Open Drone Project

概要

このプロジェクトは、Arduinoプラットフォーム上で開発可能なドローン制御システムの構築を目的としています。

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ハードウェア

電源仕様

USBバスパワー給電時

• USB Type-C(USB2.0)で供給を行う
• バッテリーの充電が行われる
• バッテリー給電からUSBバスパワー給電に自動的に切り替わる
• システム全体の消費電流が750mAを超えるとリセッタブルヒューズの抵抗値が上がる
• ESP32-WROOM-32とバッテリー残量IC以外のセンサが起動する
• モーターが回転しないようソフト側で制限をかける

バッテリー給電時

• 供給能力1000mA 3Cのリチウムイオン二次電池から供給を行う
• モーター含むシステム全体に電力を供給する
• すべての負荷はバッテリー残量ICを通過して電力が供給される
• 全モーターの消費電流が3A(仮)を超えたらソフト側で制限をかける

バッテリー充電

• バッテリー充電はMCP73831-2ATI/OTを用いて行う
• 最大充電電流はPROG-GND間抵抗5kΩで最大200mAに設定する

MCP73831-2ATI/OTの最大充電電流の設定(公式データシートより)

IREG=最大充電電流
PROG=最大充電電流設定用抵抗

IREG=1000[V]/PROG[kΩ]

原則最大充電電流[mA]≦バッテリー容量[mAh]で設定する

消費電力

USBバスパワー給電時

負荷	消費電流
ESP32-WROOM-32D	500mA
MCP73831-2ATI/OT	200mA
BQ27441-G1	0mA
FT231XS	8mA
BMX055	8mA
AE-VL53L0X	19mA
B0067	70mA
モーター	0mA
合計	805mA

バッテリー給電時

負荷	消費電流
ESP32-WROOM-32D	500mA
MCP73831-2ATI/OT	0mA
BQ27441-G1	0.097mA
FT231XS	8mA
BMX055	8mA
AE-VL53L0X	19mA
B0067	70mA
モーター	1130.4mA
合計	1739.097mA

基板仕様

回路図 基板レイアウト

基板サイズ

• メイン基板 46×60mm
• 最外サイズ 95×95mm

ソフトウェア

メインのプログラムはDrone.ino

通信仕様

• 無線通信はWi-Fiを使って、送信機とドローン本体の一対一で行う
• 送信機とドローン本体は、両方ともAP+STAモードで相互に通信する
• 通信プロトコルはUDPを使用する
• Wi-Fi接続で使用するライブラリはWiFi.h
• UDP通信で使用するライブラリはWiFiUdp.h

送信機から送信するデータ

• 各モーターの目標角度
• YAW軸の目標角速度
• ドローン本体の目標高度
• 緊急停止信号

ドローン本体から送信するデータ

• バッテリー残量
• 消費電力
• 残り飛行可能時間