MCUなしのクワッドコプターリモートコントロール回路

クワッドコプターのリモートコントロール回路は、市場やオンラインストアから非常に簡単に調達できますが、熱心な電子愛好家は、これらが実際にどのように機能し、自宅で構築できるかどうかを知ることはできません。

この記事では、 シンプルなクワッドコプターリモコン回路 ディスクリートコンポーネントとRFリモートコントロールモジュールを使用し、複雑なMCUベースの回路を使用しません。

ステップバイステップガイドは、興味のある愛好家に、PWMの概念を使用してクワッドコプターを簡単に制御する方法を実際に理解させるでしょう。

私たちはすでに学びました クワッドコプターの基本 、それでは、最終的にユニットをリモートで飛行させるのに役立つリモートコントロールセクションを調べてみましょう。

必要な基本モジュール

プロジェクトに必要となる可能性のある主な要素は次のとおりです。

基本的に、次の3つの回路ステージが必要になります。

1）4ウェイRFリモコンTx、Rxモジュール-1セット

2）IC555ベースのPWMジェネレータ回路-4nos

3）BLDCモーターコントローラー回路-4nos

自家製バージョンであるため、ポットやポテンショメータに置き換えられたコントロール用のジョイスティックがないなど、提案された設計にはいくつかの非効率性が予想されますが、システムの動作能力は、プロのユニット。

ハンドヘルドPWM送信機ユニットは基本的に4つのディスクリートPWM制御回路と統合されたTxリモートモジュールで構成されますが、クワッドコプターは4つのディスクリートBLDCドライバー回路と統合された1つのRx回路で囲まれる必要があります。

クワッドコプターモーター回路から始めて、BLDCモーターコントローラーを構成してRx回路に接続する方法を見てみましょう。

クワッドコプターPWMレシーバー回路

以前の投稿の1つで、シングルチップを使用して多用途のBLDCモーターコントローラーを構築する方法を学びましたが、この設計はクワッドコプターの比較的重いモーターを操作するように設計されていないため、本アプリケーションには適さない可能性があります。

上記の回路の「兄貴」オプションは幸いにも利用可能であり、クワッドコプターモーターの駆動に完全に適しています。 TEXAS INSTRUMENTSのおかげで、このような素晴らしいシングルチップアプリケーション指定の回路モジュールを提供してくれました。

この大電流BLDCドライバーICの詳細については、同じの次のpdfデータシートを参照してください。

https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2015/10/slwu083a.pdf

以下のセットアップは、過負荷保護、熱保護などの必要なすべての保護機能で構成される自己完結型の低電流BLDCモーター回路であるDRV11873ICを使用したクアッドコプターモータードライバーコントローラーの完全な回路図を示しています。このモジュールは基本的にESCを形成します。現在のクアッドコプターユニット用です。

この設計とPCBの詳細の詳細については、以下の元のドキュメントを参照してください。

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv11873.pdf

使い方

ICのFSおよびFGピン配列は、外部回路を介した制御を追加してICを拡張するためのものです。これらの機能を設計で使用していないため、これらのピンは未使用のままにして、100K抵抗を介して正のラインで終端することができます。

ICのRDピン配列がモーターの回転方向を決定します。このピンを100K抵抗を介してVccに接続すると、モーターが反時計回りに回転しますが、接続しないままにすると、逆になり、モーターが時計回りに回転します。

ピン＃16は、外部ソースからPWM入力を注入するために使用されるPWM入力であり、PWMのデューティサイクルを変更すると、それに応じてモーターの速度が変更されます。

FR、CSのピン配列も必要性とは無関係であるため、図に示すように未使用のままにして、100K抵抗を介して正のラインで終端することができます。

U、V、Wピン配列は、それぞれのクワッドコプターBLDC3相モーターに接続する必要があるモーター出力です。

COMピン配列は、3相モーターの共通線を接続するためのものです。モーターに共通線がない場合は、3つの2k2抵抗をU、W、Wピンに接続して、それらの共通線を結合することで簡単にシミュレートできます。 ICのCOMピンで終わります。

回路図には、PWM非安定回路モードで構成されたIC555も示されています。これは回路モジュールの一部になり、ピン＃7からのPWM出力がDRV IC回路のPWM入力に接続されていることがわかります。これにより、4つのモーターが一定のベース速度で起動し、モーターが一定のホバリングを可能にします。特定の場所での速度。

