■ 변속기 (ESCape32 14130 ESC) 설정 2

[laodan]

     ⚫ 먼저 설정해야 하는 변수는

(1) ☑ arm (쓰로틀 키를 올릴 때까지 모터 기동을 멈추고 있으라는 뜻이므로 체크)

(2) ☐ damp (complementary PWM) 이 변수는 Active freewheeling의 의미로 이륙한 헬기의 모터가 멈추더라도 관성에 의해 부드럽게 블레이드가 회전되어야 하므로 헬기에서는 반드시 체크 안함(=Disable). 모터 주파수 freq_min, freq_max 변수와 연동되어 있다.

(3) ☐/☑ revdir (모터 회전 방향, 모터의 회전을 보고 정하면 됨, 모터 입력 전선 두 가닥을 바꾸어도 모터의 회전이 바뀌므로).

(4) ☐ brushed (브러쉬리스 혹은, 브러쉬 모터)

     여기까지 기본으로 설정하는 변수이다. 크롤러(Crawler), 드론(Drone), 혹은 멀티곱터 용으로 개발된 SEQURE 14130 ESC (상세제원 설명은, AliExpress, Coupang) 를 헬기에 맞도록 설정해야 한다. 그 전에 반드시 거쳐야 할 것은 쓰로틀(throttle) 키 영점(최하점)을 맞추어야 한다. 처음에는 모든 연결이 잘되었는데 왜 모터가 회전하지 않은 지 한 참 만에 그 원인을 찾았다. 영점 위치는 소유하고 있는 송신기에 따라 다르다. 물론 헬기용으로 출시된 변속기를 사용한다면 조종기 키의 위치와 범위를 쉽게 인식되도록 설정되어있다. Arm을 선택하면 중간쯤에 있는 throt_set 항목이 닫힌다. 조종기 내의 매개변수 EPA의 숫자 범위를 늘리거나(보통) 하여 모터가 첫 구동 시작점을 찾는다. 쓰로틀 키가 왼쪽에 있으면 3번 채널이다. 본인 FUTABA의 EPA 값은 118이 영점 위치이다. 물론 오른쪽에 있으면 2번 채널이다. 3번 채널의 숫자를 증가(보통)하면서 찾으면 된다. 다시 언급하지만, 이 변속기가 가격이 싼 대신 모든 것을 하나하나 맞추어야 한다. 헬기용으로 출시되는 다른 변속기는 매개변수를 특별히 조정하지 않고 바로 장착하여 사용할 수 있다. 그러나 이 제품은 모든 것을 설정해야 한다. 설정 과정을 즐기는 유저에게는 유익한 제품이다. 그리고, 변속기에 입력 전선 2개, 출력 전선 3개가 연결이 안 되어 있어 손수 연결하여야 한다. 전선이 포장 내에 포함되어 있지 않다. 전선 연결에 있어서 장비 준비하느라 시간이 많이 소요되었다. 보통 사용하는 인두(30W, 60W)로 납땜할 수 없었다. 변속기가 방열판과 일체형으로 제작되었기에 출력이 낮은 인두로는 열을 빼앗겨 어림도 없었다, 납이 녹질 않았다. 적어도 150W(500도) 이상 인두가 필요하다. 100W 인두는 부족한 듯하였다. 납땜이 된듯하였으나 몇 번 움직이다 보면 금방 떨어졌다. 이러한 문제들이 있지만, 이 변속기의 제원은 상시 전류 130A, 순간 전류 230A 의 중대형급 변속기로써 가격 대비 성능 최고이다. 추천한다.

     ⚫ 이제 쓰로틀 키의 상승으로 모터가 구동될 때 개입되는 변수는 duty_spup, duty_rate 이고, 모터 기동 중에 개입되는 변수는 duty_ramp, duty_drag 이다. 물론 쓰로틀 파워는 1에서 100으로 기본적으로 설정하면 된다. 여기서 초기 설정 중에 damp를 활성화 안 하였기에 변수 sine_range, sine_power는 자동 닫힌다. 이 변수의 역할은 모터 구동을 사인파형식으로 부드럽게 모터 속도를 올리게 하는 변수이다. 헬기에는 필요 없는 변수이다. 스로틀을 치는 것만큼 모터는 선형적으로 속도의 변화가 되어야 한다.

(5) duty_min=1 (minimum throttle power). 구동이 원활하지 않으면 2~5로 올린다.

(6) duty_max=100 (maximum throttle power).

(7) duty_spup=5 (maximum spin-up power), 최대한 부드러운 시작에 맞춘다. 값이 크면 블레이드 무게 때문에 메인 기어, 카운터 기어들이 쉽게 뭉개질 수 있다. 그만큼 중대형 블레이드 구동 시 모터의 토크가 상당하다. 안전사고 유념해야 한다. 보통 1~7 사이가 적당한 값임을 확인하였다. 1 혹은 2이면 모터가 회전 시 부드럽지 못하고 떨떨거린다.

