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2014年10月25日土曜日

パーツ着弾・・・devil450APM化

新しいパーツが着弾しました。


450用バー付ヘッドです。

昔のヘリはこんなので飛ばしてたのかと思うと今のヘリはFBLにしろDFCにしろ簡単で軽いと実感できます。

ところでなんで今更バー付ヘッドかというと、これだとヘリの自立安定が得られるためにスワッシュジャイロが不要になりAPMの負担が軽くなるためです。

V120DO2S APM機の振動対策

APM搭載のV120D02Sを振動対策のためテールをブラシレスモーターのダイレクトドラ
イブに変更しました。

簡単に行くだろうと思っていたのですが、BLHELIファームを書き込んだESCの場合に問題になるのがアーミングです。

ラダーESCのBLHELIの一般的なアーミング手順は、電源ONでスティック中立、ここで一度ビープが鳴るのでアーミングのためにラダースティックをMINに倒しもう一度ビープが鳴ってアーミング完了なのですが、完了と同時にテールモーターが回りだすので、ホールドスイッチでラダーチャンネルにミキシングをかけてモーターを回らなくしています。

しかし、APMの場合は上記のほかにAPMのアーミングが必要で、しかも同じラダースティックを使います。スロットルスティック最下でかつラダースティック右一杯を5秒維持です。今の設定はホールドでミキシングをかけているので幾らスティックを倒してもラダー出力は最低で変わらないのでAPMのアーミングができません。ホールドを解除してラダースティック右一杯ということはモーターは最大出力で回るのでとても危険な状態です。しかも、ラダー左一杯はDISARMするときに使うのでホールドに入れてしばらくするとDISARMされることになります。

対策はESCのアーミングをする前にAPMのアーミングを行えば、テールモーターが回らずにAPMのアーミングができ、その後ESCのアーミングを行う方法が考えられますが、APMはアーミング後一定時間スロットルOFFの状態が続くとまたDISARM状態に戻ってしまいます。安全のためにホールドに入れるとDISARMしちゃうことになります。

ホールドの設定をラダー左一杯でテールモーターまわら無い位スロットルほんのちょっと開ける設定でメインモーターは回らないがDISARMにも戻らないところを探せば、APMのアーミング後LHELIのアーミングを行いDISARMに戻る前に素早くホールドに入れることで何とかなりそうです。

機体写真です。もうマイクロヘリというよりロボットって感じです。





重量は


なんと、電池込みの150gでした。

ここまで考えて設定できるまで何週間かかかっていますが、やっと完成したのでさっそく飛ばしてみます。

その時の振動ログです。


なんとか基準以内に収まってます。

駄菓子菓子

テールのワグが納まりません!!!

master cpの二の舞です・・・トホホ

2014年10月5日日曜日

サーボが壊れた。3個

DEVIL450 PIXHAUK搭載のDEVIL450のMEIDEN FLIGHTで、浮き上がってすぐに突然コントロールが効かなくなり、あわててホールド。大した損傷ではなかったですがその時点では原因不明の墜落です。

当然疑うのは、FLIGHT CONTROLLERの誤動作です。

メインローター、テールローターを外して、モーター回してみると、あれま、スワッシュサーボのうちの一つが動きません。飛行前の確認ではサーボは動いていたので、どうやら飛行中に壊れたっぽいです。

サーボはHKのTGY210DMHで$19.9もする上等なデジタルのコアレスモーターメタルギアサーボです。



何とか直せないかとケースのボルトを外そうとしたら、ボルトがトルクスで家にはありません。先日、秋葉原でやっと6φのトルクスドライバーを買ってきて分解できました。



中はさすがに高級品だけあって整然としています。最終ギアはダブルベアリングでがっちり固定されてがたも全くありません。



基盤が焼けた様子もないので、ひょっとしてリード線の断線かと思いテスターで調べるも異常なし。原因不明のままゴミ箱行きかと思ったのですが、最後にモーターの端子に直接5Vかけてみたところ回りません。どうもモーターが壊れたみたいです。



他にギア欠けや何かでその辺にほったらかしのサーボで同じモーターを使ってるのが無いか調べてみましたが、さすが高級サーボだけあって10φのコアレスモーターはありませんでした。転がっているサーボは、コアありのいかにも慣性が付いたらなかなか止まらないモーターでした。

どうせ壊れてるからと、基盤からモーターを外して分解してみたところ、

コアレスステーター、これは手巻きは無理



ブラシが片方溶けてなくなっています。異常な電圧が加わったか、おかしな廻り方をしたのか???



