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初めてのインドアプレーン |
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c120にR8C搭載 つづき４  軽量化した(1.9g->1.4g)ボディを実装してみました 240mAのLipoを搭載した全備重量は28gです。 ボディはも少し工夫して1g程度になればいいのですが、この重量はこのモータパワーで飛行できるぎりぎりの処かもしれません。 写真の飛行動画(YouTubeへのリンクです) c120にR8C搭載 つづき３ ラダー操作の処理を見直し 1回転(360度)を0.8秒程度としてジャイロ値とラダー量を比例させるとしたシンプルなものにしました。 またジャイロ制御の積分量を０とし比例動作のみとした方が滑らかな飛行になり操縦も素直になりました。 c120にR8C搭載 つづき２  #3号機はリンク部の'シブミ'等を無くした後カットアンドトライを繰り返しながらプログラムを出し入れした結果 ラダートリムの処理はまだ少し改良が必要かなとも思いますが、概ね自己満足するものが出来ました。 また、エルロン，エレベータは電源の低下とともにドリフトが起こるのでこちらは安定化電源を挿入。 やはり思い通りにプログラムを変更して遊べるのはとても楽しいので、#1号も新規に作成したR8C基板に乗せ換え#3号機の予備機としました。 ２機共に順調な飛行が可能となったのでブンブン飛ばし腕を磨きたいと思います。 c120にR8C搭載 つづき１  テストスタンドに載せ、以前に実験していたプログラムをベースに改良していきます。 R8C29xシリーズのROM書換え可能回数は1000回となっているので安心してプログラムの書換えができます、モータもブンブン廻すのでやはりブラシレスとしました。 主な構成は： フレーム--->calber120（京商製）を使用 サーボ--->1.5gリニアサーボ×2 メインモータ--->マイクロブラシレス2g7700kV メインドライバー--->DP-3A テールモータ--->calber120を使用 制御--->R8C(R5F21294SNSP)自作PCB ジャイロ--->ENC-03R(村田製)  通信--->赤外線使用総重量--->21g（バッテリー無し） 搭載バッテリー--->Lipo240mAを予定 今回の製作には以前に製作した#2号機を解体して#2改め #3号機としました。 目標は#1号機の安定度を上回る性能を目指します。 c120にR8C搭載  c120(京商製 キャリバー120)のフレームにR8C(R5F21294SNSP)を実装してみました、サーボも1.5gリニアサーボを使います。 R8C基板はスルーホールを使用していないのでジャンパー線が飛んでいます。出来はあまり良くありませんが、この状態でプログラムの出し入れとデバッグが可能なので、いろいろと楽しめそうです。  c120irb（１号機） 改造後の動画下記改造後のフライト撮影です。 でもカメラを回すとなぜか上手くとれません 毎回四苦八苦します、まだまだ未熟です。 今回も何度か撮ったなかでは一番出来のいいと思うのをUPしました。でもな〜 >>フライト動画 ２号機の注文していたパーツが届いたので 早速取替えてみたところバッチリ直りました。 どうも半田屑がICリードのところで悪さをしたようです 今回は通電前にエアーブラッシングをしました。  より安定化をめざして つづき１号機のサーボに挿入しセンタートリムを設定し飛行してみました。 安定度はすばらく良くなり電圧低下によるトリムのズレもなくなりました。 フライトの腕も少しづつ上がってきています、室内を思い通りに飛行できるのはとても愉しいです。 次回の飛行会でフライトできれば．．．  より安定化をめざして caliber２号機のメインロータが突然回らなくなってしまいました、恐らくAMP（CT-3A）のトラブルと思われるのでショップに注文を出しました。 ２号機は暫く休憩です。 その間にエルロン、エレベータのサーボに安定化電源 を挿入して電圧低下に伴うトリム調整を回避するための回路を作成しました。 TAR5S33（akizukiにて10個／\300）なるものを使用。 （元々のcaliberの回路には3.3Vのレギュレータが実装されています。）  caliberブラシレス化（２号機）
