2013年8月28日水曜日

BLHELI テールのクルクルパー病の原因の推定(DEMAG COMPENSATIONの設定について)

BRUSHLESS改造MASTER CPのフライト動画を見ていて気付いたことがあります。

フリップを行って背面になった時にテールが抜けるとばかり思い込んでいましたが、よく見直すとテールが勝ち過ぎています。

推定ですが、原因は、ジャイロは働いて信号は出しているけど、モーターが止まらずに押し続けているためのような気がします。

で、BLHELIの設定項目を見直すと、PWM FREQUENCYにDAMPEDという設定があります。

BLHELIのTAILのデフォルト設定はDAMPED LIGHTです。マニュアルを見直すと、モーターブレーキのような役目を果たすと書いてあります。




しかし、この設定にすると、クルクルパー病が起こるので、今まではPWM FREQUENCYはLOWで使っていました。

なので、ブレーキがかからずピッチ抜いたときにテールが勝ち過ぎるという現象が起こった可能性があります。これが、まずMASTER CPのテールの不安定につながっている気がします。

ここで、DEMAG COMPENSETIONの出番ですが、デフォルトはOFFです。

HELI FREAKSの記事に下記がありました。

Demag compensation is a feature to protect from motor stalls caused by long winding demagnetization time after commutation.

Demag compensationは極性スイッチ後の、長い巻線が消磁する時間が引き起こすモーター停止を防ぐ効果がある。

ここにmotor stallsを防ぐと書いてあるではないですか!

今日までdemagの意味を“消磁”と訳してたのですが、高温で永久磁石が消磁して性能低下することを防ぐ項目と思ってしまいますが、long winding demagnetization time after commutation だと 極性スイッチ後の、長い巻線が消磁する時間と読めます。

(極性スイッチ後の、長い巻線が消磁する時間 も意味不明の日本語ですが、モーターが回転するために電磁石は励磁されたりされなかったりを繰り返しますが、このOFFの時に巻線が長いために消磁に時間がかかるという意味です)

しかも

 The typical symptom is motor stop or stutter upon quick throttle increase, particularly when running at a low rpm.

代表的症状は、特に低回転で回っている時の急激なスロットル上げによるモーターストップや異音

As described earlier, setting high commutation timing normally helps, but at the cost of efficiency.

前に述べたように、タイミングをhighにセットすれば効率を犠牲にするが助けになる。

Throttle change rate can also be reduced, but at the cost of slower throttle
response.

スロットルの変化率を抑えることも、レスポンスを犠牲にして効果がある。

The demag compensation is an alternative way of combating the issue.

demag compensationはこの問題に対抗するもう一つの方法。

となっています。

意訳すると、

低回転から急激に回転を上げようとすると、モーターストップを引き起こすことがあるが、これを防ぐ方法は、モータータイミングをハイにするか、スロットル変化率を抑えるか、Demag compensationを有効にするかである。

なので、テールのように急激に回転数を変化させる必要がある場合は、

まずピッチ抜きのような急激な反トルク減少に対応してテールモーターを止めるためにpwm frequencyをdamped lightもしくはdampedに設定してブレーキをかける必要と、低回転からの急激な回転上げでのモーター停止を防ぐためにdemag compensationを設定すればいいことになります。

mini cpがホバリング中にテールがふらふら、まるでハンチングのような現象が起こっていたこともこれで直りそうな気がします。

って、今までの原因不明のテール不安定と、クルクル病を総合して、マニュアルの記述と照らし合わせると、こんな推定が成り立つだけであって、実際に実機で試したわけではないので責任は持てません。

今度の週末に試してみようと思います。(すごく無責任な記事でした!)


2013年8月26日月曜日

久しぶりにmini cp・・・その二 ピルサー(もどき?)練習

ピルフリに続いて、ピルサーの練習???

果たしてピルサーがどんなものかわかってないですが、自分なりに解釈してやってます。

前半がmini cp,同じことを後半はv120d02sでやってみました。

実機でやるのは今日が初めてです。

画面では良く解かりませんが、mini cpはテールが安定してゆっくり回していけますが、v120d02sはテールのしまりが緩く、くるっと回ってしまって一定に回せません。
テールギアかけ防止のクラッチが緩いせいでしょうか?(腕のせいでしょうけど)

最後はお決まりの墜落終了です。(完全に舵の打ち間違い)

もっとピルエットレートを上げたいのですが、これ以上は頭が混乱して無理です。

動画です。


久しぶりにmini cp・・・その一  ピルフリ連続集中練習(MINI CPはデュラブルなことを再認識)

今日の午前中、飛行場に誰もいないのでmini cpでピルフリの練習。

この機体墜ちても何事もなかったように復活するので、まるでシミュレーターのようです。

下の動画(見てもつまらないですが)

9回/1フライト落ちてます(画面が切り替わるごとに墜ちてます)

これ、450で練習したらいくら機体があっても足りません。って、練習になるかどうかはわかりませんが?