これは直しようがないので、予備の部品取りとして、copterx搭載の同じサーボを取り外してDEVILに搭載しました。で、設定をやり直そうと部屋で弄っていると、突然また別のサーボが逝きました。分解するとやはりブラシが溶けてなくなっています。

コントローラーには5Vしか供給していないので、以上電圧がかかるのは考えられないです。やはり何かおかしな設定でサーボに無理がかかったのかもしれません。

高級サーボはこれ以上壊れたらもったいないので、安物サーボに取り換えて、設定のやり直しです。今度は$5の安物アナログサーボです。

しかし、これも設定中に逝きました。今度はモーターではなさそうです。モーターが空回りしています。という事はギア欠けか?
こちらも分解してみると、なんとギアのシャフトが折れています。ふつうどんな安物でもシャフトは金属ですが、これはケース一体のプラスチックでした。



原因は、中古なのでもともと折れそうになっていたのか設定におかしなところがあるのか?

手探りで原因追及です。

2014年8月26日火曜日

V120D02S APM化 受信機の8ch化

なんとか飛行可能になったAPM搭載V120D02Sですが、パラメーターの調整がなかなか進みません。
トランシーバーでMPとLINKしながら飛ばして調整していますが、やはり一度着陸させてからのパラメーター変更だと時間がかかります。もともと7chあればパラメーターの微調整をしながら飛ばす機能があるのですが、6ch受信機ではチャンネル数が足りません。

で、8ch受信機を載せることにしました。7ch受信機はずっと在庫キレのため仕方なく8chw使います。


使ったのは、HKのORANGE RX DSMX 8CHです。この受信機は、アンテナ2本+サテライトアンテナ2本のコネクターがついていますが、サテライトは使わないので外しました。

例によってサーボ出力端子を、2.5mmピッチコネクターから1.25mmピッチコネクタに変更しました。

一列に1.25mmコネクターを並べると受信機の基板の幅より大きくなって機体への搭載が難しくなります。なので、4個ずつ2段に配置しました。
また、チャンネル出力以外にバインドおよびバッテリー端子が必要なので、はずしたサテライトコネクターの位置に設置しました。

大きさは、


上が6ch受信機で、下が8ch受信機です。かなり大きくなりましたが、何とか機体には搭載できそうです。


6ch受信機のように縦一列のコネクターが並べば、接続はすごく楽ですが、2段にしたため、それぞれの信号線は、リード線で配線しています。

完成後、DSM2でバインドさせようとしたらできませんでした。DSMXとDSM2は互換性があるかと思っていたのですができませんでした。

対応は、別の送信機を使うか、モジュールを交換するしかありません。せっかくJRのXG11で統一したばかりですが今回は、9XRを使う事にします。

残った課題は、振動対策とバッテリーの持ちです。

2014年8月12日火曜日

新コントローラー 着弾

ホビーキングからダイレクトメールが来るのですが、大抵その中で見たもの1つは注文してるという馬鹿なことをやってます。

今回注目したのは、

HKPilot32 Autonomous Vehicle 32Bit Control Set w/ Power Module

で、いま、はまってるAPMの機能強化版です。

スペックは、

Size: 81x44x15mm
Weight: 33.1g
Microprocessor:
32-bit STM32F427 Cortex M4 core with FPU
168 MHz/256 KB RAM/2 MB Flash
32 bit STM32F103 failsafe co-processor
Sensors:
ST Micro L3GD20 3-axis 16-bit gyroscope
ST Micro LSM303D 3-axis 14-bit accelerometer / magnetometer
Invensense MPU 6000 3-axis accelerometer/gyroscope
MEAS MS5611 barometer
Interfaces:
5x UART (serial ports), one high-power capable, 2x with HW flow control
2x CAN
Spektrum DSM / DSM2 / DSM-X® Satellite compatible input up to DX8 (DX9 and above not supported)
Futaba S.BUS® compatible input and output
PPM sum signal
RSSI (PWM or voltage) input
I2C®
SPI
3.3 and 6.6V ADC inputs
External microUSB port