テール制御基板スロットル信号とラダー信号とジャイロセンサー信号によりテールロータPWM出力を創る３in１のテール制御基板を創り取り付けました。 実装後に定数変更のためPICを取り替えるのは非常に煩わしいので、空きポートを利用してスロットル信号に対するテールの割合とオフセット量はプロポ操作で変更出来るモードを実装しました。（これは１号機でも可能としています） フライトはバタつきもなく、おおきな揺れも出ず大変満足のいく安定度になりました。総重量は２８．９ｇ >>１号機，２号機を通して<< この元の機体の不安定要因にはテールロータ制御が大きく影響している様におもえます。 それと重量バランスもおおいに関係がありそうです。  caliberブラシレス化（２号機） FM受信器載せ替え 受信器をR4J NANO72に載せ替え、ジャイロセンサーもENC-03Rを別取り付けとしました。 ブラシレスモータ基板（CT-3A）とエルロン、エレベータサーボ基板にはR4Jの出力を直接接続します。  ハンチングにトライ その１つづきテール信号からラダーとジャイロ成分を分離し、ジャイロ信号を別に演算後新たに合成等を試み、あれこれと、いろいろ遊んでみましたが、満足のいくような結果は得られませんでした。 やはり２号機でも１号機のような安定性を実現したいので元の送受信器を使っての改造はここまでとして、 新たに送信器をJRコンピュータプロポに受信器をR4J NANO72（軽量FM受信器）に取り替えテール制御は12F683を使用して3in1で行う事にします。  ハンチングにトライ その１作った基板は先に作ったpic10f222の変換器を取り去りモータAMPの上に貼り付け配線をしました。 内容は元のテール出力を抑えメインロータの出力を加えるとどうなのか？．．．結果は 元テール1/2+メイン1/2とすることでテールの揺れ幅は随分小さくなりラダー操作も素人にはやさしい状態になる事が解りました。その分当然ですがラダースティックの感度は鈍くなっています。 しかしまだ目でみて解る程度揺れています。 次はジャイロ信号を使ってみようとおもいます。 caliberブラシレス化（２号機） ハンチングにトライ 最近（090205現在）の機体では改善されている（Fujinawaさんが紹介フライトされている）との事ですが、 この２号機体はパタパタと左右にテールが揺れ、とても気になります。 なんとか少しでも改善できないものかとアレコレ工夫してみようとおもいます。 ネット等で調べてみると ロータやスタビライザーに重しをつけたり、ブレードを軽量化等すると安定する機体もあるようです。 そこでこれらの事をしてみると夫々に挙動が大きく変わりますが２号機体では安定するものはありませんでした。 これらに見られる挙動の変化はロータ慣性を違える事によるジャイロ制御の動作点が変わる事によるものでは？．．  そこでテールの出力をいろいろ加工し様子を見てみようとおもいます。その為に写真の様な基板を作ってみました。 入力は １．メインPWM ２．テールPWM ３．ジャイロ信号 ４．予備 出力は １．ブラシレスモータ用Servo信号 ２．テールモータ用PWM 制御はPIC12F683  caliberブラシレス化（２号機）
フライトは製品の150mAバッテリーでは連続３分断続で５分程度となりオーバ負荷の様なので、やはり１号機のように少し大きなバッテリーを載せることにしました。 重量はキャノピーなしで29.4g、キャノピーを装着すると31.4gにもなってしまいます。このモータでの上昇可能重量をみると32gが限界のようです、モータへの負担を考えキャノピーは写真の様なものにしました。 モータの制動力と加速力などが製品モータに比べ低いせいかロータブレードはそれほど硬く固定しなくてもいいようです。 また飛行中テールがパタパタとハンチングのように揺れます、これは改造以前からの状態と同じですが、ジャイロ感度などが触れないので（バランス）のみ調整 としました。 １号機のような安定したフライトは出来ませんが陽のあたる場所で楽しめるのが何よりです。 また、送信器スロットルレバーの改造によりかなり安全に飛ばすことができます。 （私のような初心者には必須改造のようです） コーヒタイムに一飛ばし．．．気分転換に一飛ばし．．．。 この改造によりメインブラシの消耗を気にせずにおおいにフライトが可能となりました、 暫くはこの状態で様子をみることにします。 １号機と並んで記念撮影 ２００９．１．１８  １号機は毎日のように飛行していますが、今のところトラブルもなく順調です、今では以前のトイヘリのように気分良く気軽にフライトが出来るようになりました。 ２４０mAのバッテリーは８分程度の連続フライトができるので十分堪能します。  さて２号機の飛びはどうなのか．．． モータのトルクや応答性などの違いによるジャイロ感度の再設定など必要かもしれません。  >>右写真は回転中の動画  組み付け各パーツが干渉や電気的接触を起こさないようにして組み付けます。 この時点で重量は28.3g（バッテリー含む）となり、キャノピー2gを取り付けると30gを少しオーバーです。 この状態で少し飛ばし込みをして様子を見てみます。 尚送信器のスロットルレバーがあまりに過敏なのでスロットルレバーをフリーにして、フルスパン操作となるようスロットルトリマに5KΩ（下側直列）と10KΩ（トリマに並列）を追加改造しました。  配線は元の基板にダメージを与えないよう注意して写真の位置に接続しました。 