■ 변속기(SEQURE 14130) AM32 펌웨어를 Helicopter용으로 설정

[laodan]

     헬기용 600급 이상의 변속기를 찾다가 SEQURE 14130(130A) ESC(상세한 제원, AliExpress, Coupang)의 평가가 가격 대비 성능이 좋은 평이 있기에 AM32(firmware 명)를 헬기용으로 변수를 설정한 결과이다(첫번째 그림), 가격 대비 성능이 좋은 것 같아 적극 추천합니다.

     이 변속기는 멀티곱터(Multicopter, Drone), 크롤러(Crawler)를 위한 것이므로 헬기용 설정에 어려움이 있었다. 전원을 인가하여도 표시 LED가 켜지지 않았다. 변수 설정 프로그램(컴퓨터용) <SeialPortConnector.exe> 내 <Flash M1> 클릭으로 LED가 ON 되었다 (헬기의 경우 모터 1개를 지정해야 하는 듯). 그래도 LED가 켜지지 않으면 설정 프로그램의 버전을 바꾸어 본다. 예를들면 Ver.1.82 보다 최신것인 Ver. 1.93을 사용하고, AUTO로 save한 후 전원 OFF 후 다시 ON 하면 빨강색의 LED가 켜진다. 그렇게 되면 그림 속 하단에 변속기 MCU 칩 이름이 보인다.

     설정 후 실제 사용할 때는 쓰로틀(Throttle)을 인식 과정을 항상 거친다. 전원 인가할 때 빨간색 LED가 켜진 후 조종기의 키를 top 위치로 올리면 시그널 음이 나오고 바로 최저위치로 내리면 초록색 LED로 바뀌면서 다른 시그널 음이 나온다. 모터가 구동될 준비가 되었다는 신호이다. 참고로 그림 박스 내의 변수 값은 HF700 530KV 모터(상세 제원, AliExpress, Coupang)의 고주파 고음의 소음 때문에 모터 타이밍과 주파수 값을 정한 것이다. 소음은 줄일 수는 없었지만, 최소로 한 값이다.

     그리고, 전원을 인가하면 스위치에서 전기 스파크가 소리와 함께 크게 난다. 그래서 ESC 배터리 입력단에 대용량 전해 콘덴서 (예: 1000μF 이상)를 장착하면 전압 스파이크를 방지할 수 있다.

AM32 설정 그림 1

     그리고, 두 번째 그림 박스는 배터리 저전압 제어 항과 변속기 온도와 전류 한계 등의 정보를 입력하면 된다.

AM32 설정 그림 2

☐ Reverse Rotation. 모터의 방향설정

☑ Complementary PWM. 다른 PWM 변수와 연동되어 있고 <Active Freewheeling>과 같으므로 헬기에는 굳이 필요 없다.

☐ Bi-directional(fwd/rv). 헬기는 단방향 회전이므로 체크 안함.

☑ Stuck Rotor Protection. 드론이나 RC 자동차 등의 운행 중 이물질(나뭇가지, 모래 등)이 끼거나 추락하여 모터가 회전하지 못하는 상태에서 스로틀이 계속 들어가면 순식간에 과전류가 흘러 회로가 파손될 수 있기에 전원을 차단하는 기능임. 드론에서는 반드시 활성함(체크)

☑ Stall Protection. <Stuck Rotor Protection>과 유사하지만 반대로 작용됨. 모터가 느려지면 출력을 증가시고(Crawler, Car), 드론에서는 반드시 비활성(체크안함). 헬기에서는 3D 비행 중 급격한 피치 변경으로 모터 부하가 순간적으로 커질 때, ESC가 이를 감지하여 토크를 보강해 모터가 멈추는(탈조, Desync) 것을 막는다.

☐ 30ms Telemetry. 별도의 연결 단자가 있으므로 기능이 있으면 연결하고 체크함.

☐ Use Hall Sensors. 이 변수는 (항상 ) 체크안함(Disable).

