ZMR250 diy kit 제작기 - 4. Frame 조립

지난 시간에 조립한 전원 분배판을 frame에 장착하고 조립하도록 하겠습니다. 지난 블로그에서 완료된 부분을 frame 제일 밑판에 아래 그림과 같이 장착합니다.

두 번째 판에는 8개의 aluminum spacer를 장착합니다. 그리고 맨 아래 판과 두 번째 판 사이에 4개의 팔을 삽입합니다. 각각의 팔이 몸체에 체결되는 부분은 각각 볼트 4개씩 조여주면 됩니다. 이 과정까지 진행되면 아래와 같은 모양이 됩니다.

그림에는 ESC와 각각의 모터가 땜질되어 있는데, propeller의 회전 방향을 맞춰주어야 하기 때문에 세 가닥의 선을 피복을 벗긴 후 꼬아만 줍니다. 이렇게 해야 나중에 flight controller에 open pilot firmware를 넣어주고 모터 회전을 test할 때 반대로 돌아갈 때 세 가닥의 전선 중 두 개를 풀어서 그 두 개만 바꿔서 연결하면 모터는 회전 방향이 반대가 되도록 할 수 있습니다. 이제 모터를 프레임에 볼트로 고정합니다.

ESC와 모터 연결선은 각각의 arm에 zip tie로 고정합니다. 다시 한 번 말해두지만 모터의 회전 방향을 모두 확인한 상태이기 때문에 저렇게 한 것입니다. 모터의 선들은 단지 전선으로 꼬여만 주고, 땜질은 하지 않습니다. 이제 flight controller를 frame 두 번째 판의 정 중앙부에 붙여주고(케이스의 화살표가 앞쪽을 향하도록 장착) ESC connector를 연결합니다. 앞의 왼쪽 cable을 ESC1, 앞의 오른쪽 cable을 ESC2, 뒤의 오른쪽 cable은 ESC3, 나머지는 ESC4 slot에 연결합니다.

CC3D flight controller의 cable을 RC receiver에 연결할 차례입니다. 각각의 선이 어떻게 연결되는 지는 아래 그림을 보고 연결하시면 됩니다.

주황색 선이 두개 있어서 헤깔릴 수 있는데요. Channel 1에 연결되는 주황색 선은 connector에 세 개의 선이 모두 연결되어 있는 주황색입니다.

ZMR250 diy kit 제작기 - 3. 전원 분배판

전원 분배판과 네 개의 ESC를 준비합니다. ESC 네 개와 전원선을 전원 분배판에 그림과 같이 납땜을 합니다.

두번째 배선으로 연결했다고 치고, 이제 전원선을 연결할 차례입니다. 이 전원선은 배터리에 연결될 선입니다. 우선 T plug를 납땜을 하여 만들어야 합니다. T plug(or Deans plug)를 만드는 방법은 아래 동영상을 보고 그대로 따라하시면 됩니다.

+극과 -극이 바뀌지 않도록 주의해서 만들어야 합니다. 제대로 연결이 되었다면 전원의 male T plug는 아래 그림과 같이 연결되어 있어야 합니다. 땜질을 하고나서 수축 튜브로 땜부위와 각각의 전선을 덮도록 마무리 해줘야 만에 하나 단락이 일어나는 것을 방지할 수 있습니다. 정상적으로 만들었다면 아래와 같은 모양이 됩니다.

이제 이 전원선을 PDB에 다시 땜질하여 붙이도록 합니다. 아래 그림과 같이 연결되면 됩니다.

여기에 하나의 전원선을 더 만들어 넣어야 합니다. 이 전원선은 video transmitter에 전원을 공급하기 위한 선으로 male JST plug로 만들어 연결합니다. male JST plug의 모양은 아래와 같습니다. Plug의 모양과 빨간선, 검은선이 어떻게 연결되어 있는지 잘 확인하시고 만들어 줍니다.

JST라는 양각글자가 위를 보게 했을 때 그림처럼 왼쪽이 빨간선입니다. JST male plug를 만드는 방법은 아래 동영상을 참고하세요.