で、なんとMCUは32ビットのARM cortexです。

本家は、カナダのメーカー3DRoboticsのPixhawkらしいですが、いつものようにそのバチモノです。

バチモノと言っても$147.28ですから相当なものです。もっとも本家のは2万円以上してます。

暫く前に、カナダ以外には輸出制限がかかってた代物です。

現在DEVIL450に積んでいるAPM2.5をこれに変えようと思っていますが、しばらくはV120の方でパラメーターの研究をしてからにしようと思います。

しかし、初期不良の可能性もあり、前回は暫く開封せずに置いておいたら不良品で、交換してもらうのに大変労力を使ったので、動作チェックだけはしてみました。


本体以外に、パワーモジュールやブザー、ここには映ってませんが、マイクロSDカード、やカードリーダー、セーフティスイッチなども付属します。

APMと同じMissionplannerで設定ができ、クワッド、飛行機、自動車、ヘリなどに搭載可能ですが、説明には、月面探査機や潜水艦などにも応用できるとあります。

動作チェックで驚いたことはそのスピードの速さです。APMは、リンクするのに20秒ほどパラメーターの読み込みに掛かるのですが、この機械は一瞬で終わります。

なんか、もはや趣味の世界を超えてる感じです。

ヘリに搭載するのが楽しみです。

V120D02S APM化 LOITER成功

まだまだ調整不足のV120D02S APMですが、無理やりLOITER飛行をやってみました。

飛行場での、ピット風景です。



この小さなヘリを飛ばすために、かなり大げさなことになってます。

パソコンとのリンクは、トランシーバーを使ってます。一度リンクすれば、100m程度の距離まではリンクが切れないので、パラメーターの修正には助かってます。

現在は、ゲイン調整に手間取っていて、ハンチングがなかなか納まりません。この日は風が強く余計にハンチングが起こりやすく、スワッシュハンチングの対策で苦労していました。
ロール、ピッチともPゲインは0.004まで下げていますが、まだ収まりません。この値だと手で機体を揺らしてもサーボはほとんど動かないくらいです。

原因は良く解からないのですが、やはりボードの固定方法を改善しないといけないかもしれません。

そんな中、無理やりLOITERモードに入れてみました。

まだ、高度維持のパラメーターも調整していないので、暫くするとだんだん高度が下がってきましたが、何とか位置は自分で維持しているようです。

動画です。が、カメラのセッティングが悪く、プロポを手放ししてしばらくはヘリが写ってません。いらいらしますが、我慢してください。



ちょっとびっくりしたのは、450サイズでは、なかなかLOITERが成功しなかったのに、このサイズではあっさり1回でできてしまったことです。
推測するに、450では電圧も電流も大きく電源周りの磁界の影響を受けるのに対して、このサイズでは電流は1/4、電圧も2/3ですからかなり影響が少ないのではないかと思われます。

なんとかハンチングを抑える工夫を考えて次のステップに進みたいと思います。


2014年7月16日水曜日

機体完成・・・しかし、またまた試練が!(V120D02S APM化)

やっと機体が組みあがりました。
完成形は、


最終的にGPSアンテナは、サーボに両面テープで固定しました。架台造るとその分重くなるし、出来るだけ軽くしてみました。

で、重量ですが、

V120D02Gは


バッテリー込みで121gです。

テールモータードライブは


111gです。なんとなく同じだという記憶があったのですが、こちらの方が軽かったです。

で、今回のAPM搭載は


131gです。バッテリーはすべて同じ2S 350mahを積んでます。思ったより軽く仕上がりました。

キャノピーを取ると




です。見てわかる通り、バッテリーの積み方を450と同様に前方に変更しています。

ESCはバッテリーの上にのっける形でファスナーで留めています。配線は極力短くカットしています。一緒にバッテリーについている配線も短くしてしまいました。


カットした電線の重さを測ると、


ですから、重さファクターではかなり重要です。


機体にキャノピーをかぶせようとすると、ノーマルのフレームのままでは、高過ぎてダメでした。

で、


解かりにくいですが、メインフレームのジャイロ固定用の台を切り取っています。バッテリーはスキッドに固定していることになります。

なんとなくこうなる予想があったので、敢えて新品フレームではなく、中古再生品を使う事にしていました。

一応バッテリーを繋いで、


LED点灯、サーボが動くことまで確認しました。
後はAPMの設定です。

と、こう書くと順調そうですが、仮止めしていたモーターをよく観察すると、アウトランナーの癖に中のコイルも回ろうとしています。少し前からあった症状のようでポリウレタン線がこの影響で1本断線しています。

仕方なく分解すると


写真のアウター缶の下に写ってる、コアと接着されてるはずの黒い部品(ベアリングブロック)が、クルクル回っています。

で、また手巻き作業です。

このモーターは巻き線が0.18mmの2本合わせ9回巻きでデルタ結線されていました。

その通りに手巻きし、最後にネジロック強力型でセンターのベアリングブロックをコアに接着して完成です。

2014年7月13日日曜日

コントローラー搭載完了(V120D02S APM化)

