カテゴリー : Quadcopter

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その18)

まずは、ついに(ようやく)3号機が初飛行に成功しました。そして、実装&飛行して回路側に修正が必要な部分と部品配置に問題がある部分が分かったのでPCBを修正しました。本来であれば、コード修正を先に行うべきなのですがPCBは注文してから手元に届くまでに2週間程度が必要なので手順を逆にしています。注文してからゆっくりコードいじったりモーターマウンタの再設計をしたいです。実際は、パターンカットとか色々やりながら3-2号機を完成させるよりも4号機を設計しなおした方が早いとの判断でした。途中経過の3号機を複数作っても部品代の無駄ですし。

さてさて、予定では4号機を作ってからα版(人柱版)を作る予定だったのです。
ですが、基板を修正してみたところ大きな修正箇所はなさそうな気配なので4号機=α版として作っていこうと思います。

■基板イメージ(4号機/α版)

MQCX_FlightBoard_3v60_FMQCX_FlightBoard_3v60_B

そうは言ったものの、結局のところ結構修正しました…。
・MAX3421Eリセット回路修正
・コンデンサ位置修正(USB-Aコネクタと干渉のため)
・間違ってLED配線を貫いたVia位置修正
・MPU-6150/MAG3110のI2C配線修正
・FCU/MPU近くにコンデンサを追加
・バッテリ電圧測定用の回路を追加(ノーコン対策)
・MAG3110の向き修正(電源ライン取り回しのため)
・USB電源ライン用ジャンパ追加(FCU)
・電源パターンを再度見直し

最後の最後までMAX3421Eに苦しめられている感じです。毎回の回路修正がデフォルトですがこれで終わって欲しい…。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その17)- 初飛行

ついに、製作を始めてから1年かかって初飛行に成功しました。動画撮りたかったのだけど一人じゃ無理でした。初飛行時の重量は約41g、目標の40グラムをちょっと出てしまいました…。バッテリの電流量の絡みで最後の最後でバッテリを1つ大きいのに変えたのが重量増の原因…。Bluetooth用のType-Aコネクタを軽い物に変えれば1g軽くなるのは分かっているのですが変更は悩み中。データシートがない怪しい部品なんです。

■初飛行後の機体とPS3コントローラー

Image-1

★現在の仕様
MPU/FCU:Atmega128P/32u4(Arduino)
USB-Control:MAX3421E
LED-Control:TLC5940(RGB-LEDx4/LEDx4)
プロペラ直径:55mm
プロペラ間距離:85mm(最小)/120mm(対角)
機体重量:41g

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その16)

そろそろ、作り始めてから1年ぐらいが経過してしまっています。それでもなかなか思ったようにいっていないのですが、3号機の単体テストが終わりそうです。あとはモーター積んで飛ぶか飛ばないかといったところです。ファームの書き込みがうまくいったりいかなかったりでチョット原因不明気味なところがあるのですがとりあえずの形には出来そうです。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その15)

だいぶサボっていますけどチョットずつは進んでいます。とりあえず、今回新しくしたところの検証は終わりました。一番の心配だったAtmega32u4ですが、セラロックでもUSBをちゃんと使うことが出来て一安心です。ロジック変換の接続をチョット失敗したので空中配線ふたたびな予感ですけど…。フライトモデルを作っていこうとしたら、チップを使い切ってしまったので注文中です。届き次第フライトモデル(3機目)を作っていきたいと思います。

■テスト中風景

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再発注基板が到着しました

基板行方不明事件の結果、再注文していた基板が出来てきました。これでようやく2ヶ月近く休止状態になっていたいろいろが動き始める予定です。ハンダ付けの腕前が落ちてると実装出来なそうなピッチなのですが…。これがちゃんと動いてくれればいいのですがFCUのチップ変更しているのでそのあたりの問題が出そうな予感がします。

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その14)

基板が再注文になってしまったので、せっかくなのでちょっと修正しました。裏面にRGB_LEDを載せていたのですが、バッテリを搭載するとちょうど隠れてしまいそうな位置にあったので前から気になっていました。この際なので通常のLEDにしてアーム部分の裏面に位置と種類を変更してみました。これで再注文予定です。1月半ばには今度こそ出来てくるはずです。

