완전 초보도 따라하는 하이엔드 레이싱 드론 만들기 #03 - 주전원선, ESC(electronic speed controller, 변속기) 및 motor 연결하기

주 전원선 연결하기

주 전원선은 배터리와 PDB 또는 FC를 이어주는 선입니다. 이번 조립에서는 PDB를 따로 사용하지 않고 all-in-one FC를 사용하기 때문에 전원선은 FC로 직접 연결됩니다. 전선은 12, 13 또는 14 awg 규격의 전선을 사용합니다. AWG란 American Wire Guage의 줄임말로 미국 전선 규격입니다. 숫자가 낮을 수록 전선의 두께가 두꺼워지고 더 많은 전류를 흘려보낼 수 있습니다.

저는 14 AWG 규격의 전선을 사용하기로 했습니다. 전선을 적당한 길이로 잘라주고 위 사진과 같이 wire stripper로 양쪽 끝을 약 3~5mm 정도의 피복을 벗겨냅니다.

벗겨낸 피복의 전선 부분은 모두 땜납을 먹여줍니다. 350도 정도로 가열된 전기인두를 이용하고 flux가 포함된 실납을 대면서 녹이면 전선들 사이사이로 잘 녹아들어갑니다.

땜납을 먹인 후의 모습입니다. 구리선 가닥이 보이지 않을 정도로 충분히 먹여줍니다.

두 개의 주 전원선에 납을 모두 먹인 상태입니다.

이제 FC의 전원 연결 부위에도 땜납을 먹일 차례입니다. 위 사진의 상단에 +와 -로 표시된 단자가 보이는데 +에는 빨간선을 -에는 검은선을 연결해야 합니다.

위 사진과 같이 땜납을 충분히 뭍혀 두되 두 단자가 땜납에 의해 단락되지 않도록 주의해야 합니다.

빨간선을 FC의 +쪽에 얹어 놓고 인두를 대면 전선끝의 납과 단자의 납이 녹으면서 같이 엉겨붙어 단단히 붙게 됩니다. 검은 선도 위와 같이 연결을 해주고,

사이사이에 실납을 녹여가며 메꾸어 위와 같이 완성합니다.

연결한 두 전선의 끝 부분에는 XT60 단자를 연결해줘야 합니다. 단자에 +, -가 표시되어 있기 때문에 헤깔리지 않고 선을 연결할 수 있습니다.

XT60 단자에도 땜납을 먹여줍니다.

제가 가지고 있는 XT60 단자는 캡이 있는 형태로 캡을 먼저 끼워주고 단자를 연결해 줘야 합니다.

위 그림과 같이 연결을 하면 됩니다. 납이 뭍은 전선 끝을 XT60 단자에 얹어놓고 인두로 녹이면 단자에 전선이 쏘옥 잠기듯 붙게 됩니다.

XT60에 캡을 씌워주어 마무리합니다. FC 상단에 화살표가 보이는데 그것이 FC의 위쪽면서 기체의 앞을 가리키는 방향입니다. 따라서 지금 연결한 전원선은 아래쪽으로 향하는데, 기체의 아래쪽에 배터리를 둘 것이므로 그렇게 연결한 것입니다. 만일 배터리를 등에 없는 형태의 기체라면 전원선을 위쪽으로 연결합니다. 이렇게 해서 전원선 연결이 끝났습니다.

ESC 연결하기

FC에 motor를 바로 연결하지는 않습니다. FC가 모터에 바로 얼마만큼 빠르게 돌릴 지 알려줄 수가 없습니다. FC의 이런 명령을 통역해서 모터를 작동시키는 애가 필요한데 그것이 ESC입니다. 모터가 4개 이므로 네 개의 통역사가 필요한데 아래와 같은 녀석입니다. 요즘에는 all-in-one ESC라고 해서 4개가 통합되어 하나의 보드에 집적된 것도 있습니다.