流石のmini cpも4フライト目にはモーターが回らなくなり終了。今日は雨上がりで地面がぬれていたため水分でアンプが狂ったかもです。家に帰って点検するとまた何事もなく回りました。煙が出なくてよかった。

しかし、落ちる寸前にホールド癖がついてるので大型ヘリ飛ばす時にはちょっと困るかも!





2013年8月25日日曜日

MASTER CP ブラシレス化への道・・・BLHELI編 番外(フライトインプレッション)

今日、雨の合間にmaster cp飛ばしてきました。
ホバリングの安定性は抜群。3Dもどきでは落ちまくりですが、被害ゼロ。非常にデュラブルでちょっと気に入ったかも?

設定は、アジリティ低め、回転低めのマッタリ飛行です。

特に看護婦サーボはサーボ自体がセーバーになっているみたいで、落ちたらホーン位置変わるのですがその場で手で直すと何事もなかったかのように普通に飛びます。

しかし、フリップ後、一瞬ノーコンになり入れた舵がそのまま残ったり、背面テールイン旋回で突然モーターカットになったり、ちょっと信頼性に疑問が残ります。

ひょっとしてこれがDEVO7Eの不具合? でもmini cpでは一切出てないのでmaster側の問題?

動画です。

MASTER CP ブラシレス化への道・・・BLHELI編その13(墜落が重なり一度めげるもなんとか復活・・・最終回)

まずは、夏休み明けの状態。


大きなKV値のテールモーターの入荷待ちのため、純正ブラシモーターに戻して飛ばしてましたが、どうも6軸ジャイロの制御に操作がなれず度重なる墜落の果てに、ほとんどマスターCPだったもの状態になりかけていましたが、気を取り直して復活すべく行動開始です。

この時の状態は、落とし所が悪かったのか、メインフレームのテールブーム取付部分が破壊され、


その他、
メインシャフト曲がり、スピンドルシャフト曲がり、メインギアなめ、テールブレース迷子、メインローター傷だらけ、サーボが3個ともギアかけで、ほとんど全取り換えしないと直らない状態でした。

どうせ直すなら、テールもブラシレス化したいところですし、6軸と相性が合わないので、ジャイロ変更も視野に入れて作業開始です。

まず、ジャイロですが、余っているROBIRD G31を使ってみることにしました。


一度GOBLINに搭載して性能は保証付きです。しかし、受信機も搭載すると結構な重量増なのでDSM2かDSMJでサテライトアンテナとの組み合わせで少しでも軽くしようと考えました。

このやり方で使うにはあらかじめサテライトアンテナを別の受信機でバインドさせる必要があります。
で、使ったのが、

GOBLINにサテライトアンテナをもぎ取られて飛行できなくなっているT-REX600Eを使ってバインドさせました。

ここまではうまく行ったのですが、決定的な問題は、テール駆動アンプがG31からの信号を処理してくれません。オシロで見ても1100msから2000msのきれいなPPM信号(PWM?)が出ているのですが、この信号がサーボ用の250か330hzの信号なので低すぎるのだと思います。

という事で結局walkera純正の受信機にまた積み替えました。

負け惜しみではないですが、重量を比較すると、


23gに対して


純正はかなり軽いです。

で、肝心のテールモーターですが、やはりブラシレスにしたいなと思っている時にいろんな方のブログでテール延長の記事を見て、これだと思いうました。

要は回転が不足する分テールを長くすれば良いのではないかという事です。

では、いくら長くすればいいか?

回転翼の静止推力の計算式をネットで見つけると、推力は回転数の2乗に比例することが解かります。

で、もう一度ブラシモーターとブラシレスモーターの回転数を計測してみました。

ブラシレスは、


11580回転

ブラシは


13170回転でやはりかなりの差があります。(前回屋外で計ったら15000まで回ってましたが今回は13000どまりでした。)

計測は、機体を固定してフルラダーでの回転数を計りました。

この差の2乗ですから

(13170/11580)^2=1.29となります。

なのでテールブームを3割長くすればいいことになります。

テールブームは24cmですからこれを30cmにすれば良いことになります。
テールシャフトとメインシャフトの間隔は285mmだったので367mmにすればいいことになります。