<이유> 이 AM32는 Crawler을 위해 개발된 것이므로 대부분의 표준 드론용 ESC 하드웨어는 홀 센서 신호선을 물리적으로 연결할 수 있도록 한 장치가 없기에 이 옵션을 활성화하면 변속기가 신호를 찾지 못해 모터가 구동되지 않을 수 있다. 주의해야 함.

<물리학적인 Hall 센서에 대해서 알아보면>

⚫ Hall Sensor는 자석의 자기장(자력)을 감지하여 이를 전기 신호로 변환하는 비접촉식 센서로 1879년 물리학자 에드윈 홀(Edwin Hall)이 발견한 것으로 <홀 효과(Hall Effect)>라 하며, 모터 내부에서 회전자(로터)의 영구자석이 현재 어느 위치에 있는지, 그리고 얼마나 빠른 속도로 돌고 있는지 정확하게 감지할 수 있다.

⚫ Hall 센서가 없는 모터는 돌기 시작할 때 발생하는 '역기전력(Back-EMF)'을 변속기가 역으로 계산해 위치를 파악하며, 드론이나 고속 RC 비행체에 쓰이지만, 초기 구동(Zero RPM) 시에는 역기전력이 없어 출발할 때 모터가 덜덜거리는 '코깅(Cogging)' 현상이 발생할 수 있다.

⚫ Hall 센서가 있는 모터는 모터 내부에 3개의 홀 센서가 내장되어 있어 자석의 위치를 정지 상태에서도 실시간으로 완벽하게 파악하므로, 초저속에서도 덜덜거림 없이 매우 부드럽고 강력한 토크로 출발할 수 있다. 주로 RC 크롤러, RC 카, 로봇 공학에 필수적으로 사용된다.

☐ Disable Stick Calibration. 최초 변속기를 구동할 때 반드시 거치는 과정이므로 체크할 필요 없다.

☐ Sinusoidal Startup, 사인 파동 모양으로 부드럽게 모터가 시동되는 기능으로, 헬기에는 필요없는 변수이다. 헬기용 모터인 HF700 530KV의 고주파 굉음을 완화하기 위하여 부드러운 출발을 위해 짧은 구간에 적용하여 보았다. <Stall Protection>과도 연동.

☐ Auto Timing

☐ Variable PWM

☐ Auto PWM Frequcncy / By RPM, Variable PWM과 연동

☐ Brake On Stop. 헬리콥터는 굳이 정지 브레이크가 필요하지 않음(체크 안함).

☐ Active Brake On Stop. 크롤러의 뒤로 밀림을 방지하는 기능, 헬기는 필요 없음. 비활성화(체크 안함)

☐☐ Timing Advance. 모터 제원값 입력, Auto Timing 과 연동.

☐☐ Motor KV. 모터 제원값 입력

☐☐ Motor Poles. 모터 제원값 입력

☐☐ Starting Power. 부드러운 출발을 위해 최소 값. 너무 낮으면 구동 시 <징~>소리만 나고 회전하지 않거나 모터가 떨떨거린다.

☐☐ PWM frequency. Variable PWM과 연동됨. Variable PWM 에 체크하면 이 기능은 비활성.

☐☐ Beep Volume. Motor 시그널 음 조절.

☐☐ Sine Startup Range. 헬기는 필요 없으나 비활성화할 수 없도록 고정되어, <Sinusoidal Startup> 체크되어야 모터 구동이 된다. 그래서 이 변수를 체크한 후 <Sine Startup Range>를 최소로 정함 (5가 가장 낮은 값임, 실제 모터 구동 시 사인파 형 구동 적용이 아주 약함).

☐☐ Running Brake Level. 비행 중인 헬기는 브레이크가 필요 없으므로 최소 값 입력. 1이면 모터 구동이 않되어 2로 하였음.

☐☐ Throttle Range of Change, % per ms. 0.2~0.5

☐☐ Minimum Duty Cycle, Percent. 0.5

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