ESC에 써있는 문구들을 하나하나 보면 Lumenier라는 것은 회사 이름입니다. Quadcopter의 부품을 디자인, 생산, 판매하는 회사입니다. 30A라고 하는 것은 ESC가 흘릴 수 있는 전류의 최대치입니다. Opto라고 하는 것은 신호선만 있는 ESC를 뜻하는데 기존의 ESC들은 보통 5V regulator가 부착되어 있어서 ESC에서 5V 전압을 딸 수가 있었고 그 전원을 FC의 전원으로 사용하는 경우가 많았습니다. 그러나, 그렇게 할 경우 ESC에 문제가 생기면 FC로 과전압이 걸려서 FC가 망가지기 때문에는 요즘에는 ESC에서 신호선만 FC로 연결합니다. 지금 설명한 내용은 잘 이해가 안될 수도 있는데, 이해가 안되어도 상관없습니다. 사진을 따라서 제 위치에 잘 연결하면 됩니다.

14 AWG의 선을 5~7cm 정도로 검은선, 빨간선 각각 4개씩 준비합니다. 양쪽 끝 피복을 벗겨내고 실납을 먹여둡니다.

ESC를 보면 세개의 단자가 나란히 있고 반대편에는 굵은 단자 두 개와 가운데 작은 단자가 있습니다. 굵은 단자 두 개가 있는 쪽에 전원선을 연결하고 가운데에 있는 작은 단자 중에 S 라고 표시된 단자에는 같은 길이로 20 AWG 혹은 22 AWG 정도의 얇은 선을 연결해 줍니다. 더 얇은 것을 써도 괜찮습니다. 이 노란선을 통해 FC가 ESC에 신호를 주게 됩니다. 얼마만큼 빠르게 돌릴 것인지를 알려주는 선이죠. 굵은 빨간색, 검은색 선은 모터에 전원을 공급하기 위한 선입니다.

FC에 ESC로 연결되는 전원선을 연결하는 단자가 네 귀퉁이에 있습니다. 각각 +, -로 표시되어 있습니다. 이 단자들에도 납을 먹둡니다.

위 사진과 같이 납땜을 하여 연결합니다.

이제 프레임에 한 번 얹어 볼까요? ESC는 네 개의 팔에 놓여질 것입니다.

 

FC에 damping spacer를 꽂아줍니다. 이 하늘색 댐핑 스페이서는 FC에 같이 들어 있습니다. 하얀색 긴 나일론 볼트로 프레임에 고정을 할 것인데, FC위로 한 층을 더 쌓을 것이기 때문에 긴 볼트를 썼습니다. 나중에 조립할 때 그 용도가 이해가 될 것입니다.

케이블 타이로 네 개의 ESC를 잘 고정하고 노란색 신호선은 FC의 네 귀퉁이에 있는 S라고 되어 있는 pad에 연결합니다.

모터 연결하기

모터를 연결할 차례입니다. T-motor사의 F40 v3 모터를 사용할 것입니다. 세 개의 전선을 적당한 길이로 잘라내고 피복을 벗겨 납을 먹여둡니다.

각각의 ESC에 있는 세개의 단자에도 납을 먹여둡니다.

모터를 프레임에 네 개의 볼트로 장착해 둡니다.

위 사진과 같이 세 개의 모터선을 ESC에 나란히 연결해 줍니다.

납땜한 부분에는 short가 나지 않도록 Plasti dip이라는 액체 고무를 발라둡니다. 말라붙으면 고무처럼 되는 액체인데요. 단자의 마감에 편리하게 사용 가능합니다.

오늘까지의 작업이 완성된 기체의 모습입니다. 거의 드론의 모습이 갖춰졌습니다. 여기까지 진행하면 한 1/3 정도 작업이 된 것입니다. 나머지 작업은 조종기의 receiver, camera, led, vtx를 다는 작업이 한 1/3 정도 되고, 마지막으로 Betaflight setting이 남았습니다.