で、やってみました。


パイプを切り間違えたのか実際は357mmになってます。
かなり長いです。が、プロポーションはなかなか格好良いです。

重量は


かなり減量化できました。

純正が420gですから1割(42g)の減量です。

ただ、重心はかなり後ろです。重たいテールモーターが先端についているので無理もないですが、慣性重量が増加してテールの安定性が気になるところです。

やはりもう少しKV値の大きなモーターに変更するのが吉かもしれません。

テールに使ったパイプは、東急ハンズで買った1m360円のアルミパイプ(0.5mm厚)です。

アルミパイプと言っても




正確には、アルミとマグネシュームの合金です。

アルミ地金のパイプと比べると


左が純正アルミパイプ、中央がアルミ地金(1mm厚これ以上薄いものはなさそうです)、右が今回買った合金。

今日、少し飛ばしました。今日の最後は回転を3600まで落として安定志向の飛行で、一応背面まで可能ですが、背面に入れる時等一瞬テールローターが止まります。見ていてローターが止まるとそれだけで動揺し操作がおかしくなります。

回転を落とす前は4000回転まで上げてましたが、3回落としました。しかし、流石頑丈なだけあって無傷でした。

この機体は特性に慣れるしかないかなというのが感想です。


おまけ

HKで、こんなモノ見つけました。



左はG31(大きさの比較で入れてます)

右はARDUINOコンパチのオートパイロット機能の付いたジャイロです。ふつうはクワッドに搭載するのですが、これはヘリにも載せられそうです。

これだけだと、高度一定飛行や自動定点ホバリング、自動着陸等ができますが、GPSモジュールを付ければ、waypointを設定したオートパイロット飛行もできます。

masterは3Dには向かなさそうなので、今後はこのオートパイロットジャイロを載せていろいろ試す方向で行こうかなと思ってます。

どちらにしてもテールモーターの制御がBLHELIで出来ないと話になりませんが。

という事で、master cpのブラシレス化への道は今回が最終回とします。

2013年8月9日金曜日

MASTER CP ブラシレス化への道・・・BLHELI編その12(やっと飛んだ!・・・テールモーターの考察)

ホバリング迄は何とか飛んでいましたが、背面にすると途端にコントロールできなくなって、3度連続墜落中のmaster cpですが、





この原因の推定をすると、

1テールのモーターの不適合

回転が追いつかない。

2メインモーターの回転が高すぎて、ジャイロの制御限界を超えている。現在4500回転

3受信機の設定が違っている。

EXTが高杉、もしくは、感度が低すぎ。

4マイナスピッチが大杉。

位ですが、一つづつ試して、違っていてその度に墜落では大変すぎるので、考えられることを全部やって飛ばしてみました。

結果は、上手く飛んだのですが、もちろん、どれが原因の特定は出来ません。

飛んだ時の設定は、

テールモーターを純正ブラシに戻し、メインローター回転を3800回転に下げ、マイナスピッチは11度、EXTは9時迄下げて、感度は12時にあげました。

これから、少しづつ設定を戻してもう少し機敏に動くヘリにしたいところです。

それに、これでは市販のブラシレスキットと変わらないので、やはり、テールもブラシレスにするのが目標です。

現在のテールブラシレスユニット



ちなみに、ブラシモーター時のテールローターの回転を測ると、MAX15300回転回ってました。
(機体を手に持って、ラダースティックを目一杯倒した時の回転数です。)

(標準モーター いかにも重そうです。)



ちょっと予想より多いです。

今のブラシレスは4200KVなので
テールのギア比は
ピニオン歯数:11
スパー歯数   :35 ですから
4200×3×3.7×11÷35=14652   効率を85%とすると12454rpmしか回りません。モーター選定はやり直しです。

機体重量も396gなので、モーターの重量差が65gもあるのに、結構配線などの重量が効いてるみたいです。テールもブラシレス化したときは378gでした。


現在重量396g標準モデルとの差は24g

メインモーター 88g
ブラシレスモーター 23g

メインアンプ PLUSH30Aが25gなので

88-23-25=40g軽くなっていないといけないところが24gですから

16gが余分の配線という事になります。

テールがブラシレス化できれば、モーターの重量差と標準のブラシアンプが小さいPLUSH10Aに変わるのでもう少し改善されそうです。

ともあれ、今のところ重量比94.7%
5%の減量に成功です。 5%減量できればかなり飛びは良くなってるはずです。

ここから先に進めるためには、まずモーターの手配ですが、5400kvで3Sで使用できるモーターを見つけたのですが、例によって在庫なし状態で少し長引きそうです。