(8) duty_rate=10 (duty cycle slew rate). 쓰로틀을 움직일 때 1ms 시간당 전력이 올라가는 속도를 제어하는 기능으로 헬기는 부드러운 가속을 위해서 20 이하면 된다. 크롤러는 미끄럼방지가 되어야 하고 드론의 경우는 급가속이 필요하다. 그래서 이들의 경우는 값을 25이상 크게 잡아야 한다.

(9) duty_drag=0 (drag brake power). 주로 바위산을 타는 크롤러 차량의 밀림 방지용으로 사용. 즉, 차량이 바퀴가 돌에 걸려 전진하지 못하게 되면 모터가 회전하지 못하므로 뒤로 자동차가 밀릴 수 있다. 역방향으로 모터가 회전하지 않도록 브레이크가 걸리도록 하는 변수이다. 헬기에는 전혀 필요하지 않으며 0으로 설정하며, 연동하여 duty_lock 변수가 닫힌다 (비활성화 됨),

     ⚫ 블레이드가 회전하기 시각 하여 모터가 기동 중일 때는 duty_ramp 변수가 개입된다. AI에 물으면 이 값을 0으로 하라는데 주의해야 한다. 가버너(Governer)가 있는 변속기이면 0으로 설정해도 안전하다. 그러나 이 변속기는 가버너가 탑재되어 있지 않다. 이 변수는 모터의 출력이 서서히 올라가도록 하는 것이므로 값이 0이면 즉각 반응한다. 이 값이 0에 가까울수록 헬기가 기동성이 좋아진다는 의미이다. 이 변수가 prot_stall 변수와 연동되어 있다.

(10) prot_stall=0 (stall protection ERPM). 모터가 장애물에 걸려서 회전하지 못할 때 바로 전력을 차단하는 기능으로 헬기가 이륙 시에 처음 모터가 도는 순간에도 적용이 된다. 만약 1로 설정하면 헬기가 이륙 시에 모터가 처음 돌까 말까 하다가 도는 순간이 있을 때 바로 멈춘다. 헬기에서는 멈추면 안 되므로 0으로 설정해야 한다. 1의 의미는 1초 동안 모터가 돌지 않으면 뜻이다.

     ⚫ 그리고 모터 사양이나 특성에 맞게 조정하는 변수가 있다.

(11) telem_poles=10 (number of motor poles). 적용한 모터는 HF700 530KV이다.

(12) telem_temp=105 (temperature threshold). 여름이나 소프트 비행은 낮게, 겨울이나 하드한 비행은 이 값보다 높게 설정한다.

(13) prot_sens=ESC (temperature sensor). 특별한 경우가 아니면 온도 센서는 보통 변속기 내에 있다.

(14) prot_volt=0 (low voltage cutoff per cell). 이 변수도 주의해야 할 요소이다. 만약 저가의 배터리는 운전 중 고 부하 때문에 전압이 급 저하 되는 경우가 간혹 있다. 이 경우 30(3.0V/셀)으로 설정되었을 때 부하로 인하여 셀당 3.0V 이하 전압 급강하 될 경우, 바로 전력이 차단되며 헬기가 추락으로 이어진다. 매우 주의해야 한다. 그래서 0으로 설정함이 안전하다.

(15) prot_cells=12 (number of battery cells) 전압 강하 등 이유로 auto로 설정하기보다 셀 수를 입력함이 안전하다. 기본값인 0(Auto)으로 두면 ESC가 전원을 켤 때 전체 전압을 계산하여 셀 수를 스스로 알아채고 전압이 약간 떨어지면 ESC가 셀 수를 오인하여 위의 prot_volt 오작동이 일어날 수 있으므로 셀 값을 명시하는 것이 좋음.

(16) prot_curr=200 (maximum current). 변속기가 견디는 최고 전류 값(순간 전류보다).

     ⚫ 그리고, 매우 중요한 변수가 timing, freq_min, freq_max이다. 본인이 사용한 저가 모터(HF700 530KV)의 가격은 동급 고급모터(스콜피온)보다 가격이 거의 1/10이다. 가히 혁명적인 가격이다. RC 대회 출전하는 것이 아니라며, 운행 중 땅에 곤두박질 할 수 있기에 진정 취미이듯이 모터도 매우 싼 제품을 선택하였다. 싼 제품이다 보니 내부 코일 감김에 틈이 있거나 축 베어링 등 모든 것이 잘 맞아야 하는데 그렇지가 못하다. 그러나 사용할 만하다. 결과적으로, 사용에 전혀 문제가 없다.

(17) timing=12 (motor timing). 낮으면 기동성 저하, 높으면 발열. 타협점 찾아야 함.

(18) freq_min=16 (minimum PWM frequency). 이 값은 변속기의 하한 경계선임.

(19) freq_max=16 (maximum PWM frequency). 이 값은 변속기의 하한 경계선임.

