2020 레이싱드론 만들기 06 - FC와 esc 연결하기

앞서 여러가지 선을 연결해두었던 fc를 프레임에 얹어 보도록 하겠습니다.

Esc로 연결될 선들과 vtx, fpv cam으로 연결될 단자 등이 보입니다.

Vtx 밑면에 양면 폼테입을 붙이고나서

프레임 뒤쪽에 잘 붙인다음 케이블 타이로도 한 번 둘러서 잘 고정해 둡니다.

Fc 밑면에 연결했던 buzzer도 앞쪽으로 빼서 케이블 타이로 한 번 감아 적당한 위치에 고정합니다. 케이블 타이가 동그란 부저를 잡고 있기 때문에 미끄러지므로 노란색 안테나 고정 glue를 이용해서 아래 사진 처럼 고정했습니다.

수축튜브를적당한 길이로 잘라 먼저 씌워준 후에

전원선과 signal 선, telemetry 선을 연결합니다.

수축튜브를 끌어올려 수축시켜 납땜한 곳이 드러나지 않게 잘 마무리해줍니다.

이 esc에는 led가 달려 있기 때문에 led 소자가 있는 곳을 칼로 잘 도려내어 빛을 볼 수 있게 해 주었습니다. Esc는 팔에 잘 고정될 수 있도록 케이블 타이로 고정해줍니다.

2020 레이싱드론 만들기 05 - FC 와 esc 선, vtx, fpv cam, buzzer 연결하기

Fc 배선을 본격적으로 시작해 보겠습니다. 프레임의 중앙 마운트에 fc를 얹기 전에 필요한 선들을 미리 연결해 두도록 하겠습니다.

하얀색 선은 esc로 연결될 전원선입니다. 18 awg 규격의 선이 적당합니다. 노란색 선은 esc로 들어가는 signal wire입니다.

추가로 하늘색 선을 연결했습니다. 이 선은 esc telemetry 선으로 esc와 연결하면, esc의 온도 등 esc 관련 수치들을 fc로 읽어올 수 있습니다.

모든 선들은 esc까지 닿을 수 있도록 넉넉한 길이로 해둡니다.

Vtx는 TBS unify evo를 사용했습니다. USB 포트가 있는데 조립 전 PC와 연결하여 TBS Agent X 프로그램으로 최신 펌웨어로 업데이트 해줬습니다.

케이블 단자를 사용하지 않고 뒷면의 패드들을 이용해서 직접 땜질했습니다. 전원선, video, smart audio, 이렇게 4개의 선을 연결합니다.

네 개의 선을 fc에 위 사진과 같이 연결합니다.

이제 fpv cam 선들을 연결하겠습니다.

Fc 아래 쪽에 초록색, 검은색, 노란색, 빨간색 선을 연결했는데 각각 cam contro, ground, video signal, 전원 입니다. Fpv cam은 Caddx Ratel을 사용할 예정입니다.

이제 fc를 뒤집어 보겠습니다.

Buzzer +, - 단자에 5v 스피커를 연결해줍니다.

다시 앞면으로 fc를 뒤집습니다.

위 사진에서 fc의 빨간색 v 자 표시 한 곳에 작은 세 개의 패드가 있는데, 위 쪽의 두 개 패드를 납으로 브릿지를 걸어줍니다. 이렇게 하는 이유는 cam 전원과 vtx 전원 패드로 배터리 전압을 그대로 넣어줍니다. 아래쪽 두 개를 브릿지하면 두 개의 전원 단자로 5v가 들어갑니다. 제가 사용한 VTX는 7v 이상의 전압이 필요하고 6s 배터리 전압도 입력 전압으로 허용하기 때문에 (fpv cam인 Caddx Ratel은 5v - 40v가 입력 전압임) 위 쪽의 두개 패드를 브릿지했습니다.

Gps 모듈과 rc 리시버는 FC를 프레임에 마운팅한 후에도 납땜작업을 할 수 있기 때문에 여기까지만 하고 나중에 gps와 rc 리시버를 연결할 것입니다.

2020 레이싱드론 만들기 04 - All in one FC (flight controller + PDB) 배터리 커넥터 연결

Flight controller(fc)에 배터리 단자를 연결해 보겠습니다. Power distribution board(pdb, 전원 분배판)와 fc가 통합된 fc를 all in one(aio) fc라고 합니다.