フレームにコントローラーを搭載してみました。

どうしてもうまく行きそうにないGPSモジュールについて

今家にあるモジュールは、HKで購入した、


と、ebayで購入した、外部コンパス一体のこれ


ですが、よく観察すると、まず、コンパス一体は大きさがでかい。それとHKのはアンテナとモジュールの間に線があります。という事は、


無理やり、接着剤をはがすとセパレートできました。
これならモジュールの場所はかなり自由になります。

まず、受信機とGPSモジュール


GPSモジュールは斜め45度に配置、しかも裏表逆にするとここに置けました。

裏から見ると


こんな感じです。アンテナコネクターもななめだと距離が稼げます。

その下にAPMを載せますが、振動対策が必要です。450ではあまり効果が無かったのですが、今度も貫通ボルト方式です。

製作した、カーボンプレートに2mm穴を4カ所開けて、15mmの両ネジロッドの一端にナットを接着したものを通し、スペーサーと振動吸収ゲルシートを通します。


これをフレームに固定し、APMの固定穴に通して、ばねを介してナイロンナットで固定です。


真横から見ると


ボルト部分詳細


一体型GPSモジュールを横に並べてみると


かなりでかいです。

次はアンテナの固定です。

つづく

2014年7月12日土曜日

APM用スペシャルフレーム完成(V120D02S APM化)

120サイズにしては大きな基盤を3つも載せなければならないため、フレームを工夫してみました。

具体的には、スキッドにカーボン板で搭載スペースを作ります。

カーボン板は、450で使わなくなった廃品利用です。


こんな感じ。

裏から見ると


メンテナンス時に外す必要があるので、1.4mmネジ4本で固定してます。

前はスキッドに直接ねじ止めですが、後ろは


プラ板でブラケットを作って、このブラケットも接着だけでは恐いので、スキッドにねじ止め+接着しています。

スキッドの材質は、接着剤が使えない材質なので、ポリプロピレン用プライマー+瞬間で接着しました。

メインフレームは、こちらの廃品利用です。


真っ二つに割れたフレームを、プラ版+エポキシで接着したものを使う予定です。

表は


みっともなくエポキシが盛ってあります。

このフレームに、


これだけのメカを積む必要があります。あ、+ESCです。

つづく

更なる試練?(V120D02S-APM化)

プリントがはがれたAPMMINI基板ですが、うまく信号線がつなげたと思ったのですが、次の日もう一度試すとサーボが動きません。

テスターで調べると断線箇所はなさそうですが、他のチャンネルと比べて抵抗の値が違ってます。

何度かやってるとだんだん大きくなり最後には抵抗値が無限大になってしまいました。

??? 

抵抗の前から端子までは完全に導通してます。抵抗の後ろからATMEGAまでも断線はしていません。

となると・・・・・・・

仕方ないので奇蹟的に空中配線した部分をもう一度外します。この時は涙が出そうでした。

外した抵抗値をあたってみると、無限大  ???

どうもチップ抵抗自体が壊れたみたいです。

こんな小さな部品ストックもないし、あったとしてももう一度半田付けする自信がありません。

で、普通サイズの抵抗で挑戦してみることにしました。

リード線で壊れた部分を引出し、作業が楽な部分で抵抗をくっつける作戦です。

こんな感じ


しかも抵抗のちょうどいいのが無いので、2個直列で1kΩ作ってます。

実はこの写真は、最終段階で、その前にもう一回悲劇が・・・

抵抗が半田付けされてたプリントにリード線を半田付けしたのですが、サーボを繋ぎ動いたのも束の間、導通試験中にちょっとした拍子に力がかかり、またその部分のプリントがはがれてしまいました。

ん~がっかり。というか自分の不注意に腹が立ってきました。

残るは、0.65mmピッチのMCUから出ている足に直接半田付けするしかありません。

0.65mmピッチは想像以上に狭く、隣の足にすぐ半田が乗ってショートしてしまいます。これも何度かやっては、半田吸い取り線でやり直すの繰り返しです。

そのうちこのピンの足が基板から浮いてきました。浮いた足に半田付けしてもまた振動やちょっとした力で今度は足がもげてしまいそうです。そうなったらほんとにこの基盤はお釈迦です。

最後は、配線ではなく、抵抗のリード棒をやすりで細く削って(0.2mm位)、両サイドの足は、ソルダーレジスト補修液を分厚く塗って半田がほかの足に行かないようにしてのトライです。

