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WiiリモコンとArduinoでQuadcopterを飛ばす(2):材料その2

【ご注意】
ここで紹介する方法を使って、周囲に人や建物がある場所で飛ばすのはお奨めしません。
Wiiリモコンのセンサ等はラジコンに用いることを想定されておらず、
操作不能に陥り想定外の場所に暴走したり墜落することがあります。
十分に安全な対策を取った上で実施してください。


前回は本体の材料を説明しました。
続いて残りの材料について説明します。

  • Quadcopter 本体(フレーム/電気系統/駆動系)
  • プロペラ
  • バッテリー
  • フライトコントローラー
  • 受信機
  • 送信機
  • その他のオマケ


プロペラ


ホームセンターなどで売っている工作用のプロペラでは駄目です。飛びません。
マルチコプター用のプロペラを使います。

前回紹介した HJ450 だと7~10インチのプロペラが使えるようです。
プロペラが大きい方が揚力がありますが大きすぎると隣のプロペラにぶつかります。
一方、小さい方が制御しやすいような印象を受けます。

Quadcopterは4つのモーターのうち2個が逆回転しますので、
正逆反転のセットが必要です。

RCイーテックさんでプラスチックのプロペラを買いましょう。
正逆反転セットをお好きな2色で多めに買っておきましょう。

何故2色なのかと言うと、Quadcopter は飛行中に前後を視認しにくいので
前後のプロペラの色を変えておくと良いためです。

最近はAmazonでカーボンファイバーのプロペラが売られていますが、
いきなりこれに手を出すのはお奨めしません。

基本的に自作コプターは不安定で、そんなものを Wii リモコンで操作しようとすると
最初は制御できずに暴走しまくります。
カーボンファイバーは非常に丈夫な反面、体に当たると酷いことになります。
最悪の場合、失明しかねません。
私も脚に激突してパンパンに腫れました。

プラスチックのプロペラでも危険なことには変わりありませんが、
一応、プロペラの方が折れてくれるのでまだマシです。
そもそもカーボンファイバーのプロペラは高いので勿体ないですしね。

バッテリー


いわゆる LiPo バッテリー(リチウムイオンポリマー)を使います。

11.1V 3S で 30C 2200mAh 程度で、、、と言っても
最初は「何それ?美味しいの?」という感じかと思います。

「11.1V」は電圧です。
電圧が変わると電源制御も変わってしまいます。
異なる電圧のものを選んではいけません。

「3S」はセル数です。
1つのパックに3つの LiPo パックが入っているものが3Sです。
1パックあたり 3.7V 程度なので 3S は 11.1V です。

「30C」はバッテリーの能力を意味していて
「バーストレイト」と呼ばれるようです。
2200mAh で 30C の場合は、
2200[mAh] x 0.001 x 30[C] = 66[A]
という訳で最大 66A まで流せます。
つまり、値が大きいほど高速に充電でき、電気を食う状況で使えます。

「2200mAh」は容量です。
2.2A で1時間放電できるだけの容量を持っています。

大は小を兼ねる、、、と思いがちですが、
プロペラでも説明した通り、最初は暴走して墜落しまくります。
LiPo バッテリーは傷ついた状態で使うと爆発の危険があり、捨てるしかありません。
最初は低容量の安いもので練習するのをお奨めします。


LiPo バッテリーの充電にはバランス充電器という
特殊な充電器を使います。

例えば、3S Lipo の場合、合計が11.1Vだったとしても
1つのセルが2.0Vだったら残りの2つのセルは
3.7Vを超えてしまい寿命が縮みます。

それを避けるため、バランス充電器は全てのセルの電圧が
3.7V を超えないようにバランスを取りながら充電してくれます。
また、放電機能も持っていて各セルが同じ性能を出すように
「慣らし」放電をしてくれます。

本当は Hyperion というメーカーのものが良いらしいですが、
かなり高いので私は iMax という安物を使っています。

フライトコントローラー


Quadcopter の飛行を制御する中枢部です。
Multiwii SE V3.0 を使いましょう。
私が使っているのは V2.5 ですが、V3.0 はピンが
水平方向に出ていて組み立てやすい”はず”です。
使ったことないので知りませんが。
なお、「SE」が有りと無しで機能が違うので「有り」の方で。

名前に「Wii」と付いていますが、Wiiリモコンの信号を
受けられる訳ではありません。

どこかの偉い人が Wii リモコンを分解し、加速度センサを
Arduino に取り付けて作ったため Multiwii と呼ばれています。
世の中には凄い人がいるものですね。

で、Arduino 互換なので Arduino IDE でフライトコントローラーのプログラムを焼きこみます。
詳しい方法は次回以降で説明します。


以前も紹介したことがある FTDI USB シリアル変換モジュールです。
Multiwii SE V2.5 の場合、PCに接続するために必要です。

Multiwii SE V3.0 には USB コネクタが付いているようなので
必要ないかもしれません。

受信機

やっと出ました。Arduino UNOです。
Wiiリモコンの操作を受けるために Arduino で Bluetooth を受信します。
以前、ラジコンの自作でも紹介した通り、USB Host Shield と Planex の
Bluetooth USB ドングルも使います。
SparkFun の Shield を使う場合は改造が必要ですのでこちらをご確認ください。

通常はラジコン用プロポの受信機を付けるのですが、
今回はWiiリモコンで操作したいので Arduino で自作します。

ただし、Bluetooth の通信可能距離は 10m 程度なので
調子に乗って飛ばし過ぎないように注意しましょう。



送信機

Wiiリモコンです。
どこのご家庭でも余ってますよね。Wiiリモコン。
ちなみに、普通にマルチコプター用のプロポを買うとそれだけで1万円以上します。

その他のオマケ

当然空撮したいですよね。
GoPro を付けたいところですが、そんな良いカメラを付けるなら
Quadcopter も DJI などのちゃんとしたものを買いましょう。

かと言って、普通のデジカメだと結構重くて不安定になります。
撮れなくはないですが。(一応試しました。)

そこで、お奨めなのがこの Hoten X-Z-18 です。
性能は劣悪ですが 5g しかなく、micro SD に録画できます。

ただし、Walkera というマルチコプター用で、独自のコネクタは
Arduino や Multiwii には繋がらない上、録画ボタンもありません。

どうやって録画するのかと言うと、ケーブルを加工して接続した上で、
このカメラが理解できるパルス信号を Multiwii または Arduino から送信します。
どのような信号を送れば良いのかは次回以降で説明します。

このカメラで撮影するとこんな感じになります。
どのくらい性能がショボいか分かるかと思います。



以上で材料がそろいました。

はっきり言って材料費だけで既製品が数台買えます。
この先も凄まじい茨の道が待っています。
よほどの物好きでなければ、とっとと諦めて既製品を買いましょう。


一応続きます。

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  1. 2015/04/30(木) 22:12:01|
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