ついでにエレベータの動きがいま一つ悪いのでサーボホーン軸に少しリーマーを通しました。  caliberブラシレス化（２号機） ブラケットの製作１号機と同じ内容になりますが、それよりは少し詳しく記しておきます。 完成したブラケットを付けたマイクロブラシレスモータとPWM-SERVO信号変換器。 軸受けとアルミ板はエポキシ接着で、またブラケットへの固定はバルサ材に両面テープ等をつけて挟みこみグラス入りテープで縛り付けています。 この作業はモータ軸がスムーズに回転するよう位置を合わせながら行います。 また１号機で干渉したエレベータサーボホーン軸のマグネット位置（ブラケット左上部）は今回中折で逃げています。 こ状態で１号機で取りハズした受信器に接続して送信機スティックを操作してみました。 無負荷ですが、なかなかいい感じです．．．  不要になったブラシモータのケースから切り出した軸受けと0.5mm厚アルミ板をカットして曲げたもの。 モータ軸には2mmにカットしたテフロンカラーを入れておきます。無くても特に問題はないとおもわれるが、モータ内部の軸止めが収縮チューブとの事なので安全のため入れておきます（ヘリ改造の大先輩Fujinawaさんがこのモータをも分解されたようです）。 固定ように5mm角バルサ材を２つ併せ3.5φの穴を開けたものを用います。  caliberブラシレス化（２号機）改造１号機（C120IRB）の飛びが非常に良いので予備の機体もブラシレスモータへの置換を敢行します（受信器はそのまま使用）。 今回の機材（写真のもの）は 1.モータ--->マイクロブラシレスモータ2g7700kv 2.コントローラ--->CT-3A 3.PWM-SERVO信号変換--->コンデンサへの充放電による電圧変化をPICにて0.9mse〜2msec(20msec周期)に変換（写真左端のもの、手持ちの材料を使ったためコンデンサーがやけに大きく感じます）。 上記の重量は写真の3.5gとなりました、あとこれにモータブラケット1.3gを加算すると約5g程度となり元のブラシモータとほぼ同じになりそうです。  caliber120(無改造)のメインPWM出力を見る予備機としてヤフオクにて格安で入手し手付かずに保管していたものを送受信器を替えずに自分好みのプチ改造？に興じたいとおもいます。 右図はスロットルレバーを最小から一気に最大へ、そして再び最小へ操作した時のメインPWM信号を外部LPFを通して見たものです。 上昇時は緩やかな直線になっています、下降時は75％辺りで急峻に変化しているようです。 これを見たのはサーボ信号への変換が容易に可能か否かです。近い内に30KHzPWM->サーボ信号の変換をしてブラシレスの実験を．．． 因みに先のC120IRB無印240Lipoは約８分の連続飛行が可能で、モータも触れる程度の熱さです。  C120IRBの参考回路図 20090103:下記PIC10F222参考プログラムソース 無印バッテリーの装着 元のバッテリーでも問題なく飛行できるのですが、消耗を考えて画像のように廉価（純正品の1/4）な240mA-20Cバッテリーを装着してみました 厚みは５mmでピッタリと収まり、縦横共に余裕があります、コネクタは別付けとなっています。 重さは６ｇで＋１ｇとなり総重量は２７ｇとなりました。 連続飛行でも温度上昇はまったく感じられません。 近頃は操縦感覚が少しづつ向上しているのが感じられます、やはり実践で慣れるのがいいのでしょう。  キャリバー120ブラシレス化 ほぼ完成かな．．仮呼名（C120IRB） 以前購入してあまり使用せず眠っていたMBC4-Bを取り付けてみました、スロットル信号は赤外線センサーよりpic10f222を通して行うことにして元のブラシモータ回路はそのままにしておきます。 ケーブルが短くなったせいでしょうか回転起動も問題なく行えます。また危惧していた連続回転時のバッテリー負荷も問題ないようです。 総重量は25.98gとブラシモータ時より1g軽くなりました 回転が安定しているせいでしょうか私の腕でも非常に安定したフライトがおこなえるようになりました。 （少しは上達しているのかも．．） >>フライト動画（ふらふらしているのはやはり腕が．．）  本体へ装着本体に取り付けて回転してみました。 一旦回り始めると速度変更にも問題なく追従しているようですが、起動はやや不安定のようです。 >>回転の動画（右画像クリックでも動画） 電流値は ホバリング状態程度時->1A/3.9V フルスロットル時->1.2A/3.9V となりました。 因みにブラシモータでは（テールモータの0.3A含む） ホバリング状態程度時->1A程度 この置換によるトータルの電流値はテールモータ分の約０．３A程が増大することになりそうです。 
モータブラケットを製作 取替えたモータのケースを一部利用しています。 テストケーブル付きの重量は３．３ｇと元のモータからは２ｇ弱の軽量となりました、いいかんじです。 
