カテゴリー : MQCX

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)

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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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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その9)

ついにきました、ノイズをクリアして(そのあとも色々あったのですが)ちゃんとコントロールできる様になりましたよ。MultiWiiの設定がよく分からんと悩み中ですがコントロールに関してはモーターのノイズに惑わされることなくコントロールできる様になりました。あとは、ちゃんと飛ぶかですけど…。

パターンカットとジャンプ配線はお約束と言うことで、あとMPU9150がうまく認識してくれない…。(MultiWiiには6050だから問題ない)あと、モーターマウンタの強度不足が分かったので現在新しい物を制作中~。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その8)

紐付きからの脱却を目指すべく部品配置はそのままで配線とかはほとんど聞き直しとなった2機目の基板が完成してきました。(基板形状が変わったのが分るでしょうか、アーム付け根がRを持つようになりました)実装しようとして、注文していた足りないパーツが届くのが今日の夜だったと…。実装できないのでマスク作って今ある部品を集めて今日は終了!!とりあえず、今日の夜にパーツを待ちながら部品を載せていって各コンポーネントテストまで明日の朝までに終わればいいかなぁ。台風で電車が動かなければね、そのままテストできるかもしれんなぁ…。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その7)

第一世代のフライト用テスト基盤が飛ばないことが判明してから回路と基盤をノイズ耐性の高いものにすべく設計を変更していました。色々とご意見いただきまして設計終わって注文しました。なんとかMFT前には出来上がってくるはずです…。おそらくは、直前に出来てくるので組み立てが間に合うかが問題ですね。

1世代目に比べてフレームの形も見直しましたのでアーム根本の形状とかが変わっています。

MQCX_FlightBoard_v27-5

これでダメならどうしましょうね。やはり、モータードライバを一箇所にまとめる方向で考えないといけないかもしれません。

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その6)

えーと、できあがってきた基板でコントロールテストとかを行っていたのですが、USBに接続した状態でないとコントロールできません。スタンドアロン(バッテリ駆動)にしてモーター出力50%でMPUが死にます。おそらくノイズですね。モーターノイズがすごいんだろうなと思っていましたが予想通りでしたね。

そして、写真へとつづきます。切った貼ったを繰り返したのですが、結局どうにも改善せず…。Orz

大丈夫だったので省いてしまったノイズ対策のパスコンとか、本格的なノイズ対策のフェライトとかを回路に入れて…。そんでもって、回路の回線とかオートルートぢゃ駄目という意見ももらったので手配線でがんばって週明けまでに対策した基板を注文予定です。本数数えたら441本らしい、手で配線するらしい、誰が…。

MFT2013までに初飛行したかったのですがかなり怪しくなって参りました。

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その5)

色々と検証していたのですが、どうもBluetoothの通信が安定しない。接続は出来るのですが継続しての通信に問題があるというか切れてリセットするまで再接続できない。テスト用に使ったボードに同じコードを入れても問題なく接続できる事から考えるとそのボードの際が問題になってくる訳で…。ありました、変更箇所。部品点数削減のためにクリスタル→セラロックに変更しました。テストボードを修正したところ時間経過で切れることもなく接続できています。と言うことは、フライトモデルの修正しないと飛べません。Orz

基板修正していては本格的に間に合わないので何とかして修正してとりあえず1機は何とかしたいので手半田で修正しました。

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強引に載せたので美しくない…。基板の方は後々のことを考えてMPU/MAXはセラロックからクリスタルに変更することにします。今回の組み立てで修正箇所も見つかったのでそのあたりを含めまして設計変更しています。

 

 

 

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その4)

 

テストもだいたい終わったのでマウンタのフッティングを兼ねましてパーツ全部を付けて重さを量ってみました。38.2g(バッテリ込み)モーター配線の半田付けまだなのでもう少し重くなりますが何とか40g以内に収まりそうです。

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