Rafdy FPV

드론의 중요한 동력인 모터와 모터를 콘트롤하는 장치인 ESC(electronic speed controller)를 알아보겠습니다. 플콘(플라잇 콘트롤러, flight cintroller)은 바로 모터에 연결되어 모터를 제어하지 않습니다. 플콘은 자이로센서 및 가속센서의 값과 RC 조종기의 신호를 읽어서 드론이 파일럿이 의도한 조종대로 움직이고 있는지 판단하고 어떤 모터가 얼마만큼의 출력으로 돌아가줘야 하는지 esc에게 알려줍니다. Esc는 brushless motor에 플라잇 콘트롤러로부터 받은 신호를 전압으로 바꾸어 모터를 회전시키는 역할을 합니다. https://robotics.stackexchange.com/questions/10970/connected-battery-esc-and-motor-does-not-power-up-the-arduino 그림은 flight controller가 아닌 arduino board에 연결된 것입니다. Motor를 제어하는 signal을 flight controller가 주는 것이냐 arduino board가 주는 것이냐의 차이만 있습니다. 브러쉬리스 모터는 일반 모터와 달리 브러쉬가 없어서 중심축에 전류를 흘리기 위한 접촉이 없습니다. 따라서 마찰에 의한 열발생이 없어 고속 회전 모터에 사용됩니다. 모터의 규격은 2203-2300KV 와 같이 네자리-네자리 숫자로 표시되는데 22는 모터의 지름 03은 높이를 나타내고 2300KV는 1V당 1분에 2300 회전이 가능한 모터라는 뜻입니다. 다만 모터에 프로펠러가 장착되지 않은 상태의 회전수입니다. 이 KV 숫자가 높다고 무조건 좋은 것은 아니고 같은에너지를 소모하는 모터에서 회전수가 높아지면 토크에서 손해를 보기 때문에 돌아가는 속도는 빠르지만 회전의 힘은 그만큼 손해를 보게 되어 있습니다. 고속으로 회전하기 때문에 밸런싱이 잘 맞게 제작되어야 하고 이 품질에 따라 가격이 차이가 납니다. 250mm 프레임을 쓰는 드론의 경우 2300KV~2600KV...

Helipal.com의 Moby-X4를 시험비행하기 위해 나가 보았습니다. Moby-X4와 1300mah 3s 배터리 3개, Fatshark HD3 goggle, FrSky Taranis 9XD+와 함께 신정교 아래로 나가봅니다. 사람이 다니지 않은 저 평지가 좋겠군요. 다리를 건너다가 찍어봤습니다. 도착해서 보니 꽤나 넓습니다. 그러나 FPV quad를 날리려면 저처럼 특히 초보의 경우에는 적어도 축구장 만한 크기의 평지는 있어야 마음의 여유를 갖고 날려볼 수 있습니다. 그에는 미치지 못하지만, 사람이 안다니는 곳이고 추락해도 쉽게 찾을 수 있으니 이보다 좋을 수 없습니다. Moby-X4를 꺼내놓고 준비를 합니다. 요건 설정입니다. 한 번도 추락시키지 않고 3번의 비행을 모두 성공했습니다. ACRO mode 두번째 비행치곤 꽤 성공적이라 자평합니다. 시뮬레이터를 가지고 연습을 한게 빛을 발했습니다. 두번째 비행 footage를 감상해 보겠습니다. Moby-X4는 액션캠을 달고 날만큼 큰녀석이 아니라 goggle의 DVR 영상을 가지고 편집한 것입니다. 비행을 마치고 집으로 돌아가는 길에 찍어봤습니다. 멀고 먼 길입니다. 조금 더 현란한 비행을 위해 남은 길이 이와 같겠군요. 간단한 포스팅을 마칩니다.

Helipal.com의 4인치 propeller quadcopter 시리즈 중의 하나인 Moby-X4에 대해 알아보겠습니다. 3S(11.1V) 1300mah 배터리까지 장착해서 달아보니 약 240g입니다. 일반적으로 많이 사용하는 5인치 propeller를 사용하는 quad가 고프로까지 얹어서 보통 800g 정도 하는 거에 비하면 매우 가볍습니다.  최신 스마트폰인 갤노트8이 195g 정도라고 하니 스마트폰보다 45g 정도 더 무거울 뿐입니다. 배터리를 제외하면 146g 정도입니다. 왠만한 스마트폰 무게 정도가 된다는 것이지요. 어디든 가져가기에 부담없는 무게입니다. 전체적인 모습입니다. 4mm 두께의 carbon fiber 프레임으로 강성이 어마무시합니다. 게다가 팔이 얇아서 공기저항을 감소해주니 역시 레이싱 시리즈임을 상기시켜줍니다. BTF(bind to fly, RC transmitter에 binding만 하면 날릴 수 있는 상태) 모델로 구입을 했고 FrSky의 XSR receiver를 option으로 선택했습니다. 노란색 antenna pole은 제가 shrink tube를 덧씌워 입힌 것입니다. 뭐 그냥 부질없는 꾸미기입니다. 측면을 보면 최하단부에 4 in 1 esc가 있고 그 위로 flight controller, RC receiver, 그리고 윗 프레임에 GTX226 VTX가 달려있습니다. 오밀조밀하게 잘 집어넣었습니다. 공간을 아주 알뜰살뜰하게 살렸네요. 게다가 납땜을 보니 역시 전문가의 손길이 느껴집니다. 프로펠러는 HQ 4040입니다. 앞자리 숫자 40은 4인치(총 길이) propeller임을 뜻하고 뒷자리의 40은 블레이드의 pitch인데 숫자가 클 수록 블레이드의 경사각이 큽니다. 예를 들어 5030 propeller은 5인치 길이에 pitch가 3 인치란 뜻입니다. 프로펠러 길이와 pitch가 크면 클수록 단위회전당 공기를 밀어내는 힘이 커서 폭발적...