これで、クワッドコプター設計用のメインELC回路またはBLDCドライバー回路は終了です。

クワッドコプターの設計では、4つのモーター用に4つのそのようなモジュールが必要になります。

つまり、4つのそのようなDRVICとIC555 PWMステージは、クワッドコプターの4つのモーターのそれぞれに関連付ける必要があります。

これらのモジュールは、関連する各DRVコントローラーICに固定された同一のPWM信号を適用することにより、通常、4つのモーターすべてが所定の速度に設定されるようにします。

次に、通常の4チャネルリモートコントロールハンドセットを使用して個々のモーターの速度を変更するために、リモートコントロールを介してPWMを変更する方法を学習しましょう。

RFレシーバーモジュール（PWMデコーダー）

上記の回路は、クアッドコプター内に収容され、ユーザーのリモート送信機ハンドセットから外部ワイヤレスPWMデータを受信し、信号を適切に処理して、付属のDRVコントローラーモジュールに給電するための受信機リモートRF回路を示しています。前のセクション。

前の図に示すように、PWM＃1….PWM＃4という名前の4つの出力をDRV ICのPWMピン＃15に接続する必要があります。

RFレシーバーユニットからのこれらのPWMピン配列は、ユーザーがトランスミッターハンドセットで対応するボタンを押すたびにアクティブになります。

RF送信機の配線方法（PWMエンコーダー）

上記のセクションでは、Rxまたはリモートレシーバー回路と、その4つの出力をクワッドコプターモーターESCドライバーモジュールに接続する方法について説明しました。

ここでは、PWMデータをクワッドコプターレシーバーユニットにワイヤレスで送信するために、単純なRF送信機を作成し、PWM回路で配線して、ボタンを押すだけで個々のモーターの速度を制御する必要があることを示します。ユーザーの好みに応じて、方向またはその速度を変更するクワッドコプター。

上記の回路は、送信機モジュールの配線の詳細を示しています。アイデアは非常に単純に見えます。メインの送信回路は、エンコードされたPWM信号を大気中に送信するTSW434チップと、エンコードされた信号をTSWチップに供給する役割を担うHT12Eによって形成されます。

PWM信号は、4つの別々のIC 555回路ステージによって生成されます。これは、DRVコントローラーモジュールで前述したものと同じである可能性があります。

4つのICのPWM内容は、SW1 ---- SW4として示される4つの個別の押しボタンを介して、エンコーダICHT12Eのそれぞれのピン配列で終端されていることがわかります。

これらの各ボタンは、前に説明し、PWM＃1、PWM＃2…..PWM＃4として示したレシーバーモジュールの同一のピン配置に対応し、切り替えます。

SW1を押すと、受信機ユニットのPWM＃1出力がアクティブになり、受信したデコードされたPWM信号が送信機から関連するDRVモジュールに供給され始め、それに応じて関連するモーターの速度が変化します。

同様に、SW2,3,4を押すと、ユーザーの希望に応じて、他の3つのクワッドコプターモーターの速度に影響を与えることができます。

IC 555PWM回路

上記のRF送信機のハンドセットに示されている4つのPWM回路は、次の図を参照することで構築できます。これは、DRVコントローラーのESC回路で見られたものとまったく同じです。

5Kポットは通常のポットの形をとることができ、このポットは、対応するモーターのさまざまな速度を選択するためのボタンと一緒に追加で使用できることを覚えておいてください。

つまり、選択したボタンを押したまま、対応する5KPWMpotを同時に動かすと、クワッドコプターの速度が目的の方向に増減する可能性があります。

あるいは、PWMを最初に高いレベルまたは低いレベルに設定してから、対応するボタンを押して、対応するクワッドコプターモーターがPWM設定に従って優先速度を達成できるようにすることもできます。

クワッドコプターモーターの仕様

上で説明したQiadcopterリモートコントロール回路は、表示目的でのみ使用することを目的としており、荷物やカメラを持ち上げるために使用することはできません。これは、設計で使用されるモーターが低電流タイプであることが望ましいことを意味します。

DRV11873 ICは、定格15V、1.5アンペア、または約20ワットのモーターを動作させるように設計されています...したがって、定格15〜30ワットの3相BLDCモーターをこの目的に使用できます。

このクワッドコプター設計のバッテリーは、1.5アンペアの連続電流で15Vのピークを供給できる任意の12v Lipo prLi-ionバッテリーにすることができます。

仕様詳細

1306NブラシレスアウトランナーミニチュアDCモーター

タイプ：マイクロモーター

構造：永久磁石

転流：ブラシレス

速度（RPM）：2200rpm / v

連続電流（A）：1.5〜2.6A

電圧（V）：7.4〜11.1V

ミニチュアDCモーター：AX-1306N

重量：8g

シャフト径：1.5mm

バッテリーLI-PO：2〜3秒

動作電流：1.5〜2.6A

最大効率：67％