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ドローンの筐体をデザインしてみた [ロボットを作ってみる!]

ドローンの筐体をデザインしてみました。最初はバルサのような木で作ってみようかなと思ったのですが、せっかく3Dプリンタがあるので、3Dプリンタで試作してみることにしました。


Drone.png


3Dプリンタの特性を考えながらデザインをしたので、少し重厚なデザインとなってしまいました。まずこれで作ってみて、どう軽量化できるか考えてみたいと思います。
(^_^)





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ドローンの電気回路をくみ上げ! [ロボットを作ってみる!]

チップ部品との格闘の末、ようやく極小ESP-WROOM-02と、極軽モーターモジュールの組上げました。部品の配置図を示します。最小限の部品構成なのですが、結構ごちゃごちゃしてしまいました。


ESP-WROOM02+MORTORx4.png


モーターの配線を延ばして全体を撮ってみました。まるでガガンボのようですね。


DSC045352.jpg


気になる重さは、5.1g!百円玉とだいたい同じくらいです。頑張ったなーオレ。


DSC04536.JPG


次はいよいよ筐体作り。どれだけ軽く作れるかが勝負です!
(`・ω・´)











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極小モーターモジュールを実装その2 [ロボットを作ってみる!]

前回デュアルN-ChのFETを使って極小モーターモジュールを作ったのですが、どうも配線の引き回しがやりにくい。ということで、単発のFETで実装をし直しました!


DSC04531.JPG


基本的な実装は前回と同じで、FETのドレインと電源ラインとの間に10uFのコンデンサを挟んでいます。いやー小さすぎてカメラで映してもピンボケしてしまいました。


DSC04533.JPG


気になる重さは0.8g!前回はデュアルで1.70g だったので、0.1g 減量できたことになります。


DSC04534.JPG


しかし、これで一円玉よりも軽いんですよねー。我ながらすごいな・・・。
次はいよいよ電気系の組み上げです!
( ー`дー´)












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極小モーターモジュールを実装! [ロボットを作ってみる!]

極小 ESP-WROOM-02に続き、極小モーターモジュールを実装しました。仕事が危機的状況なのに、寝る間を惜しんで、何やってるかなーオレ・・・。


DSC04530.JPG


モータードライバはSI4900DYというデュアルNchFETを使いました。


MotorDriver.png


本来IC保護用のダイオードも必要ですが、小電力のコアレスモーターなので省いてしまいました。しかし、細かい。我ながら頑張ったなぁ。


DSC04528.JPG


重量は二つのモーターを合わせても1.70g!!うん、頑張った!


DSC04529.JPG


バッテリーを除いた電気系全体では、1.75g + 1.70g + 1.70g + α(半田+グルー)で、5.3g 位かなぁ。目標の10g以内はなんとかなりそう?
σ(=_ = )








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極小ESP-WROOM-02の動作確認 [ロボットを作ってみる!]

極小ESP-WROOM-02の動作確認をしてみました。組み上げたときにやってなかったのかよ!と突っ込まれそうですが、その通りです。仕事が忙しくて・・・。

苦労の末、組み上げた配線はこのようになりました。


OLED+ESP-WROOM02.png


これでPCからスケッチの書き込みができてしまいます。我ながら関心関心。


DSC04517-2.jpg


総重量は、電源コネクタをグルーで固めたため1.75g となってしまいました。グルーが意外と重い。。。


DSC04521.JPG


裏面はこんな感じです。配線が汚いですねぇ・・・。


DSC04523.JPG


あとはこれに、2chのモータードライバを二つ載せてモーターとコンデンサを結線すれば電気系は完成するはず。仕事はヤバい状況なのに、こんなことしてる場合じゃないんだけど。現実逃避・・・。
(´ Д`;








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中国からチップ部品が到着ー [ロボットを作ってみる!]

Amazonで頼んでおいた10kΩと10μFのチップ部品が到着しましたー。前回のMFT2016で使った手持ちのチップ部品がほとんどなくなってしまったので注文しました。


DSC04513.JPG


抵抗のサイズは1206(1.2mm x 0.6mm)、コンデンサのサイズは0603(0.6mm x 0.3mm)です。一円玉と比べてみました。まずは1206のチップ抵抗


DSC04514.JPG


こちらは、0603のチップコンデンサです。


DSC04515.JPG


コンデンサが小さいので抵抗が大きく感じますね。この前組み上げたESP-WROOM-02 にいよいよモータードライバとともに取り付けます。今週末の宿題ですね。
σ(^_^)
















極小ESP-WROOM-02再び! [ロボットを作ってみる!]

