈な勢いで開発が進んでいるような気がするマルチさん。テスト機が何機もあるといろいろなパターンが試せるから早い早い。今回は作ってあった増設モーター用基板をテストしました。飛ばしてみると見つかる問題点はたくさんあるのね…。モーター回すノウハウが不足していると感じる今日この頃です。6/8ローターにするためのフレーム構造がいまいちイメージ出来なくて設計が進まないので、とりあえず4ローターですが増設基板側のモータードライバを使ってモーター回すテストしました。

■増設基板側でモーターコントロール

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MQCX(Rev2)の飛行テスト

椅子の上から離陸して、椅子の上に着陸できるかのテスト。設定の変更やら回路変更やらをやりながらですが、ごらんのように安定するようになりました。大きくはプログラムの修正により達成、昔はうまくいかなかったりしたんです…。壁の近くなので結構気流は乱れています。

初めはCrazyfileが欲しかったんですよ、日本じゃ飛ばせないと聞いて作り始めたけどようやくここまで来た感じですか。結構時間がかかってしまいました。そして、久しぶりにあちらのサイトを見たら「Crazyflie 2.0」になっていました。やっぱり拡張性が必要だとあちらさんも気がついたようです。漠然とスペック見ていたらおかしいことに気がついたんです、あちらがモータースパン92mmでこちらが65mm。機体があちらが「+」でこちらが「×」なので簡単には比べられないのですけど、直角三角形の√なのか?てことは、65mmx√2=92mmで同じぢゃないかと思うんですけど…。こちらが最小サイズの60mm迄縮めると…、85mm位になるから世界最小になるんでないかな??もしかして、いつの間にか追い抜いた??

MQCX(Rev2)にLCDが載りました

増設基板の第一弾として載せたかったOLEDを載せてみました。ロゴもちゃんと作ってみたんですが、そっちの方が大変だったような気がします。重量は+4g程度なのでそこまで影響は出なさそうな予感。

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PIDの設定変更とか、センサーの状態とか表示できる様になりましたでございます。なにげに便利なようなあまり使わないような…。一番の欠点として、電源ボタンとリセットがきわめて押しにくくなってしまいました。Orz

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3Dプリンタ無かったら途中でくじけてますね、パーツが細かくて…。

MQCX(Rev2)基本基板完成

基本部分となる基板の最終テスト版が出来上がってきたので実装&テストしました。特に問題なくすべての機能が動作、当たり前に動くって素晴らしいことですね。
これで、コアレスモーター版として拡張していけると思っています。拡張基板もいくつか作っていてテスト用のモータードライバ基板とかが同時に出来てきました。

■MQCX(Rev2)基本基板
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■65mmスパンのモーターマウンタで組み上げた形

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MQCX(Rev2)をブラシレスモーターに対応させようとしてみる

とりあえず、コアレスモーター版の最終データは投げたのでプログラムを粛々と弄っていきたいところなのですが…。どうにもやる気が起きなくてブラシレスモーターの回路が載るかな??なんてことを試していたところ、何とか載ることまでは分かりました。50x50mm四方におさめるのはかなり大変。さらに言うなら、コネクタ&穴位置は動かしてはいけないという縛りまで発生してしまいましてなかなかに面白いパズルだったと思います。基板外形がかなり面白いことに、これ以上はさすがに無理かな…。

■基板イメージ

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MQCX(Rev2)の機体サイズ

説明資料もかねて各部寸法図を作ってみた。だいたいこのぐらいのサイズのコアボードにモーター取り付け用のマウンタをプラスしたサイズで飛びますよ。最小だと、モーターの軸間距離で60mmですな。ただし、PCBに遮られてしまうところがあるので推力は若干落ちますけど…。

 

■寸法図

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MQCX(Rev2)DCDC問題解決

MPUワンチップ化&ARM化計画の3版の基板ができてきて実装しました。永らくトラブルの種だったDC-DCコンバーター周りの問題がようやく解決しました。手載せした場合には推奨パターンじゃ上手くいかないとかやめて欲しいですね。懸念だったDC-DC周りが何とかなったので、拡張コネクタへの接続に関して若干修正(POWER_SW+RESETを出力)してコア部分としては完成形にしたいと思っています。そういえば、TLC5940周りのプログラムがほとんど手付かずなので修正が必要…。ワンチップ化しようとしたのが去年の年末辺りだったので、4ヶ月かかった計算になりますが当初の計画は達成したのかなと

■現在の機体(モーター間隔66mm+ローターガード)


※:基板右上のジャンパはテスト用

あとは、機能拡張基板を色々と作っていきたいです。(拡張端子で取り出せるピンとしては以下が取り出し可能)

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MQCX(Rev2)テスト中

そこそこ安定して飛行するようになりました。大体の機能のテストは終わったんですけど、依然としてDC-DC周りの問題が継続して残っています。これさえ解決できれば基本部分のコンポーネントは完成としたいと思っているんですけどなかなかうまく行かないものです。現状、修正した基板(3版)を注文しているんですけど、どうなるんでしょう。

■現在の状態

■増設コネクタはこんな感じになる予定
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さすがに0.4mmピッチを手付けするには実体顕微鏡が必要になると痛感しました。某所にて何とか手はんだしましたけど、量産となるとムリと気が付きました。さてさて、お高い実体顕微鏡を買うか…。それともiPhoneをカメラにして何とかするか…。悩めるところです。