と言っても、ソルダーレジスト補修液は耐熱が100度しかなく、半田が解けた状態の温度では役に立たないのですが、それでもないよりはましです。

一瞬で勝負しなければならないので、細く削ったリード棒にごくわずか半田を載せて、えいや~で半田付けです。

なんとかうまく行ってサーボが動いたので、すかさず、5時間エポキシでその部分を盛ってリード棒がちょっとやそっとで動かないように固定しました。


完成形です。もう一切変更はできませんしMCUの交換もできません。

ここまで7時間の大手術でした。が、何とかボードは生き返りました。



今回活躍したのは、秋月電子で売ってるSMD用のテスターです。


小さな表面実装部品を確かめるにはなかなか使いやすいです。
しかも、わかりにくい抵抗とコンデンサーは自動判別してくれます。

2014年7月10日木曜日

コネクター交換編、重大事故発生! (V120D02S-APM化)

APMにしろ受信機にしろ、マイクロヘリでの使用は想定してないようで、コネクターはほとんど2.5mmピッチです。マイクロヘリの場合は1.25mmピッチが多いのでそのままポン付けはできません。

と同時に、2.5mmの端子がかなり重たい。

オリジナルの受信機は、


綺麗に1.25mmピッチのコネクターが並んで、重さ5.23gです。

それに対して、APM(hkpilot mini)は

8.83gです。その差3.6g。大したことないかと一瞬思ってしまいますが、これに受信機


と、GPSモジュール(12g)も載ります。

で、まず受信機のコネクター付け替え


カバーを外し、


端子の半田を取ってその部分に1.25mmピッチのコネクターを半田付けして完成。

同じことをAPMにもやります。


9チャンネル分のコネクターを半田付けして完成


外したコネクターの重さは、



3.75gですから受信機分くらいでしょうか?でも、新たにコネクターを付けているのでさほどの改善にはなりませんでした。

これで完成のはずでしたが、

実は既存のコネクターを外す時に事故発生。

表のコネクターの半田を吸い取り、全て取れたと思って裏側の作業をしていると、裏の作業完了時にコネクターが外れるはずが、表の1か所の作業が不完全で半田が残っていて、裏が取れた瞬間に不完全だった場所だけで端子が宙吊り状態。
慌てて支えたのですが時すでに遅し。見事にその部分の銅板がプリント基板から剥離してしまいました。

こうなると、どうにもならずこの基盤は捨てるしかないのですが、7000円も出して一度も使ってないのにゴミ箱行は忍びないので、あがいてみました。

使ったのは、


ENGINEER製のSMDチップ用ピンセット。

何が良いかというと、まず非磁性材でできてます。小さな部品を扱うのに磁性があると変にくっついて作業が難しいですが、それがありません。

次に、先端が


こうなっていて、小さなSMDパーツが掴みやすいです。

と言っても今回の事故の修復は大変です。プリントがはがれているので、そのままでは半田付けする相手に届かず、間を延長しなければなりません。相手はSMDの抵抗で、1mmにも満たない部品です。
しかもコネクターを7つ並べてつける必要があるため、先に他を付けてからの作業で、うまく半田付けの場所が見えません。

何度か挑戦するも、熱で相手の抵抗まではがれる始末。この時はさすがにこれまでかと思いましたが、気力を振り絞って再挑戦。

何度かの失敗の末、奇蹟的にこうなりました。


左右の端子は、プリント基板にコネクターを半田付けしてますが、中央のはがれたところ(色が違って見える部分)は、抵抗(斜めについてるやつ)と、延長のためのリード線とコネクターが空中配線されてます。
この写真を見ると延長のためのリード線が太く見えますが、使ったのは


この抵抗のリード線です。測ると直径0.5mmです。この抵抗のリード線はコネクターの+、-の端子の接続にも使いました。

ついでに、他のチップスです。

1.25mmのコネクターのコンタクトは圧着しますが、使う道具は、これまたENGINEER製のPA-09です。


これで、1.25mm用のコンタクト


これに配線を合わせて圧着するのですが、一個ずつ切り離すと、ほとんど失敗します。

で、


ベルト部分を残したままこの部分で、コンタクトと配線を押さえて圧着すると、ほとんど失敗しません。

閑話休題、一応動作確認です。


受信機もコントローラーも動作しました。空中配線チャンネルもオシロで見るとちゃんと波形がプロポのスティックに合わせて変化しました。

やれやれ、一安心です。

次の問題は機体への搭載です。

つづく