キャリバー120改造 ブラシレス化を考える先日入手したブラシレスモータを載せてみました。 外形１０φで取り付け方法を考えるとピッタリ収まるようです、シャフト径も1φでもとのモータと同じです。 ピニオンギアをつけモータを手に持ってメインロータをまわしてみましたが問題なくスムーズに回転しそうです。 ただ電流値が最大で1.5A程となりテールモータと併せると2A程になりそうです。 もとの状態では電流値は最大1.5A程です、それで数分間のフライトでバッテリーは暖かくなっています。このモータにした場合には150mAのバッテリーではオーバーロードかもしれません。 モータを固定してもう少し調べることにします。 
キャリバー120改造
その４ 赤外線化この小さな機体を私の腕で屋外飛行することは、おそらくないので赤外線コントロールにしてみました。 いつものようにエルロン，エレベータのサーボを含め12F683で全てを制御します、総重量も26.95gと3gの減量です。 ジャイロによるテール制御も再度見直しをしました。 今までラダー制御はジャイロに依存する部分と依存しない部分をつくりそ、れを合わせて制御していたのですが今ひとつスッキリしなかったので今回は全てジャイロ依存としてみました。 減量の効果もあるのでしょうか、今までになく安定したテール制御となったように．．おもえます。  キャリバー120 スタビライザー角度 この角度で挙動がおおきく変わるため角度あわせのゲージを作りました。 私の機体では一番暴れのないところで角度をひらうと58.5°辺りがベストです。 墜落の後等にはこの様にゲージを作ってセッティングする事でとても安定した状態が再現できるようになり、やっと満充電からのホバリングもできるようになってきました。 メインモータは２個目を使用。  キャリバー120改造 その３ テール制御が少し不満になってきました。 理想はラダーを操作していない時には静かに同じ方向で静止していたいのですが、今のプログラム制御では若干テールが暴れて時間とともに流れていきます。 テールPWMのステップ数を50から100に変更、また内部ゲイン等も変更してみました。 しかし、ヘリコプター初心者には操縦はやはり難しいですね。 写真手前のコンバットもプログラム載せ替えとカバーを付けました。こちらは手を離していても飛んでいるので癒されます。  キャリバー120改造
その２受信部と制御部がごっそり入れ替わりました。 総重量29.6g 離陸やホバリングで神経をスリへらすことはなくなりました、これで練習飛行が楽しみになります。 ただ私のプロポではミキシング等の高度な設定はできないので、思い通り飛行するにはやはり腕を上げるしかありません、練習々々。 現在の腕ではホバリングしか出来ないので飛行画像は撮れません、悲し．何れその内に．．． 万一復元の時(改善案が出された場合等)に オリジナルの基板は大事に保管しておきます。 キャリバー120改造  なんとかホバリングらしき事は出来るのですが、それ以上の操作は私には難しくおもえます このままの状態はあきらめ、 おもいきって大改造することにしました。 写真は取り外した基板類（奥側）と 手前は新しく載せ替え計画のパーツ類です。 受信にはmicroinvent製MINOR-FLATを使用します。 メイン，テールのモータ制御とジャイロの制御には PIC12f683を使い新たに基板を作りました。 重量は約１ｇ減となりそうです さて、 キャリバー120 その２  そろそろあきらめて、受信器を取替えて自分好みのものに改造しようか等と思って眺めていて写真の箇所に （エレベータ側サーボ）おおきなガタつきがあるのを発見。写真のような状態にしてホーンと反対側のセンサーとを指で軽く押し込んでこのガタつきをなくしました。 ナント、うその様に空中静止が可能になりました。 それだけでなく前後スティック操作もかなり安定してい ます、今までの練習は無駄にはなりませんでした もう暫くはこの状態で飛ばすこととします。 ただジャイロ制御はなんだか幼稚な動きにおもえます。 しかし京商さん、も少し気合いれて組み立てお願いしますといいたいですね。  キャリバー120 その１ 猛特訓には充電のための本体電池が煩わしいので ACアダプター(DC6V/2A)ジャックを背面に取り付けました、これで思う存分練習です。 しかし．．．まったく歯が立ちそうにありません 全神経を集中して、なんとか空中に浮かせても５秒がやっとです、こんなの飛ばせる人羨ましいかぎりです。 やはり私にはトイヘリ以外は無理かもです。 でも何時かはきっと．．．練習、練習。  予約していたミニュームADキャリバー120が本日(9.18) 届きました"ワクワク"して開梱、先ずは記念撮影です。 ロータはかなり大きいですが本体はそれ程かわりま せんね、機体には小さなメカが沢山ついています 強く掴むと壊れそうです。 今晩はロータを回転して眺めるに留めます 飛行が楽しみです。 |
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