 지난 시간에 ELF88 micro fpv quad에 대해서 살펴보고 OSD도 설치하고 flight controller의 진동도 잡았더랬습니다. 모두 마음에 드는데 역시 모터의 성능이 아주 구립니다. 4000KV 모터로는 그냥 날 수 있구나 정도의 느낌 밖에 주지 못합니다. 그래서 7800KV의 모터로 교체하는 작업을 해보려고 합니다. 수술대에 올려진 ELF88입니다. 교체할 Kingkong 1103-7800KV 모터 네 개입니다. 4개 한 세트로 배송비 포함 28$ 정도에 구매했습니다. 우선 propeller를 모두 제거해 줍니다. 프레임도 분해하고, ESC, flight controller 등도 모두 분해해서 작업하면 깔끔하게 작업을 할 수 있겠지만, 다시 조립하기가 귀찮습니다. ESC에서 모터로 연결되는 단자들이 양 쪽으로 돌출되어 있어서 프레임을 분해하지 않고 모터를 교체하려고 합니다. 모터 한 개 부터 납을 녹여서 떼어냈습니다. 또 하나의 녀석도 분리해냅니다. 그리고 모두 분리했습니다. 모터의 mount bolt를 풀어서 모터를 모두 제거합니다. ESC 단자에 손실된 땜납을 송글송글 맺히도록 보충해줍니다. 교체할 motor의 선들도 땜납을 치덕치덕 발라줍니다. 그리고 ESC 단자에 모두 연결합니다. ESC board의 단자 순서대로 motor의 세 개 선을 순서대로 이어주면 모터가 시계방향으로 돌아가고, 세 개의 선 중 아무거나 두 개를 교차하여 이어주면 시계 반대방향으로 모터가 돌아갑니다. 간혹 안그런 경우도 있기 때문에 연결 후 돌아야 하는 방향대로 돌아가는지 확인해 주는 것이 좋습니다. 모터의 선을 꼬아서 선정리를 잘 해줍니다. 프로펠러까지 연결한 모습입니다. 완성된 모습입니다. 예상대로 2S battery만으로도 놀라운 기동성을 보여줍니다.

QX110 micro FPV quadcopter DIY kit를 제작해 보도록 하겠습니다. 토요일을 맞이한 weekend project입니다. 총 3시간 정도 걸렸고, Kit는 Aliexpress에서 한달 전 쯤에 주문해 두었던 것이고, 지난주 쯤 배송이 왔던 것입니다. Brushed motor를 이용한 대각선 축간거리 12cm 미만의 FPV quadcopter는 꽤 여러 종류의 DIY kit이 있습니다. Carbon frame의 모양, flight controller의 종류, propeller size의 약간의 차이, camera+VTX module의 차이 정도만 있고 기본 구성은 같다고 할 수 있습니다. RC receiver를 제외한 모델의 경우 가격대가 보통 $30~$50 정도 되는 것 같습니다. 직접 만들고 firmware 안의 parameter 들을 setting하는 등의 소소한 재미가 있습니다. 직접 자기 자신만의 드론을 만들어 날리고 싶은 분들에게는 입문용으로 강추합니다. 강하게 추천하는 이유는 크게 세가지가 있습니다. 1) 드론의 기본 구성과 작동 원리를 이해할 수 있다. 2) 조금 더 큰 레이싱 드론을 조종하기 전에 연습기로 사용할 수 있다. 3) 조금 더 큰 레이싱 드론을 만들기 위한 발판을 삼을 수 있다. 각설하고 kit의 구성품을 한번 살펴 보겠습니다. 이번 제작에서는 2s lipo (7.4V) battery를 사용하는 드론을 만들어 보려고 합니다. 1s lipo (3.7V) battery를 사용하는 드론보다 조금 더 짐승같은 비행을 위해서입니다. 이를 위해서 따로 준비할 것은 2s 용 brushed motor입니다. 원래의 구성품 중 4개의 motor는 제외하고 2s 용 brushed motor를 따로 구매한 것으로 사용할 것입니다. 프로펠러, 나일론 스페이서와 볼트, 플라잇 콘트롤러, 3M 양면테입 carb...