조립에 사용할 Betafligh F7 fc입니다. F7 mcu를 탑재하고 있고, gyro sensor가 젤리 안에 들어있습니다. Fc를 soft mount하지 않아도 gyro sensor에 기체의 진동이 들어가지 않는 장점이 있습니다. Pdb와 통합되어 있기 때문에 esc의 전원을 바로 fc에 연결할 수도 있습니다.

배터리의 전원을 바로 이 aio fc에 연결해야 하므로 배터리 커넥터를 연결해 보도록 하겠습니다.

뒷면을 보면 배터리 선을 연결할 수 있는 넓직한 금속 패드가 있습니다.

배터리 단자 선 끝과 fc의 전원 패드에 납을 충분히 녹여 붙여줍니다. 온도는 섭씨 350-380도 정도가 적당합니다. 인두기를 너무 오래 쓰면 fc가 과열되어 fc의 각 소자들을 손상시킬 수 있기 때문에 가능한 짧은 시간 내에 땜을 마무리 짓는 것이 좋습니다.

화끈하고 짧은 시간 내에 땜을 마쳤습니다. 플럭스를 충분히 발라 땜을 해주는 것이 산화막을 방지하여 땜이 떨어지는 것을 막아줍니다.

6s 고전압이 fc로 들어가기 때문에 전압 안정성을 높여주어 gyro sensor와 esc를 보호해줘야합니다. 배터리 단자 부위에 capacitor(cap)를 같이 연결하여 소기의 목적을 달성할 수 있습니다. Cap의 동작 속도가 느리기 때문에 이를 보완하기 위해 짧은 시간 내에 고전압이 회로에 들어가는 것을 막아주기 위한 부품이 이번에 새로 나왔습니다.

위 사진에서 위 쪽에 있는 것이 cap이고 아래쪽에 있는 것이 Fettec의 spike absorber라는 것입니다. Cap과 함께 전원부에 연결하여 fc와 esc의 회로를 보호해 준다고 합니다. Cap은 6s의 경우 50v 470uf 이상의 것을 사용합니다. 사진의 cap은 50v 1000uf 짜리입니다. Low esr cap으로 달아주어야 합니다. Cap 스펙에서 low esr인지 아닌지 명기되어 있으니 잘 보고 구매하시면 됩니다. 4in1 esc의 경우 low esr cap이 같이 들어 있기도 해서 따로 살 필요가 없기도 합니다.

Spike absorber와 cap을 +와 -를 잘 맞추어 땜하고 수축튜브를 씌워 고정했습니다.

그리고 위 사진과 같이 전원 단자에 잘 연결했습니다.

그대로 fc 지지대로 사용하는 네 개의 볼트에 얹으면 fc 하단부가 프레임의 아래판에 닿기 때문에 실리콘 스페이서 네 개를 끼워 높이를 맞추었습니다.

몸통 중앙의 네 개의 긴 볼트에 fc를 끼웠습니다. 다음 포스팅에서는 esc와 fc를 연결하도록 하겠습니다.

2020 레이싱드론 만들기 - 03 모터와 esc 연결하기

6S, 5 inch 레이싱 드론에 Ethix Cats 2307-1750KV 모터를 장착했습니다. 주의할 점은 모터 마운팅 볼트가 모터의 스테이터에 감겨 있는 선에 닿지 않도록 하는 것입니다. 적당한 길이의 볼트인지를 꼭 확인합니다.

적당한 가격에 평균이상의 성능을 보여주는 모터입니다.

와이어 스트리퍼로 2-3mm를 벗겨냅니다.

벗겨낸 선에 납을 충분히 먹여둡니다.

ESC는 iFight의 50A Slick 개별 esc입니다. Esc는 모터의 속도를 제어하는 변속기 역할을 해 주는 부품입니다. 프레임의 팔 폭보다 좁은 폭을 가지는 esc를 써야 기체가 보기 흉하지 않겠죠.

ESC의 선이 연결될 단자에도 납을 녹여 붙여둡니다.

모터선 세개를 ESC의 세 개 단자가 나란히 있는 곳에 땜질합니다. 납이 붙어있는 단자 위에 납을 머금은 모터선을 올리고 모터선 위로 인두기를 대고 지그시 누르면 모터선이 패드위로 퐁당 빠지듯 붙습니다. 인두기 온도는 섭씨 320-350도가 적당합니다.

