カテゴリー : 電子工作
フレーム側は何とかなりそうな気配なので次に制御側を考えます。FCはすでに作っているものがあるのでそれを使おうと思います。しかし、FCはモジュラー式なので出力系は新しく設計しないといけません。そこで問題になってくるのは今回はモーターにブラシモーターを使うという事･･･｡FCからの出力信号はサーボ信号で出てきちゃうので何処かでサーボ信号⇒PWMに変換しないとモーターが動かない。
■使う予定のFC
一番シンプルなのはFCの出力コードを改変してPWM出力すること。だったんですけどね、めちゃくちゃ絡んでて早々に諦めました。
次善の策として適当なマイコン持ってきて信号変換する方向にかじを切ります。やることは単純なので(PPM⇒PWM変換)できるだけ小さいものを探してATTiny10にたどり着きました。ATTiny10はSOT23-6パッケージの8bitマイコンで内蔵クロック(8Mhz)で動作可能、外付けの部品はパスコン１個で問題なしな感じです。というわけで、我らの味方秋月電子さんでブツを手に入れて早速テスト。
頼んでいたパーツが集まったので大体の重量感を見てみました。
モーター：４．８６ｇ
プロペラ：０．３６ｇ
フレーム：１０ｇ前後
バッテリー：１８．５ｇ
制御系：１２ｇ前後
大体の完成重量は60-65gぐらいになってちょっと重いですね。なので、今回はモーターとプロペラサイズはいままでの物より一回り大きいものを採用して全体推力の底上げをしようと思います。
組むだけ組んでとりあえず測ってみたの図、フレームをもう少し軽くしたい感じです。
設計⇒プリントの流れで、各種プリントした結果は以下の通りになりました。
■プリント重量
ナイロン：１１．７９ｇ
ＡＢＳ：９．８５ｇ
カーボン：１４．４４ｇ
ナイロン（焼結）：１０．５７ｇ
かなり予想外だったのですが、手に入りやすいABSが一番いい結果となりました。フレーム材はABSかナイロン焼結に決まりですね。カーボンが意外に重いのは必要強度出すのにカーボンだと素材が薄くてもいいところを同じ厚さにしたからだと予想。カーボン用にパラメタの変更をしてもいいかもしれません。それにしても、いままでがPCBフレームだったからと言うのもありますが、フレームを別体で作ると重いですね。上側だけでもPCBフレームにするか、PCBを強度バーツに使って軽くするかを考えたいです。
■各種テストしたフレームたち
すこし横道にそれて小型機を･･･｡二重反転機の調整に手こずっていまして、ちょっとばかり気分転換を兼ねて気軽にテストできる機体を設計してみようと思い設計を開始。当初は設計だけして終わりにしようとしていたんですが、始めちゃうと面白くなってきてしまって結局形にしてしまいましたとさと言言うことでして･･･｡1回だと長くなって編集が大変なので何回かに分けて紹介していこうと思います。
気分転換に設計、そのはずなんですが結構本格的になってしまった感はあります。FCは作っていたモジュール式のFCをそのまま採用、出力系を新しく作りました。せっかくなので一つ目標をたてました「FDM機で3Dプリントできる構造の折りたたみ機」です。フレーム壊れちゃってもプリントできたほうが直しやすいですしカスタムも簡単ですしね。
設計は毎度おなじみOpenSCAD。はじめは簡単でいいやと思いながら、最終的には結構作り込んでしまったのはお約束･･･｡
■飛行状態
■折りたたみ状態
手のひらサイズで遊べる機体になりそうな予感です。
FCの部分としてはある程度形になってきました。次は出力系ということでブラシレスのコントローラーやらなんやらを載せた専用ボードをいろいろと試行錯誤していました。いやはや、燃える燃える、いったい何個FET燃やしたことか…。基板もけっこう燃しました。チップ的な最大電流量は30A近くまで行けるんですが、基板側は5Aを標準で設計。モーターは最大で5A程度なため結構ギリギリ設計ですがこれ以上は基板サイズとかいろいろ拡大しないと難しいので現状これでなんとか。基板の左部分にBLDCのコントローラーとドライバが2基が載せてあります。実装サイズで30mmx20mmに全部入っていてバッテリーからメイン基板への給電も請け負います。右側にあるのはサーボ用と外部LEDフレームへの電源生成部です。
■出力系基板
■テスト風景
MFTで公開した新しい機体向けに新型のFCを作っています。例によってメインコントローラー部と出力部を分離設計とした構成として、メインコントローラーにはSTM32F4系のCPUを採用してドローンコード(Ardupilot）が動作する設計。昇降圧DCDCを搭載しているので対応電源は1Cell-3Cellが単体で使えます、拡張側で対応すればもっと大きい電源にも対応可能。そして、ジャイロ周りのセンサーは2重に入れて電源系は各種類ごとに分離設計にしてノイズとかを押さえ込めるようにしてみました。単体で考えるとアウトプット側が6chの制約がありますが拡張側で増やすこともできるのでいいかなと思っています。
MFT2016、もう来週なのですね。準備が間に合わなそうなのは例によっていつものことなのですけど…。今回の展示物何にしようか未だに完成していない感じもあって…。とりあえず、持って行けそうな物を上げておこうかなと思います。Orz
1週間あれば、設計した基盤が出来てくる環境。結構いい感じでございます。MFT向け直前企画で作った基板を組んでみました。色々出来るように作ったんですが、面白いです。ただ単に適当なパターンで光らせるだけでも結構楽しい。加速度センサー入れると某フォースな感じの映画に出てくるアレな感じに出来るかもなどと考え中。
なんだかんだで連休中に設計終わらせて出してみました。うまく動くかは知らん…。まあ、だいたいの機能は動くでしょう〜。音声入力してレベルメータとか、時計とか、温度計とか…。周波数解析して複数台でアナライザ的な動きとか出来るはずなんですけど、どうでしょ？
■StickBasex3
・RGB-LED_Stick x3接続コネクタ
・Atmega32U4(ATMEGA32U4-AUR)
・RTC(DS1307+水晶発振子32.768kHz)+バックアップ電源(DCK-3R3E224-E)
・温度(DS18B20)
・MIC(OP344仕様)
・スイッチ x5 + LED x5
・外部出力端子（+I2C+未接続端子(D8)+5V）
※：温湿度(HDC1000)-オプション
※：基板は片面実装を基本とした両面基板
※：秋月電子で購入可能なパーツを極力使用
例によって、MFT向けに直前になって基板を設計してみたりしています。RGB-LED-Stickを作ったのですが、挿すためのボードがいるだろうと思ったのがきっかけという。他の基板の設計に飽きたからと言うかで作ってみました。50mm四方にArduinoとRTC&MIC&Tempを積んだだけのお手軽仕様にStickを3本挿せるようにしてある感じです。作ってみようかと思うですが、果たしてMFTに間に合うのかがはなはだ疑問ですがうまくいったら会場でお見せ出来るはず。
■回路図