仕事をしてばかりでは息が詰まるので、ドローン用のコントローラーとして極小ESP-WROOM-02 を再び作ってみることにしました。苦闘3時間の成果がこちら!


DSC04511-1.jpg


仕様はそのうち披露したいと思います。しかし今回、GNDのはんだ付けにかなり苦労しました。やはり無線モジュールなのでGNDはかなりしっかりしているようです。裏面はこんな感じ。


DSC04512-1.jpg


今回は軽量を目指したので、3.7V -> 3.3V のLDOは省いてしまいました。今まで何度も 3.7VのLiPoバッテリーで直接駆動して問題なかったので大丈夫でしょう。


DSC04510.JPG


トータル重量は1.67gになりました。思ったよりも重くなっちゃったかなぁ。ESP-WROOM-02の重量は1.3gくらいだったので、コネクタとピンヘッダー、接着用のグルーで0.37gも取ってしまったようです。

モーター+プロペラがひとつ0.77g。デュアルFETが一つ0.1gなので二つで0.2g。コンデンサなどの重量はほぼ無視できるので、全体で約5g。バッテリーと筐体の重さを加えて10g未満に抑えたいところです。うーん、できるかなぁ。
σ(ーω ー;








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軽量実装を検討してみた! [ロボットを作ってみる!]

非力なモーターのドローンは軽さが命。ということで可能な限り軽量に実装したいところ。基板はそれ自身に重量があるので避けたい。ということで、銅箔テープとカプトンテープ、ポリウレタン銅線(エナメル線)で軽量実装できないか検討してみました。


DSC04495.jpg


今回試してみるのは、0603のコンデンサー。すごく小さい部品です。


DSC04496.jpg


銅箔テープとカプトンテープを張り合わせます。銅箔テープ側はGNDや電源に使います。


DSC04504.jpg


穴をあけてポリウレタン銅線を通し、銅箔テープとはんだ付けします。


DSC04505.jpg


カプトンテープ側にコンデンサと銅線をはんだ付けをしてみました。最初はちょっと苦労しましたが、慣れてくると時間がかからず出来そうです。


DSC04506.jpg


全体重量は0.06g。これなら抵抗やコンデンサなど全体を組み上げても1gにもならないでしょう。


DSC04509.jpg


はんだ付けのときに威力を発揮したのが”はんだ付け用ペースト”。はんだ付け前にこて先に少しつけておくと、はんだがこて先にうまく乗ってはんだ付けしやすくなります。


DSC04520.jpg


あとは部品が揃うのを待つのみ。激安部品を手配したので中国からの空輸待ちです。部品が揃ったら、組上げに入りたいと思います。5月2日までに間に合うかなー。
σ( ̄ー ̄;












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プロペラの推力を測定をしてみた!(2) [ロボットを作ってみる!]

ちょっとした事故があり、随分と時間がかかってしまいましたが、新しいバッテリーで推力測定をしてみました。前回の測定の様子はこちらを参照してください。


DSC04489.JPG


こちらが今回の測定結果です。青いのが今回のバッテリで測定した結果で、オレンジが前回の結果です。前回にくらべて若干推力があがっていますが、思ったほど向上していません。

これがこのモーターの限界なのかなぁ・・・。


PropellaThrust.png


だいたい1.7g と少しなので、4つで7gくらい。これではバッテリーを持ち上げるのも厳しいかも。測定方法の問題ということも考えられるので、とにかく組み上げてみて試してみたいと思います。案ずるより産むが易し!
σ(-`ω´-;)






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ESP8266で駆動しているFET(モータードライバ)を測定してみた [ロボットを作ってみる!]

前回のプロペラの推力測定で途中で推力がダウンしてしまう原因を探るために、FETの様子を観察してみることにしました。


DSC04471.JPG


測定するのは、FETのゲートとソースの間、ドレインとソースの間の電圧です。


VDSandVGS.png


実際に測定をしてみた結果がこちらです。


VDSandVGS_pwm.png


動画だとPWMで変化している様子がよく分かります。





電圧を見る限り特段おかしなところはありません。デューティ100%になったときのドレインとソースの電圧を見てみます。


VDS.png


だいたい 0.01V。ちょっと低すぎる感じがします。データシートを見てみます。VDSが0.01Vで、VGSが3.1Vくらいになります。


datasheet.png


データシートから類推するに、ほとんど電流が流れていないということになります。推力のサチりはどうも、バッテリーが原因っぽいですね。
ε~(=. = )





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