2020 레이싱드론 만들기 - 02 프레임

준비물: 5 인치 레이싱 드론 프레임, 2mm 육각렌치 (1.5mm, 2mm, 2.5mm 세트로 준비하시면 드론 제작 및 수리에 충분합니다.)

레이싱 드론의 뼈대가 되는 프레임이 빌드의 시작이 되겠습니다. 거의 대부분의 프레임은 탄소 섬유 소재로 되어있습니다. 간혹 티타늄이나 알루미늄 소재로 된 것들도 있습니다. 어떤 소재를 사용했건 간에 가벼움과 강성을 추구하는 것이 목적입니다.

어디서 구매할 수 있는 지도 모르는 분들을 위해서 구매처를 알려드리겠습니다. 집근처에 오프라인 샵이 있는 분들은 거기서 직접 보고 골라서 사실 수 있겠습니다. 그러나 그런 매장이 국내에는 많이 있지 않습니다. 온라인으로 구매하셔야 하는 경우가 대부분일텐데요. 네이버쇼핑, 알리익스프레스, 이베이, 아마존 등에서 구입할 수 있습니다. 미국이나 홍콩에 있는 전문 온라인 샵에서 직구할 수도 있습니다.

저의 경우는 국내에 있는 부품들은 주로 네이버 쇼핑에서 검색을 해보고 없으면

aliexpress.com

team-blacksheep.com

getfpv.com

racedayquads.com

rotorriot.com

에서 직구합니다. 여러가지 다양한 프레임을 보고 구매하고 싶으면 구글링해서 해당 온라인샵으로 가서 직구를 하기도 합니다. 대부분의 온라인샵들이 한국까지 배송을 해줍니다. 물론 배송비가 비싸긴 하지만요. 또한 프레임만 전문적으로 제작해서 파는 온라인샵도 있으니 참고하시기 바랍니다.

그래서 이번 제작에 사용할 프레임은 무엇이냐?

알록달록하고 정신 나갈 것 같은 Lumenier라는 회사의 QAV-R 2 Skitzo 버전입니다. Lumenier는 드론 부품을 전문적으로 판매하는 회사로 초창기부터 꾸준히 업을 이어오고 있습니다. QAV 시리즈는 5 inch 프로펠러를 장착하는 mini quadcopter의 교과서 같은 프레임이죠. Skitzo는 레이싱드론 프리스타일 파일럿입니다.

이 프레임에 관한 자세한 설명은 다음 링크에 자세히 나와 있습니다.

https://www.lumenier.com/consumer/qav-r-2-skitzo-frame

가까이서 보면 알록달록 더 이쁘네요.

간단히 가조립을 마치고 모터까지 장착을 했습니다. 너무나 간단한 조립이라 조립설명서 따위는 들어있지 않습니다.

아래 판에 네 개의 팔에 덮개를 덮어 볼트로 고정하는 방식입니다.

각각의 팔 아래에 동봉되어 있는 폼 테입을 붙여 랜딩기어로 사용합니다.

모터는 네 개의 볼트로 고정합니다. 볼트 구멍의 위치가 대부분의 모터 마운팅 홀의 위치와 호환됩니다. 

몸체 중앙 부위의 긴 볼트는 esc 또는 flight controller(fc)를 장착하기 위한 용도입니다.

윗 판에는 배터리가 미끄러지지 않도록 동봉된 고무판을 붙입니다.

FPV 카메라 마운팅 플레이트입니다.

이렇게 세워서 카메라의 양 옆을 볼트로 고정하게됩니다.

알루미늄 스탠드오프는 아래 판과 위 판을 연결하여 지지해 줍니다.

이런식으로 볼트로 고정하죠.

위 판을 살짝 얹어보면 완성된 기체가 대충 이런 비쥬얼이 되겠습니다.

루메니어 스티커. 여기저기 붙이고 다니면서 정품 프레임 사용자임을 꺼드럭거릴 수 있습니다.

모터의 속도를 바꿔주는 electric speed controller(esc)입니다. 모터 하나당 각각 연결하는 방식입니다. esc를 놓을 위치를 감안해서 모터 선을 잘라두었습니다.

2020 레이싱드론 만들기 - 01 머릿말

레이싱 드론 만들기 연재를 시작합니다. 레이싱 드론을 처음 접하는 분들도 쉽게 따라할 수 있도록 많은 사진과 이해하기 쉬운 내용으로 채워나갈 예정입니다.