MQCX_FlightBoard_3v37-7_f

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その13)

MFTが終わってからサボっていたわけではなくずっどMQCXの回路&基板設計をしていました。結果ですが、46mmサイズ幅のフレームはどうしても配線が収まらずに断念して47mmフレームになりましたがそれ以外はだいたい盛り込みました。

今回の大きな変更箇所

  • ベースフレームサイズを50mm⇒47mmに変更(重量軽減)、アーム幅を5.25mm⇒4.5mmに変更(振動対策)
  • PWM制御ステップの関係からAtmega328P⇒Atmega32u4に変更(8bit⇒10bit)
  • MAX3421Eのロジック変換に74125を使っていましたがTSSOPサイズまでしかチップが存在しないので双方向変換チップのTXB0104(RGY)+74126に変更。(6.5x5mm => 3.5×3.5mm)これ以下のチップサイズもあるのですが今回はこの辺りで…。
  • 電源を1チップでステップアップ出来るMCP1253-33X50で容量が不足しそう(MAX120mA)なので、ADP2503ACPZ-5.0に変更(MAX600mA)して回路を修正しました。それにともなってBluetooth Class1に対応するべく3.3V用LDOを変更します。
  • 電源の分配と言うかを最適化しなおしました。この基板、電源がBAT/VCC/5V/3.3V/AVCCの5種、GNDがDGND/AGND/GNDの3種類あるんです。チップへの給電経路を見なおして変更できる部分は変更して経路が最短になるように変更。

※:細かくはロジック変換のチップ変更とか、対気圧センサーの削除とかあります。外部出力端子も見直しました。

■基板イメージ(3号機)

MQCX_FlightBoard_2v31-6
対気圧センサーを削除して代わって超音波センサー(距離)を外付け出来るようにI2C端子を付けたのでうまく飛んだら搭載してみるつもりです。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その12)

MFT2013の会場で格安入手した「Arduino Leonardo」を使っておおまかな機能検証とピン配置の確認を終わりました。

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その辺りを踏まえて、2号機でのテスト結果も合わせると回路の方も結構修正が必要になってきました。それと、振動対策からPCBフレーム側にも修正が必要なこともわかりました。以上の点から変更点をまとめてみますとどうなるかといいますと…。

フライトテストモデル概要(3号機)

■機体サイズ

  • 部品サイズの縮小でフレームサイズ(ベース)をMAX50mm⇒46mmに変更
  • 振動対策でアームの太さを5mm⇒4-4.5mmに変更

■部品サイズの縮小

  • MPU/FCU/USBをQFP=>QFN
  • I2C変換部分をTSSOP⇒VSSOP、プルアップ抵抗を集合抵抗に変更(0402×2)

■回路修正

  • FCUをATMega328P=>32u4に変更
  • USBチップのロジックレベル変換回路を新規設計(1⇒2チップ構成)
  • 5V系のステップアップ回路を新規設計(MAX120mA⇒600mA)
  • 3.3V系のLDOへの入力をBAT⇒5Vに変更(電圧変動が大きいため)
  • 気圧センサー(BMP085)は精度が高くないため削除(超音波センサーの増設に対応のためI2C出力(5V)端子をつける)

■部品配置の最適化

  • 現在古い回路と配線を引きずっているので無駄な引き回しがあります。基板をブロック毎に仕切って最適化。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その11)

MFT2013当日になっても未だ調整中です。前回問題になったモーター回転時のジャイロへ振動ですがモータマウンタを変更することで対応できました。振動を吸収できる様な形でないといけないのですね。モーターアームも次の機体では細くしてみようと思います。

■モーターマウンタの変遷(上が古い物)

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その10)

とりあえずの形は出来たのですが、MultiWiiの設定がよく分かりません…。それと、モーター回したときにジャイロの値がかなり変動するのですがこれ正常なんでしょうか?これを元に、ローターの制御しているのが原因でひっくりがえってしまうんでしょうか?だれか、MultiWiiに詳しい人教えてくだされ~。

MultiWii_conf

オシロで見ていて電圧がそんなに動いていないのでノイズの仕業でここまでジャイロの値が動いているんでしょうか…。そうなると根本的に考えないと駄目?アルミホイルでシールドする?

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