本日の仕事は午後から.... パーツも到着待ちという事で
これからマルチコプターを飛ばしたい方へ
最初に
以外に知られていないのですが、モーターをコントロールするESC(エレクトリック・スピード・コントローラー)は〜15% そして90%以上の出力はコントロールが出来ないと思ってください。この領域のコントロールを行おうとすると、モーターが脱調をおこしてしまいます。
上昇で何故かガクガクしたり、ゆっくりと着陸させようとしたときガガガーと落ちてしまうとき等は、この領域をこの領域を使ってしまっている場合があるので、設計時にこの領域を使わずに上昇、下降、ホバリングができるように全体を設計しなければなりません。理想なのはホバリング時の出力が50%〜60%になっている事、これであれば上昇、下降、ホバリング時に安定した領域でスピードコントロールを行えます。そして、この領域での運行を行う為には、全体の重量に対して適切な、モーター、プロペラ、バッテリー電圧の選択が大切になります。
目的をはっきりさせよう
「アクロバットも楽しんで、たまには空撮もしたい」マルチコプターの楽しみ方の一つですね。
ですが、「通常はGoproなどの軽量カメラを積んで、時には一眼レフを積みたい」これは無謀ですのでやめましょう。前記したようにマルチコプターは総重量に合わせた浮力の設定が大切です。もし、一眼レフやブラシレスジンバルを搭載すること前提に設計した機体にGoproを搭載したら.......
アイドリング時に今にもテイクオフしそう.... 下手をしたら、一生着陸できない機体になってしまします。
逆に、小型機に一眼レフを積んだら...... 飛びません。もし飛んだとしてもモーター出力80%
..... 風が吹いてフライトコントローラーが傾き補正.....ローターの出力UP......脱調...墜落..
まず、目的をはっきりさせ、搭載する機材を決定し、機材全体の重量を算出し、フレームの選択を行いまましょう。
フレームを選ぼう
さあ、フレーム選びです。自作する? それともKIT? 完成品? 価格? デザイン?
楽しい時間ですね。私は、自分の使用目的に合わせ、自作をしましたが、KITに比べればお金が掛かるのも事実です。中国製の低価格フレームも多く出ているので、作る楽しみも考えるとKITはおすすめです。しかし、KITといえども、各種調整、精度合わせ、ハンダ付けなど基本的な工作技術がないと難しいかも知れません。工具だって結構な金額になってしまいます。ですが、自分が組上げた機体が空を飛ぶのは楽しい筈です。
フレームを選ぶ際に、カーボン製のパイプフレームやアルミ角パイプフレーム。QAV500のようなアルミアーム、ナイロンアーム、など様々な形式があります。もしあなたが、工作技術や調整技術に不安があったり、時間や予算を掛けたくなかったら、アルミ角パイプフレームやアルミアーム、ナイロンアームのフレームを選びましょう。 丸パイプをモーターアームに使った機体はモーターの取り付け角度の精度を出すのが大変です。しかもフレームによっては一切説明書が無い物もあります。もし、モーターがねじれて取り付けられていたら.....、フライトコントローラーの設定以前の問題ですね。私の機体もT6(Y6変形)で設計しましたが、モーターの取り付け角度の調整の為の治具をアルミ角パイプで作る事になってしまいました。もしこれが、角パイプで設計していたら、余計な予算を使わなくてすみました。
「でもカーボンは軽いしなー」確かにカーボンは軽いです。しかし、軽いカーボンパイプをクランプする為のアルミパーツを付けてなんてやってると、「結果 変わらん」なんてこともあります。
さらに中国製のパーツの精度の悪さで、高さが合わないなんてこともあるので注意してください。
さらに、中国製品ではカーボンの振りをした黒いFRPの機体なんてのもザラです。
さて、モーターとプロペラ、バッテリーの選択
話はそれてきましたが、いよいよメインのお話です。
最近のモーターの性能は「KV値」という値で表されるようになりました。これは1Vあたりの無負荷回転数です。例えば、800Kvというモーターであれば 1Vあたり800rpm回るので、3Sのバッテリーを利用するのであれば11.1Vを掛けて100%であれば8880rpm回せる事になります。しかし、前記したように50%ぐらいでホバリングさせたいので、4440rpmを基準として考えます。もし、4Sバッテリーを使うのであればホバリング時は5920rpmが基準となります(モーターの耐電圧内で使ってください)
回転数が出たら、プロペラを選択して推力を求めます。
T=(D/10)3×(P/10)×(N/1000)2×K
- 静止推力:T(g)
- プロペラの直径:D(インチ)
- プロペラのピッチ:P(インチ)
- プロペラの回転数:N(rpm)
- プロペラ係数:K
プロペラ係数はそれぞれのポロペラ固有の物です。しかし、安価な物にはこの係数表記がありません。
判らない場合は世界標準プロペラのAPC社の係数22を代入して求めてください。
12インチプロペラ 4.7インチピッチの2枚ブレードとして、この式に先ほどの数値を入れて計算してみましょう。
3Sの場合 50%出力 352.2g
4Sの場合 50%出力 626.2g
もしあなたの機体がクァッドならこの推進力が4つなので
3Sの場合 機体総重量(バッテリー、モーター、フレーム機材等 すべて)1408.8g
4Sの場合 機体総重量(バッテリー、モーター、フレーム機材等 すべて)2504.8g
が基準となります。(あくまでも50%で計算したので60%でも計算してみてください)
このような式で、あなたの機材、フレーム、フライトコンピューターなどの重さを算出し、モーター、プロペラ、ESCの組み合わせを算出し、モーターとプロペラ、バッテリーの組み合わせをシュミレーションして、適切な組み合わせを選んでください。
ただし、大きなプロペラを回すにはモーターのトルクが必要ですので、モーターのトルク範囲の物をお使いください。
プロポ(送信機 トランスミッター)を選ぼう
ヘリやプレーンを楽しんできた方は、すでにお使いのプロポをお持ちでしょうが、これからマルチコプターを始める方は新規の購入になると思います。色々な説明を読んでいるとマルチコプターには6CH以上を推奨などと書かれていることが多いですが、APMやPiXhawkを使うのであれば8CH必要です(キッパリ)。確かに飛ばすだけであれば6CHで十分です。操作自体は4CHですから、しかし、各種の設定を行うには8CHが必要となります。通常のプレーンやヘリの場合、機体の傾き等を補正するトリムはプロポで設定保存を行いますが、APMやPiXhawkの場合、プロポのトリムはあくまでもスイッチで保存をフライとコンピューター内のメモリに書き込みます。この保存ボタンとして7CHなどのチャンネルが必要となる為、実際には8CHないとどうにもなりません。(私自身が失敗して買い直しました)
市販されている、国産の8CHプロポには様々な機能があり購買意欲を高めてくれますが、マルチコプターはそんな機能の全てをOFFにするのでいりません。(キッパリ)プロポはフライとコンピューターに情報を送る、ただのスイッチです
個人的には9XR proという海外の製品をお勧めします。安くて良いです。これは別のディスカッションで述べますが、日本のプロポとは考え方が違います。
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