한때 무작정 따라하기란 시리즈의 책이 유행한 적이 있었습니다. 어떤 기술과 지식을 완벽하게 이해하지 못하더라도 일단 행동으로 옮기고 실습을 하면서 이해하게 되는 것들이 많습니다. 제가 좋아하는 영문 서적 시리즈는  ooo for dummies 입니다. 해당 분야의 관련 지식이 없더라도 처음부터 끝까지 중간에 막히지 않고 읽어나갈 수 있도록 쉽게 쓰여진 것이 특징입니다.

이 연재도 무작정 따라하기와 ooo for dummies 시리즈의 유산을 그대로 이어받을 것입니다.

한 게시글의 분량이 너무 길어지면 읽다가 지치는 사람들이 많을 것입니다. 문자 정보 보단 영상, 음성, 이미지 정보가 주류가 된 오늘날에 지루한 긴 글은 오히려 집중력을 떨어뜨리게 될 것입니다.

이 연재를 관심있게 보실 분들은 이미 레이싱 드론이 무엇인지를 어느 정도 알고 계신 분들이라 생각합니다. 그리고, 직접 만들어 보겠다는 의지를 가지고 계신 분들이겠지요. 레이싱드론을 시작하시려는 분들이 인터넷 검색을 하다보면 레이싱 드론 제작 관련된 글들이 상당히 많이 검색된다는 사실에 놀라게됩니다. 레이싱드론의 비행과 그 제작은 상당히 밀접한 관계가 있습니다. 요즘에는 완성된 레이싱드론 기체도 많이 나와서 쉽게 구매할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 제작과 수리 관련 자료가 넘치는 이유는 간단합니다. 그만큼 많이 부서지기 때문이죠. 제작 까지는 아니더라도 기본적인 수리와 세팅 방법을 모르면 이 취미를 유지하기가 매우 어렵습니다.

또한, 기본적인 용어와 부품 구매처를 몰라서 곤혹스러운 입문자분들도 많습니다. 물론 제작하고 세팅 하는 것 보다도 더 어려운 것이 비행입니다. 그러나 지금 열정에 불타는 여러분들에게 비행 기술 습득의 어려움까지 늘어 놓으며 주눅들게 하고 싶진 않습니다.

늘 초보자나 입문자를 위한 글이나 유튜브 영상을 많이 남겨야 겠다고 생각은 있었지만 실행에 옮기기란 역시 저의 게으름으로 인해 쉽지 않았습니다. 그리고 그런 노력들이 잘 전달되지 못하는 저의 부족함도 통감하게 됩니다.

그럼에도 불구하고 가능한 최근의 트렌드와 기술에 맞게 입문자를 위한 제작기를 올리는 것은 저의 자그마한 보람이기도 합니다. 저의 도움을 통해 입문을 하시고 계속 이 취미를 유지하시며 삶의 자그마한 보람을 느끼는 분들을 보고 있으면 덩달아 저 역시 기쁨을 느낍니다.

그래서 2014년 레이싱드론이 태동하게 된 이후로 6년 정도가 지난 이 시점에서 다시금 제작기를 올리게 되었습니다. 기초부터 차근차근 모두 알고 싶은 열정 넘치는 분들이 꾸준히 연락을 주시기 때문에라도 이 연재를 꼭 올려야겠다는 생각을 하게 되었습니다. 이 연재를 통해 이미 숙련된 파일럿들도 다시금 몰랐던 부분을 이해하는 계기가 될 수도 있을 것입니다.

이 취미가 왜 그렇게 매력적인 지에 대한 이유는 설명하기 어렵습니다. 다만, 한 번 빠지게 되면 헤어나올 수 없는 중독성이 있다는 것은 누구나 깨닫게 될 것입니다. 취미라고 하는 것이 금전적 마음적 여유가 있어서 하게 되는 것이기도 하지만 마음의 여유를 찾기 위한 수단이 될 수도 있습니다. 평생 즐길 수 있는 취미 하나 쯤은 갖고 있는 것이 삶의 풍요로움을 만끽할 수 있게 해주는 중요한 요소이기도 합니다.

어떤 즐거움을 위해서건 또 사업을 위한 목적이던 단순한 호기심이건 상관없습니다. 이 연재를 통해 이 글을 보는 누구든 꼭 입문에 성공하시길 기원합니다. 제가 혼자서 입문에 성공할 수 있었 듯이 여러분들도 입문에 성공할 것이라 믿어마지 않습니다.

