カテゴリー : Quadcopter

Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その13)

試作3世代目の基板が上がって来ましたので実装しました。なんとか、ほぼすべての機能のテストと回路修正が終わりました(LED周りは面倒なので今回は実装せず)

■届いた基板(小さい方がAVR+MAXだけの基板で実装済み)

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Micro Quad Copter X-Typeのローター

現状で、「Walkera QR Ladybird V2」のローターを流用する予定なのですが、出来ればオリジナルのローターを作りたいと思います。そこで、いい加減に使い慣れてきたOpenSCADで設計してみました。

クリップボード

普通に作ると芸がないのでプロペラに使う翼形はNACA4系の物を使えるようにしてみます。精度が必要だからFDM方式のプリンタでは無理でしょうね…。その辺りについてはおいおい考えていくということで、設計できるかどうかを試してみました。

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Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その12)

ようやく、搭載予定のコンポーネントが分散した基盤上で動作するようになりましたので、次のステップとして部品点数を減らす手段を少し考えていきたいと思います。

今回は、3世代目の全部載せ基盤を設計しましたが、クリスタルをセラロックに変更可能にしてみました。クリスタル回りで10個 => 3個になるのは魅力です。実機はMPU-6050&MAG-3110 => MPU-9150で6個の削減…。パスコンのサイズを0605 => 0403に変更して実装面積の削減を盛り込みたいのでその辺りのテストができるようにしてみます。

■基盤イメージ

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他には、抵抗を集合抵抗に変更するとかですかね?

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Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その11)

ようやく、MAX3421EをATMega1284Pに認識させることに成功しました。やっぱり、デザインルールですねおそらくは、ピッチを詰めすぎたのが敗因だと思われますのでデザインの方法というかを今後は変えていく方向で考えていきたいと思います。今回作成した基板はATMega1284P+MAX3421EとMultiWiiにモータードライバを積んだテスト基板です。デジタルコンパスはいままで「HMC5883L」を使用していたのですが、今回は「MAG3110」もしくはデジタルコンパス「AK8975」を内蔵したMPU-9150を搭載してテストしてみました。

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結論から言いまして、相性的な問題かもしれませんが実機は「MAG3110」 or 「MPU-9150」にする予定です。おそらくは部品点数を減らせるワンチップ9軸「MPU-9150」でテストボードを作っていきます。

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Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その10)

2枚目のテスト基板なのですが、案の定というかUSBがうまく認識してもらえませんでした。もう、何が原因なんでしょうか…。デザインルールの問題の様な気がしてきましたので若干ルールの方を緩くして作り直してみようともいます。部分的にショートしているのが原因でないかとチョット予想してみたのですが、多分そうだと思う。

■失敗基板とかテスト基板とか
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何とか修正するべく再度USB周りだけの基板を作ってみました。今度は、MAX3421E+ATMえが1284Pの複合基板です。これが動かなければ基本設計から見直しをしないといけないレベルなので何とか動く様になって欲しいです。MAX3421単体の基板では動作することを確認しているのでATMega1284Pとの組み合わせ部分で問題が発生、もしくは基板自体の精度の問題のどちらかだと思うのですけれど…。

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Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その8)

なかなか、忙しくて全然進んでいない状況だったのですが何とか小さい方のテストボードは作りました。MultiWiiにモータードライバを積んだテスト基板です。ファームを書き込んでMultiWiiConfで正常に各種センサが認識するところまでは確認が終わりました。ようやくここまで来ました。

そして、今の処最大の問題となっているのがHMC5883Lの実装です。端子が側面に出ていないので手半田では難しいのですが、リフローでもうまく付いてくれないことがあります…。対策をいろいろと考えてはいるのですが、どれも決定的とは言えず悩み中です。センサをほかの物に換えるのも考慮中です。

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Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その7)

テスト用の基板が上がってきました。10cm×10cmなのでかなり大きいです、そして、MultiWiiにモータードライバを積んだテスト基板も同時に作ったのでこれもあります(右側の小さい基板)。

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やっとまともにテストできる基板ができあがってきたので今週中ぐらいで部品を載せていきたいと思います。

VFD時計の方なのですが、ATMega1284PとW5200との通信がうまくいかなくて悩み中です…。ENC28J60だとうまくいくんですが、どこが悪いのかここ1週間ぐらいやっています。

Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その6)

土日かかって全部入り基板の修正とかを終わりました。ようやく、テスト用の基板で使える物が上がってくるはずです。

■全部入り基板

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サイズは10cm×]10cmの両面基板です。部品実装は片面だけなのですがこれを42.5mm四方に最終的には納めないといけないことになりますが果たして収まるのかはなはだ不安です…。部品を両面実装にしてなんとか納める予定。

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Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その5)

MQCXのFCU部分のテストボードとして抜き出してテストしていたのですが、これMultiWiiですね。MultiWii+モータードライバを搭載したボードそのものじゃないかと思ってしまいました。そして、ボード自体は認識するのですが、I2Cにぶら下がっているデバイスが正常に認識しなくていろいろと悩みました。結論としては、MPU6050の接続一部間違っていました。

■I2C部分を外出しにして確認中
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■失敗作というかテスト用に切り貼りした基板たち
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バス周りを修正してテストしたところMultiWiiとして認識していることまでは確認出来ました。全部入り基板の方で今回見つかった問題点は修正して作成してテストですね。
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Micro Quad Copter X-Typeのテスト基板制作(その4)

ようやくテスト基板でのUSBコントローラーの認識に成功しました。失敗の原因はノイズ対策用のコンデンサの入れ方とロジックレベル変換部分にありました。双方向ロジックレベル変換するとだめなのですね、それが分からずに気がつくのにずいぶん時間がかかってしまいました。

補足:SPI接続はマスター側からスレイブ側にはSCLK/MOSI/SSの3つの信号が、スレイブ側からマスター側にはMISO信号が送信される一方通行になります。なので、ロジックレベル変換に関してもマスター側の5Vを3.3Vに変換することだけを考えて上げれば問題なく接続できます。3.3Vを5Vに変換しないで入力しても閾値を超えているので問題なく認識してくれます。

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なんだかんだで最終的な回路図はこのようになりました。

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