이렇게 만들어진 전원선도 PDB에 연결합니다.

이상으로 PDB에 연결할 것들이 모두 연결되었습니다. 다음 시간에는 프레임에 PDB를 붙이고 프레임을 조립하는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

ZMR250 diy kit 제작기 - 2. Kit의 구매 및 구성품

제작을 위한 준비가 모두 끝났다면 이제 kit를 구매해야 할 차례입니다. Ebay나 Aliexpress 등의 open market을 이용하여 구매를 할 수 있습니다.

www.aliexpress.com에서 qav250 diy kit를 이용하여 검색한 결과는 아래와 같습니다.

가격이 100$~300$ 까지 다양한데, 구성품의 종류, 파손을 대비한 여분의 부품이 더 들어있느냐 아니냐의 차이로 인해 가격이 달라집니다. 그러나, 부품별 가격이 거의 표준화 되어 있기 때문에 필요로 하는 구성품이 모두 있는 것을 확인하고 가격, 구매후기 등을 점검하고 구매하면 되겠습니다.

그러면 어떠한 구성품을 포함하고 있는 것을 사면 될까요? 제가 구현하고 싶은 것은 두 가지입니다. 구매를 해서 조립을 하고나면 들고 나가서 비행을 즐기고 싶습니다. 또한 FPV system을 갖춰서 1인칭으로 마치 내가 quadcopter에 타고있는 듯한 느낌으로 조종을 하고 싶습니다. 이것을 위해서 갖추어야 될 구성품을 알아보겠습니다. 필요한 부품들을 package로 파는 kit를 구매해도 되고, 부품별로 따로 구매해도 됩니다.

1. Frame

Quadcopter의 본체가 되는 body입니다. 사실 QAV250이라는 이름은 Lumenier사의 frame 모델명입니다. 아무것도 달려있지 않은 frame 하나의 가격이 100$ 내외입니다. 디자인을 약간 수정한 중국산 copy 제품의 frame을 ZMR250이라고 하는데요. 250mm 크기의 mini quadcopter는 모두 QAV250으로 통칭해서 부르기도 합니다. 이름이야 어찌되었건 아래 그림과 같은 mini quadcopter frame을 aliexpress나 ebay에서 20$ 이내로 구입할 수 있습니다. Carbon fiber 소재로 되어 있어 매우 딱딱하고 질기지만 무게는 가볍습니다. Frame 무게만 140g 정도 됩니다.

2. Motor

4개의 motor가 필요합니다. Mystery, Lumenier, Emax, Cobra 등의 brand motor가 있는가 하면 copy 제품들도 많이 있습니다. 2300Kv 제원의 motor를 일반적으로 많이 쓰는데, 1 Volt당 2300 rpm까지 올라갑니다. 보통 11.1v의 battery를 쓰니까 25530rpm이 가능하단 얘긴데 아무런 저항이 없는 경우 저정도 회전이 가능하다는 이야기이고 실제는 프로펠러의 저항 등으로 인해 70%~80% 정도의 rpm이 나옵니다. 그래도 20000rpm 정도이니 엄청나게 빠른 회전입니다.

3. ESC (Electronic Speed Controller)

ESC는 motor에 입력되는 전류를 조정하여 motor의 speed를 제어하는 장치입니다. 모터의 파워가 큰 것을 쓸 수록 ESC의 전류도 더 큰 것을 써야 합니다. QAV250의 경우 12A 짜리를 많이 씁니다. Motor의 개수만큼 필요하니 이것 역시 4개가 필요합니다.

4. Flight controller

Flight controller는 자이로 센서, 가속 센서 등을 탑재하여 quadcopter의 수평을 잡아주고 조종자의 radio control 신호를 받아 esc로 전해주는 장치입니다. CC3D와 Naze32라는 controller를 많이 사용합니다.

5. Propeller

Clock wise 방향 2개 counter clock wise 방향 2개 총 4개가 필요합니다. 직경 5 inch 또는 6 inch 짜리를 사용할 수 있습니다. 또는 propeller의 날개가 3개인 것을 쓰기도 합니다.