     ⚫ 저가 모터의 허술한 제작과정으로 가장 큰 단점이 모터 회전 시 귀에 매우 거슬리는 고주파 소음이다. 이 모터(HF700 530KV)는 쓰로틀 키 15~25% 영역과 40~55% 영역에서 귀를 자극하는 고주파 굉음의 소음이 발생 되었다. 소음을 줄여보려고 이렇게 저렇게 해 보았다. 그중에서 주파수 설정을 24, 36, 48, 56, 62 등, 더 높은 84, 96(kHz)까지 점검해 보았다. 높은 주파수 설정으로 전기자기(Electromagnetism) 공진현상(Resonance)으로 발생하는 고주파 굉음을 거의 잡을 수 있었다. 그러나 모터의 발열이 문제가 되었다. 소음과 열 발생에 어느 정도 타협점을 찾아서 freq_min=24kHz, freq_max=32kHz로 하고 이와 연동되는 것이 모터 timing이다. Timing=16으로 하여 실제 비행으로 문제점을 확인하였다. 8분 정도 호버링 후 소음과 열 발생을 확인한 결과 소음은 거의 안 들렸다. 블레이드 회전 소리에 묻혀서 40~55% 영역의 소음은 들리지 않았다. 다만 낮은 키에서 약간의 들리는 소음은 별 의미가 없는 것이었다. 왜냐하면, 이륙 시 키 조작 점이 빠르게 움직이는 구간이므로 신경이 쓰이지 않는 구간이다. 열은 손을 못 델 정도로 높았다. 손을 델 수 없는 정도는 섭씨온도가 대략 80도 정도이다. 기기 수명을 위해서 변수를 수정해야 했다. 사용한 모터의 타이밍 제원은 5도에서 15도 사이이므로 10으로 하고 주파수를 하한값 상한값 모두 16(kHz)으로 하여 확인한 결과 소음은 큰 변화 없는 것처럼 귀에 들리고 열은 미지근한 정도였다. 다만 기체의 빠른 상승 시도 시 둔한 듯하여 주파수는 그대로 하고 타이밍을 12로 하였더니 모터와 변속기에 손 델 정도의 온도였다(대략 45~50도 추정).

     ⚫ 이 외는 일반적인 매개변수이다.

(20) throt_mode=forward (forward/reverse), set=forward 이면 throt_rev 무시됨

(21) throt_rev=100% (maximum reverse throttle), set=0이면 (Off, Disable)

(22) throt_brk=0 (maximum brake power), set=0이면 (Off, Disable)

(23) throt_cal ☐ (automatic throttle calibration), 체크안함. 디지털 신호를 사용할 때는 캘리브레이션이 필요치 않으므로, 만약 전통적인 서보선(PWM) 방식을 사용할 때는 수신기와 스트로크를 맞추기 위해 체크 함.

(24) throt_min=1000 (minimum throttle setpoint)

(25) throt_mid=1500 (middle throttle setpoint)

(26) throt_max=2000 (maximum throttle setpoint)

(27) analog_min=100 (minimum analog setpoint). 기본값 100을 사용.

(28) analog_max=3200 (maximum analog setpoint). 기본값 3200을 사용.

(29) input_mode=servo (input mode). Servo(PWM, for heli), Analog, Serial, SBUS, IBUS, CRSF 중 하나 선택임.

(30) input_chid=0 (serial channel ID). serial을 사용치 않으므로 set=0. 헬기는 드론과 달리 메인 로타를 구동하는 모터가 딱 1개(단일 구동계) 이므로.

(31) telem_mode=KISS auto (telemetry mode). 여러가지 중 택일.

(32) telem_phid=0 (telemetry physical ID). 헬기에는 단일 ESC이므로.

(33) music=dfa# (default 시그널). 여러 시그널(멜로디)을 특정 사이트에서 다운로드 가능하다.

(34) volume=35 (sound volume). 위의 변수 music에 대한 볼륨.

(35) beacon=70 (beacon volume) 만약 기체가 추락하거나 송신기 신호가 일정 시간 끊겼을 때 (쓰로틀 0 유지), 기체를 찾을 수 있도록 모터에서 주기적으로 삐~ 삐~ 소리를 내는 비콘 음량(%).

(36) bec=5.5V (BEC voltage), 14130 ESC는 BEC이 없는데 이 변수가 있음. 선택해야 넘어가므로 적당한 값 입력하였음.

(37) led ☐☐☐☐. Green, Blue, Red, White 각각 체크 해 보면 색을 알 수 있음. 본인의 취향대로 정하면 됨. 이 시그널은 ESC가 구동될 때 쭉 켜지게 된다.

☑☐☐☐ = red, ☐☑☐☐ = green, ☐☐☑☐ = blue, ☑☑☑☐ = white

(38) (slide right and left to arm) 앞에서 설명하였듯이 모터 구동 테스트 안전 바이다.

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<이 변속기를 사용하는 유저들에 조금이나마 도움이 되면 좋겠습니다. 감사합니다.

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