Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その21)
最近、クアッド関係の更新がなかなかできなかったのは原因がわからない迷宮にちょっとハマり込んでいたからです。
かなり悩みましたがだいたい原因がわかってきたのです。
■4号機写真
4号機は全部入りでα版を兼ねるべくして作成していたのですが、写真のようにすべて搭載すると飛ばない…。それはもう、床を這うようにしか飛ばない。 単純に考えて推力不足なのですが、モーター&ローター単体で20g以上のテストデータがあるので機体側の問題だと考えて色々と修正したりテストしていました。
- FETの電流制限
- バッテリの出力電流制限
- 基板パターンに流せる電流制限
- モーターの回転方向
- プロペラのバランス
基板パターンに関しては4層基板の内層は17umということを忘れてパターン引いてしまったので一部当てはまるのですが、それ以外はテストも問題なし。 最後の最後で、機体搭載時条件(バッテリ駆動)での推力を測ったらローター1基あたり12-13gの推力でしたと…。記録を読んだらテストした時には単体で定電圧電源から5V入力していました。非接触回転計まで買ってテストしましたよ…。
■コンポーネント重量(4号機)
PCB_Frame = 10.4-10.5g(7.8g)
BluetoothDongle =1.7-1.8g
USB_Connect(TypeA) = 2.0-2.1g
=>14.2g
Motor + propeller = 16g(3.9-4.0gx4)
Mounter = 2g(0.5gx4)
RoterGuard = 4.8g(1.2gx4)
Battery = 9.5g(400mAh)
Total = 46.5g
合計推力が46g前後なのに機体重量はそれと同じじゃ飛ばないですよ。ローターガード外せば浮かぶんですがスペースが狭いのと腕が悪いのが原因ですぐに落ちます。マウンタの構造も関係して落ちる=壊れるなんです。この辺りの見直しも必要です。 バッテリを7.5g(300mAh)に変更してもローターガードがあると浮かばず…。こうなってきますと、基本的なところから見直していかないと駄目です。
どこが軽量化出来るかを考えると、フレーム部分の14.2gを何とかするしか方法が考えられない。あと、バッテリーを軽量な物(7g(240mAh))に変更。
■修正案(PCB)
- PCB厚を1.6mm⇒1.2mm/1mmに変更
- 内層のバッテリ系パターン幅はできるだけ増やす
- バッテリ配線を外部配線できるように修正
- USBコネクタを軽量な物に変更
- 基板アーム長さを短縮
- ベタGNDを一部廃止
この辺りで機体全備で42g辺になるはず…。40gを切りたいところですがこれ以上減らせない。最悪は、LED関連を全部外して基板縮小して1g程度を軽量化??
★上記を盛り込んで基板を設計中…。(2案)
あとは、プロペラ&モーターの組み合わせを変更するか、プロペラを完全に自作するかといったところです。もしくはクアッドをヘキサかオクタに変更?
最後に、バッテリーをいいのに変更してのテストがまだなのですけど、変更してダメだったら色々考えないとですね。プロペラテスト用のベンチをモデリングしてプリントしてみたりしています。
3歩進んで2歩下がる感じの開発は継続する感じですね。お待ちいただいている皆様、もう少しお待ちください。
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