6. Power distribution board (PDB)

전원배분판입니다. 기판의 +극은 모두 연결되어 있고, -극끼리도 모두 연결되어 있습니다. PDB 없이도 가능하지만, PDB를 이용하여 배선하는 것이 편합니다.

7. RC trasmitter and receiver

실제 조종자가 조종하는 transmitter와 2.4GHz의 radio 신호를 받아 flight controller에 전해주는 receiver입니다. 

7번 까지의 구성품만 있으면 3인칭 시점에서 조종이 가능한 quadcopter를 만들 수 있습니다. 여기에 추가로 video transmitter와 receiver, camera, monitor(or goggle)을 추가로 구입하면 1인칭 시점에서 조종이 가능한 quadcopter가 가능해집니다.

8. FPV camera

기체의 앞쪽에 장착하는 camera입니다. 이 카메라를 통하여 기체의 움직임을 control 하게 되므로 앞쪽에 설치해야 합니다.

9. Video transmitter

카메라의 영상을 받아 지상의 조종자에게 전송해 주는 장치입니다.

10. Video receiver

Video transmitter에서 전송된 영상신호를 받는 장치입니다. 이 장치의 영상 단자에 모니터나 goggle을 연결하여 기체에 달린 카메라의 영상을 실시간으로 볼 수 있습니다.

11. Monitor

일반적인 LCD monitor를 구입하여 쓰면 됩니다.

12. Video goggle

Monitor 대신 또는 혼용 가능한 goggle입니다. Monitor에서 보는 것보다 눈앞에서 바로 보는 것이 더 실감나겠습니다.

13. Mushroom antenna

Video transmitter와 receiver에서 dipole antenna 대신에 사용합니다. Dipole antenna 대비 송수신 감도를 월등히 높여준다고 합니다.

다음편에는 step by step으로 racing mini-quad를 제작하는 과정을 설명하도록 하겠습니다.

ZMR250 diy kit 제작기 - 1. 준비물

이번 글 부터는 QAV250 racing quadcopter 제작 방법을 연재하려고 합니다. QAV250은 대각선 상에 위치하는 두 모터의 축간 거리가 250mm 정도 되는 크기의 소형 quadcopter입니다.

위와같은 모양이고 고화질 영상 녹화를 위한 미니캠, 조종하는 사람이 1인칭 시점으로 드론을 조종할 수 있는 카메라 및 영상 전송장치 등을 갖춘 quadcopter입니다.

QAV250을 제작할 때 필요한 부품들을 모아서 package로 파는 상품들이 Ebay 및 Aliexpress에 많이 올라와 있습니다. Kit 선택은 다음에 살펴보기로 하구요. 오늘은 제작을 위한 준비물을 알아보겠습니다.

1. 11.1v Lipo battery × 2

이렇게 생긴 것입니다. 아래쪽에 달린 작은 커넥터는 balance charger를 위한 plug 이고 파란색 큰 커넥터가 주로 전원을 공급해 주게 될 커넥터입니다. 용량은 다양하게 나와 있는데 용량이 커지면 배터리 무게도 무거워지므로 너무 큰 용량을 선택하면 비행이 둔탁해집니다. 따라서 1300mAh 부터 2200mAh 정도 용량의 배터리가 적당합니다.

Battery는 추가로 하나가 더 필요한데 fpv system을 위한 배터리입니다. 기체에 달아주는 것과 전압은 동일하고 용량은 500mAh에서 1000mAh 정도로 쓰면 됩니다. Video 수신기와 LCD monitor (Goggle을 쓸 경우에는 goggle에 battery가 내장되어 있습니다.)에 전력을 공급하는 역할을 합니다.

2. Battery connector

Lipo battery  규격이 여러가지이므로 구입한 배터리에 맞는 숫놈 connector를 구매해야 합니다. QAV250의 전원배분 PCB 보드에 배터리 연결선을 만들기 위해서입니다. (Battery에 달린 connector는 일반적으로 암놈입니다. Battery의 connector의 모양과 이름은 아래 그림을 참고하세요.)