레이싱 드론 빌드 후기 - Xhover Skyeliner by Le Drib

레이싱 드론 제작을 위해서는 프레임, FC, ESC, 모터, FPV cam, VTX, VTX antenna, RC receiver, 등이 있어야 합니다. 프리스타일 레이싱드론의 기본에 충실한 6S 5인치 기체를 만들어 보았습니다. 아래에서 선정해 드린 부품들은 모두 완벽하게 호환되는 것들이니 그대로 따라서 제작하셔도 문제가 없습니다.

Xhover사의 Skyeliner 프레임입니다. 유명한 레이싱드론 프리스타일 유튜버 이면서 Rotor Riot에 속해 있는 Le Drib (Drew Camden)이 제작에 참여한 프레임입니다. 넓은 팔과 낮은 몸통은 개별 esc를 사용하는데 적합합니다. FPV camera 보호를 위해 거북이 머리처럼 튀어나온 부분은 알마탄 프레임의 디자인을 차용한 것으로 보입니다. 알마탄이 이 부분을 금속 소재를 쓰는 것에 비해 이 스카이라이너는 카본 파이버와 알루미늄 포스트로 처리했습니다.

1단 stack만 쓰기 위해서 Matek F7 AIO FC를 사용했습니다. 216Mhz의 클럭스피드를 갖는 F722 MCU를 부착했고 빌드가 편하도록 각각의 납땜 패드 위치가 잘 선정되어 있습니다. AIO보드이므로 PDB는 따로 사용하지 않아도 됩니다. 무엇보다도 Matek의 FC들은 홈페이지에 배선도와 베타플라이트의 필요 설정 부분들을 그림과 함께 잘 설명해 놓기 때문에 무척 편리합니다.

Airbot Wraith32 v2 35A 개별 esc입니다. 넓적한 스카이라이너 프레임 팔에 딱 맞는 폭을 가지고 있습니다. BlHeli32 펌웨어를 사용하여 RPM filter 적용이 가능합니다.

T motor의 F60 pro 4세대 1750kv 모터입니다. 1세대 F60 모터 쓸 때가 엊그제 같은데 벌써 4세대가 나왔습니다. 6s 배터리 사용할 때 thrust가 무려 1.82kg입니다. 모터 네 개면 총 7.2kg의 thrust 가 가능합니다. thrust란 프로펠러가 장착된 모터의 회전으로 들어올릴 수 있는 중량을 뜻합니다. 보통 총 thrust 값을 기체 중량의 5배 이상이 되게 하면 프리스타일 비행을 하는 데에 전혀 문제가 없습니다. 그러나 이번 기체는 무려 기체 무게 대비 10배의 thrust를 갖는 초강력 파워 기체가 되겠네요.

저는 주로 Caddx의 fpv camera를 쓰지만 caddx에서 풀사이즈 cam이 안나옵니다. 그래서 어쩔 수 없이 프레임에 꼭 맞는 Runcam Swift 2를 사서 부착했습니다. 600tvl로 해상도는 다소 떨어지지만(요즘에는 주로 1000tvl이상을 사용하죠) 그만큼 latency는 줄어듭니다. 이래저래 무난하게 사용하기 좋은 fpv cam입니다.

VTX는 TBS Unify Pro v3 입니다. 저의 favorite vtx입니다. 크기는 작지만 800mW 출력이 가능하고 5v 전압을 쓰기 때문에 high voltage 제품보다 내구성이 뛰어납니다. 깨끗한 화질과 안정된 영상 송신, 더 말할 필요가 없는 제품이죠.

VTX antenna는 Lumenier의 Axii v2입니다. 이 역시 더 말할 필요 없는 하이엔드 5.8ghz 안테나입니다. 작고 단단하며 추락시 파손이 덜한 안테나입니다.

RC receiver는 TBS Crossfire nano diversity입니다. 두 개의 receiver를 한 보드에 넣고 안테나를 두 개 달아 진정한 diversity system을 구축한 리시버입니다. 두 안테나의 각도는 서로 다르게 장착해야됩니다.

마지막 데코레이션은 Brain3D의 스카이라이너 전용 TPU 파트 셋입니다. 고프로 마운트와 프론트 범퍼, 모터 소프트마운트를 겸한 암가드와 VTX 안테나 및 crossfire immortal T 안테나 마운트 세트입니다.

완성된 기체의 모습입니다. 베타 4.2를 올려 사용할 예정입니다.