Infrared Control Helicopter:2009年01月

2009年 01月

6.7g 自作4chのIR Micro Helicopter のジャイロ変更 [2009-01-25 12:12 by mheli]
Walkera4G3 テールモータ用スピコンの外付け [2009-01-12 10:56 by mheli]

6.7g 自作4chのIR Micro Helicopter のジャイロ変更

このヘリコプターは2006年春にジャイロなしで製作して公開していました。その後2008年（昨年）春にジャイロチップへの取り組みを始めて、最初はEPSONの超軽量ジャイロを搭載してある程度の効果が確認できていました。EPSONのジャイロはとても入手が困難でＰＳ３のコントローラから取り出した物を使用していました。最近はジャイロにmuRata製ENC-03Rを使用し、トイヘリ、Ｃａｌｉｂｅｒ120の改造やＷａｌｋｅｒａ4Ｇ3のジャイロ付スピコンなどを作成し飛行もある程度満足できるようになってきました。
自作の4ch機は最近手掛けてきたものに比べると操縦が難しく満足できる飛行はできていませんでした。
今回はENC-03Rを使用し、Ｃａｌｉｂｅｒ120の改造やＷａｌｋｅｒａ4Ｇ3で実施したように右旋回と左旋回でジャイロゲインを変えるようにし、テールロータの回転が弱まる左旋回ではゲインを上げるようにしました。
もともとこの機体はトイヘリのような強い自立安定性はないので、どちらかというとＷａｌｋｅｒａ4Ｇ3を飛ばす時のような緊張感があります。
EPSONのジャイロは３±0.3Vを供給する必要があり、５Vで作成していたヘリ用のコントローラの場合は専用のレギュレータを必要としていましたが、ENC-03Rは動作電圧の範囲が広いため、通常はどこかの固定電圧が使用可能になります。もともと軽量化のためにEPSONのジャイロを選択していましたが、2.85Vレギュレータの取り外しなどが行えたため、ENC-03Rに変更したための重量アップはありません。（むしろマイナス）
EPSONジャイロはソフトでゲインをかなり上げてもテールの抑えがあまり効かないような感じがあり、フィルター回路が全くない状態でテストしていますが、現状はENC-03Rの方が良い結果が出ています。


[飛行動画]

Walkera4G3 テールモータ用スピコンの外付け

前回メインモータ用のスピコンを外付けし、簡易ガバナーモードと名付けたプログラムで制御していました。物によってバラつきがあるのかもしれませんが、私の機体は時間とともに右回転が強くなり、何度か降ろしてトリムを取り直さなければならなかったので少し気に入りませんでした。CALIBER120と同じようにFM受信機に換装してコンピュータプロポで制御すれば全て解決するのですが、２．４Gのプロポをアンテナの長いFMプロポに変更するほどでもなく、どうしようかと考えていました。標準受信機にはスピコンを外付けできるようにスロットル用とラダー用のコネクターが実装されています。ただしラダー用はジャイロミキシングもレボリューションミキシングも反映されていません。そこで、ジャイロチップを新たに搭載し、スロットル信号とラダー信号をPICプログラムでミキシングするジャイロ搭載スピコンを作成することにしました。現状では３ｇ程度重くなりましたが、終止適切なレボリューションミキシングが実現でき、簡易ガバナーモードもよく効いてとてもよい状態になりました。以前プロポ側の改造として半固定抵抗を取り付けてラダートリムを調整していましたが、今回の改造でプロポ側の改造は廃止することができました。
ジャイロ制御は、今まではジャイロのゲインを右回転と左回転で同じレートにしていましたが、今回は左回転時の方を強くすることで低回転回から高回転に上げる方向で強くなるように不均等レートに変更しました。この方法は、モータでテールを制御するヘリコプタには有効かもしれません。右回転は比較的高速に行え、回転数を下げる左回転ではゲインを上げることで抑えが効きます。
標準基板にはFETと、同タイプのジャイロが搭載されているので軽量化を考えれば基板内の部品を使うように変更することも可能です。

[追記]
この構成でキャノピーを取り付けて連続飛行を行ってみました。
比較的新しいバッテリで８分以上飛行可能でした。高度は維持できていましたが早めに終了し、バッテリ電圧を計測すると３．５１Ｖでした。簡易ガバナーモードがない状態では３．７Ｖ程度で飛行困難になっていたので、放電効率が良くなっていることが確認できました。これでWalkeraのコンピュータプロポを買わなくて良さそうです。

[2009/01/17追記]
前回までの改造でとても良い状態になり飛行には問題ありませんが、ジャイロチップやFETが２セットづつ搭載されているのが少し気に入りませんでした。私の受信機はRX2605で初期型です。既にRX2605Aという改版バージョンが発売されており、RX2605AではWalkeraのコンピュータプロポでフル機能が使用可能という話もあります。（私は未確認）
旧型受信機を温存しておく必要性も感じられなくなったため、改造することにしました。

メインモータ用のFETとテールモータ用のFETのゲート端子を基板から切り離し追加で搭載したPICのPWM出力端子に直接接続しました。ジャイロも基板に実装されているジャイロのジャイロ出力をPICのアナログ入力端子に直接接続してPICでも取り込むようにしました。
受信機には３．３Vの定電圧レギュレータが使用されていますが、バッテリ電圧が３V付近になるまでジャイロの動作を安定させたかったため、２．８５Vのレギュレータを搭載することにしました。結果的にはバッテリ込みで69ｇになり、最初の状態から0.5g程度の増で済ませることができました。
今回の改造では高分解能で高周波数のスピコンを実現したかったため、PIC12F683を２個使用しています。

[追記]
受信機基板上のジャイロを使用すると、時間と共に徐々に右回転が強くなる現象が再発してしまいました。結局ジャイロチップを外付けし２．８５Ｖの外付け電源を供給することで解決しました。基板上のジャイロチップはカッタナイフで外しましたが、レジストも剥げてしまい再起不能です。しかし、どうして受信機基板上のジャイロを使用すると思うように動作しないのかは良くわかりません。

[2009/01/18追記]
飛行動画を追加しました。
Walkera4G3は改造しなくてもよく飛ぶヘリコプタなので、動画を見ても違いはわかりませんが、飛ばしている本人の感覚はとても良いです。