제가 개인적으로 선호하는 connector는 small Tamiya type입니다. 숫놈과 암놈을 물렸을 때
플라스틱 갈고리로 짤깍하고 물려져서 빠질 염려가 없고 제가 기존에 가지고 있던 배터리들이 모두 small Tamiya 형식이며, 또한 connector에 전선을 연결하기 위한 땜질과 제작방법이 비교적 쉽기 때문입니다.

기체에 전원을 공급하기 위한 battery connector 이외에 male JST connector를 하나 구입해야 합니다. 이 전원선은 영상송신기의 전원으로 사용할 것입니다. 요약하면 배터리 connector 숫놈 하나 (개인취향에 따라), male JST connector (대부분의 영상 송신기의 전원공급 선이 female JST connector로 되어 있기 때문입니다. 만일 구입한 영상 송신기의 전원 단자가 없거나 다른 것이라면 각각 마음에 드는 것을 고르거나 해당 connector를 구입해야 하죠.)

3. 전선

전선은 배터리의 전압과 용량을 감안하여 적당한 굵기의 전선이면 되는데요. 단면을 잘랐을 때 구리선 다발 부분이 한 0.5mm 이상이면 문제가 없습니다. 빨간색과 검은색을 사는 것이 좋은데 빨간선에 +극 검은선에 -극이 연결되도록 하여 색깔로 구분하면 connector 만들 때 헤깔리지 않습니다.

4. 케이블 타이

제일 가는 것으로 한봉지 구입하시면 됩니다. RC 안테나를 고정하거나, 각종 모듈을 프레임에 고정할 때, 복잡한 배선을 정리할 때 사용됩니다.

5. 양면테이프

두께 1mm 정도의 양면 테입입니다. RC receiver나 flight controller box를 frame에 고정시킬 때 사용합니다. 프레임의 구멍들과 나일론 스페이서 및 나일론 볼트 등을 이용하여 멋지게 고정하는 방법도 있지만 그냥 프레임에 붙여버려도 상관없습니다.

6. 덕테이프

이건 가로세로 2cm 정도의 정사각형 모양으로 잘라서 모터를 고정하는 4개의 볼트머리에 동시에 붙여줄 용도입니다. 진동에 의해서 볼트가 풀려 모터가 떨어져 나가는 사고를 방지하기 위함입니다.

7. 니퍼

전선을 자르고 케이블 타이의 꼬리를 잘라주기 위해서 필요합니다. 제일 작은 사이즈를 사용하면 됩니다.

8. 롱노우즈

프레임 조립시에 알루미늄 스페이서를 잡고 볼트를 돌릴 때 사용합니다. 지금 하는 말이 무슨말인지 모르실 수도 있는데요. 그냥 준비해두시면 쓰게 됩니다.

9. 전기인두

전기인두 셋트를 구입하시면 됩니다. 거치대 등의 필요한 물품이 같이 들어 있는 것으로 사는 것이 편합니다.

10. 실납

0.4mm 케스터 실납을 추천합니다. 얇은 것을 써야 금새 녹아서 땜질이 용이합니다.

11. 얇은 합판

가로세로 20cm 정도의 얇은 합판이 있으면 땜질 작업을 할 때 책상이 더러워지거나 타버리는 것을 막을 수 있습니다.

12. 커팅 매트

칼질할 때 책상에 흠집이 나는 것을 막아줍니다.

13. 아트칼

올파 아트칼을 추천합니다. 여러가지 모양의 칼날을 구매해서 교체해가며 쓸 수 있습니다. 세밀한 커팅 작업에 필요합니다.

14. 와이어 스트리퍼

전선 피복을 벗길 때 사용합니다.

15. 수축튜브

다양한 크기의 세트로 구매해 두면 전선 연결 작업 또는 connector 만들 때 유용하게 사용할 수 있습니다.

16. 드라이버 세트

개인적으로 45가지의 드라이버 팁이 들어있는 이 셋트를 추천합니다. 저렴하고 하나 구입해 두면 별모양, 육각, 십자, 일자, 등등의 거의 대부분 볼트를 조일 수 있습니다.

17. 줄 세트

프레임 조립시 잘 맞지 않는 부분이 있을 때 갈아내기 위한 용도로 사용합니다.

