아두이노 나노 쿼드콥터 V1

안녕하세요 Dongglee 입니다.

 

2020년 11월 ~ 2021년 1월, 약 두 달에 걸쳐 제작한 아두이노 쿼드콥터를 소개합니다.

 

기체는 F450 보다 조금 작은 크기로 제작하였습니다.

프레임은 알루미늄을 사용하였으며 조종기와 제어기는 PCB를 설계하여 제작하였습니다.

먼저 작동영상입니다.

 

 

요즘 드론의 인기가 커지고 있는 만큼 아두이노, 라즈베리파이 등을 활용하여 드론 프로젝트를 많이 하는 것 같습니다.

드론은 일단 DC모터가 아닌 BLDC라는 브러쉬가 없는 모터를 사용하기 때문에 다소 위험하기도 합니다.

때문에 드론을 제작하거나 조종하다가 부상이 생기기도 합니다.

저는 아두이노 드론을 제작하면서 다음과 같은 부품들을 사용하였습니다.

 

#1 브러쉬리스 모터 (BLDC)

A2212/13T 1000KV

브러쉬리스 모터는 브러쉬가 없는 모터로 고속 회전에 유리합니다. 하지만 브러쉬리스 모터는 일반 DC모터처럼 단순하게 제어하기가 어렵기 때문에 ESC라는 장치라는 변속기 모듈을 사용합니다.

 

#2 변속기 (Electronic Speed Control)

ESC-30A

변속기는 입력 받은 PWM 값을 모터와 연결된 3선을 통해 속도를 컨트롤하는 모듈입니다.

 

#3 프로펠러 (Prop)

 

APC 9045

제 드론은 기체 프레임이 작아서 모터에 최대효율에 맞는 프로펠러를 장착하여 프로펠러끼리 충돌이 일어났습니다.

모터의 회전 속도와 프로펠러에 따른 추력 계산을 통해 기체에 알맞는 최대 효율을 가진 프로펠러를 선정하였습니다.

 

#4 리튬폴리머 배터리 (Lipo Battery)

 

LiPo 11.1V 30C 3000mAh

제가 구입하여 사용하는 배터리는 아니지만 같은 사양을 가진 배터리입니다.

리튬 폴리머 배터리는 한번에 많은 양의 출력을 할 수 있으며 그 출력의 최대 스펙은 3A x 30C = 90A 입니다.

순간 90A의 출력을 감당할 수 있는 것입니다. 물론 배터리 용량이 바닥나면 출력하기 어렵겠지요

 

#5 아두이노 나노 (Arduino Nano)

Arduino Nano 3.0

아두이노는 나노 호환보드를 사용하였습니다. 모터의 속도를 제어하고 드론 기체의 기울어진 각도를 연산하기 위함입니다.

 

#6 MPU9250 or MPU6050

MPU9250 / MPU6050

저는 MPU9250 모듈을 사용하여 중력가속도, 자이로 값을 연산하였습니다. 가지고 있던 모듈이 MPU9250 이어서 그대로 사용했네요 MPU6050은 중력가속도, 자이로, MPU9250은 추가로 지자계 값을 읽을 수 있습니다.

그래서 MPU6050은 6축, MPU9250은 9축 센서라고 부릅니다.

 

#7 RF통신 (NRF24L01)

NRF24L01

조종기와 컨트롤러 모두 NRF24L01 모듈을 장착하여 통신하였습니다.

NRF24L01은 2.4Ghz 통신을 사용하며 무선 고속통신에 용이합니다.

 

드론에 장착된 컨트롤러 입니다. 위에서 소개한 아두이노 나노, MPU9250, NRF24L01 모듈이 장착되어 있습니다.

 

조종기 입니다. 아두이노 나노, NRF24L01, MPU6050이 장착되어 있습니다.

조종기의 MPU6050은 추후 조종기의 기울어진 각도를 활용하여 제어할 수 있도록 창작하였습니다.

 

프레임과 장착된 브러쉬리스 모터입니다. 모터와 변속기는 바나나 골드 커넥터를 사용하여 연결하였고, 합선 등을 방지하기 위해 수축튜브, 비닐 절연 테이프를 사용하였습니다.

 

#소스코드 (SourceCode)

아두이노 드론을 제작하면서 자료가 많이 없고 간략화 된 소스도 많이 없어서 어려운 점이 많았습니다.

자료를 공유하면 더 많은 사람들이 드론을 개발하고 수정하며 개선될 수 있기에 소스를 공유하겠습니다.

 

Dongglee8908/ArduinoDrone

 

이상 Dongglee 였습니다.