18. 라이터

수축튜브를 수축시킬 때 사용합니다. 완전연소가 일어나는 파란불꽃 부분을 이용하여 수축튜브를 가열해야 튜브에 그을음을 뭍히지 않고 깔끔하게 마무리할 수 있습니다.

19. Lipo 배터리 충전기

Lipo battery 충전을 위한 충전기입니다. 급속 충전이 가능하고 2500mAh 용량의 battery를 충전하는데 약 40~50분이 소요됩니다.

대략 이정도 준비물이 있으면 조립을 위한 준비를 마쳤다고 할 수 있습니다. 다음에는 QAV250 kit에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

Cheap ZMR250 at Aliexpress

http://www.aliexpress.com/item/Mini-250-Carbon-Fiber-Quadcopter-Frame-Kit-CC3D-Fliht-control-12A-ESC-7-inch-HD-Snowflakes/32326468865.html

Full kit including control transmitter and receiver. Reviews should be read carefully.

AR.DRONE 2.0 POWER EDITION 리뷰

AR.DRONE 2.0 POWER EDITION 리뷰



AR.Drone 2.0 box 표지

프랑스 Parrot사의 AR.Drone 2.0 power edition을 살펴보도록 하겠습니다. Power edition이라는 이름은 1500mAh용량의 LiPo 배터리가 두 개 들어있고, 프로펠러 셋트(검은색, 빨간색, 파란색) 3개가 들어있기 때문인 것으로 보입니다. AR.Drone 2.0은 버전 별로 몇 가지 옵션 구성이 다를 뿐 본체는 모두 같습니다.


특징


조종방식

AR.Drone 2.0 app 실행 화면

Wifi 연결을 이용하여 드론을 조종합니다. 스마트폰이나 태블릿으로 조종이 가능하고 iOS와 Android 운영체제를 모두 지원합니다. App store나 Google play에서 전용 앱을 다운 받은 후 드론을 조종할 수 있습니다. 사용 설명서에는 50m까지 가능하다고 하지만, 주변 환경과 조종하는 기기의 wifi 송수신 능력에 따라 달라질 수 있습니다.


전면 카메라

 

AR. Drone 2.0 front camera

전면카메라는 영상을 촬영하여 기록(드론 본체의 USB에 장착한 USB 메모리에 저장하거나 wifi 전송을 통해 조종하는 스마트 기기에 저장 가능)하며 동시에 스마트 기기에서 전면 카메라의 영상을 볼 수 있습니다. HD(1280×720p, 30fps) 해상도를 가지고 있습니다.


하단 카메라



AR. Drone 2.0 vertical camera

앱에서 switch camera 버튼을 눌러 하단 카메라로 전환할 수 있습니다. 하단 카메라는 QVGA(320×240p, 60fps) 해상도로 드론의 ground speed를 측정할 때 사용합니다.


초음파센서

AR. Drone 2.0 ultrasonic sensor

지상 6m까지의 고도를 측정할 때 사용합니다. 이 센서 안으로 물이 들어갈 경우 sensor error를 일으켜 이륙을 못할 수 있습니다. 그런 경우에는 헤어 드라이어로 말리거나 마를 때까지 그대로 두면 괜찮아집니다.


플립(flip)모션

간단한 조작으로 flip motion이 가능합니다. Flip 모션은 말그대로 비행중 몸체를 한 번 뒤집는 것이고요. 위 영상으로 직접 보는게 이해가 빠릅니다.


조종 편의성

일반 RC 비행기나 헬리콥터와 달리 아무런 조종도 하지 않으면 그대로 그 자리에 떠 있습니다. 따라서 초보자도 쉽게 조종을 익힐 수 있습니다.


요약

꽤 비싼(40만~50만원대) 장난감 드론 정도로 보면 되겠습니다. 몇 번 비행을 하고 가지고 놀다 보면 50m의 비행거리 한계와 HD 화질의 영상이 꽤 큰 단점으로 다가옵니다. 그러나, 드론 입문용으로 시작하기엔 무난한 기체입니다.