アンテナ・トラッカー

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アンテナ・トラッカーの自作を試みています。

現在、試作段階です。

自作アンテナ・トラッカーは Aruduino pro mini に ArduTracker 互換動作をするスケッチを書き込み、MissionPlannerからコントロール出来るようにする事を目標としています。

目次

着想と構想

アンテナ・トラッカーを作り始めた理由は、

  1. テレメトリーに XBee Wi-Fi を使用しているため、無線LANの通信可能距離の延長が必要
    XBee(非Wi-Fi)ではアンテナ交換が可能なAPを用意できないことから、無線LANを選択しています。しかし、プロポとの干渉が危惧されます。
  2. FPV受信を安定させたい
  3. なんとなくあった方が地上局として面白い

からです。

通信実験ではプロポの2.4GHzと無線LANの2.4GHzは干渉しませんでした。 しかし、どちらかの限界距離の閾値付近では不具合が出るかもしれません。 →要実験です

電子レンジのノイズ実験では、無線LANはリンクが切れますが、プロポ→受信機は大丈夫でした。

電波干渉に関しては無線関連で調べたことを少々書いています。

初期方向や位置

ミッション・プランナーからコントロールでき、GPSもコンパスも搭載していないアンテナ・トラッカーを設置する場合、方角と仰角の初期位置は下記の通りです。

  • 方角: 真北
  • 仰角: 45度

アンテナ・トラッカーの設置場所は、ミッション・プランナーのフライトプラン画面で、地図を右クリックし

Tracker Home →Set Here

で設定します。

アンテナ・トラッカー 試作3

前回のアンテナ・トラッカー試作2にPAN動作を追加しました。 ひとまず、パーツリストをあげておきます。

  • タミヤ模型 6速ギアボックス 単価 1200円 x 2 = 2400円
  • SG90 Servo 約300円 x 2 = 600円
  • Arduino pro mini 約1200円
  • Bluetooth モジュール 約3000円
  • ユニバーサル基板 60円
  • タミヤ模型 楽しい工作シリーズ No.157 ユニバーサルプレート 2枚セット 600円 x 2 = 1200円
  • タミヤ模型 楽しい工作シリーズ No.172 ユニバーサルプレートL 600円
  • TV回転台 約1000円
  • アクリル板
  • 3脚 HAKUBA W312 918円(現在、値上がりしているようです)
  • 0.1uF セラミック・コンデンサ x 6
  • 配線ケーブル
  • ねじ・足類

現在 合計 約11,000円

自作アンテナトラッカー試作3

手持ちの部材も流用している為、正確な金額を出すのが不可能な為、大雑把な金額でまとめました。

結構、高くついています。これなら市販品を買った方が良い場合もあると思います。

(ちょっと話が脱線しますが、市販品でFPVの音声にGPS情報を重畳するシステムも有るようです。そのFPV送信にアマチュア無線を利用する場合、TSSへ保証願いを出す際にマイク以外の付加装置(GPS情報などを音声に重畳する装置)も含めて保証を受ける必要があると考えます。管轄の総合通信局やTSSに確認を取ってはいないのですが、通常の技適有アマチュア無線機に付加装置(TNC、PCモデムなども含)を取り付ける場合、符号化形式などを明確にして、TSSの保証を受ける必要があります。)

ざっと、市販品を調べてみましたが、3〜8万円しています。精度や動作範囲は市販品の方が上でしょうが、まだ戦える範囲じゃないかと思います。。。使えればですが…

当初、FPV地上局アンテナ、テレメトリー地上局アンテナ(無線LAN)、地上カメラの3台作成する予定でしたが、タミヤギアボックスが意外とパワーがあるので、一台で事足りるかもしれません。パワー不足に陥ったら、PAN・TILT機構部分のみを増設する予定です。

動画

今回のテストでは、ミッション・プランナーではなく、プロポ&受信機で操作しています。

試作3のキモ

PAN軸にサーボを直結するとぐらつきが気になりました。360度サーボとギアで回転台を作成しようにも、イチからのメカ製作はど素人です。まず、ギアをどこで買えば良いのかすらわかりません。

市販のDIYアンテナ・トラッカーのPAN台、TILT台はそれだけで1万円をオーバーするようなので見送りました。回転用の金具もありましたが、金具+何らかの板が必要になります。

となると、安くて安定して回転するのはTV回転台かなと思い、使ってみました。

TV回転台が軽く回るのは外周側を力点とした"てこ"の利用なので、タミヤギアボックスで回るか心配でしたが、現状では余裕でした。一応、ボールベアリングの様なものは入ってますしね。何より左右のぐらつきが皆無で良い具合です。

流用可能な回転台は、

  • 分解できる事
  • 中心に穴あけ可能なこと
  • 内部にねじ止めした際にベアリングとねじが干渉しない事

です。

2つのタミヤギアボックスを使用しましたが、普通にサーボ買った方が安いかもしれません…。ちょっと早まったかなと思います。TV回転台で、PANにサーボを利用する場合、サーボホーンを取り付ける軸を延長しなければならず、パッと必要な部品が頭に浮かびません…。ギア駆動にするにしても、JRやFUTABAの軸にギアを取り付けるとなると、お手上げです。。。

メカ系、ロボットなどの作成知識が必要になってくるので、パーツを購入するより、書籍が必要だなと思う次第です。

ギア(歯車)販売店

ちょっと気になったので調べてみました。

http://www.originalmind.co.jp/goods/02966

http://eleshop.jp/shop/r/r4450/

多数のギアが販売されていますが、ギアの噛み合わせに関しては無知です。電動ハンドドリルは持ってても、卓上ボール盤なんて持ってませんから、ギアボックスの自作など無理なのでは?と思っているのですが、いつかチャレンジしてみたいものです。

アンテナ・トラッカー試作2 (SG90+タミヤ ギアボックス)

完成するか謎なので大きな投資はしたくない、でもパワーのあるサーボで試したいと思った時に、SG90のモーター&ギアを交換すれば良いのではないか?と思い、まずSG90改造を作り始め、うまくいったので、チルト動作を行う機構を組み立ててみました。

パン動作はまだできませんが、自動追尾撮影装置(試作)では持ち上がらなかった、無線LAN平面アンテナが軽々上がります。

タミヤの公称トルクは一段ギアを落としても変わらないので、スピードが必要な場合はギア比を組み替えると良いと考えます。

動画

自動追尾撮影装置 (アンテナ・トラッカー) 試作1

アンテナ・トラッカーを用いて、自動追尾撮影が出来ないか?と思い勢いで作り始めたモノです。

パーツ(予定)は

  • 3脚 1000円位
  • タミヤの工作キットの穴あき板
  • アクリル板
  • サーボ MG90S x 2
    →格安サーボSG90の金属ギア版です。これも、格安です。
  • PTZ SG90 と Aliexpress で検索すると出てくる、よくわからない2軸サーボ・ジンバル・キット
    →hobbykingで販売している、BOSCAMの2軸ジンバル付カメラのジンバル部分だと思います。300円くらいです。
  • 2S LiPoバッテリー
  • 5V BEC か 5V降圧電源装置
  • Arduino pro mini 5V 16MHz
  • SPPをサポートした技適有、XBeeピン配置互換のBluetoothモジュール
    →RN42XVP-I/RM
  • XBeeのピッチ&電圧変換基板
  • ユニバーサル基板
  • ピンヘッダ(サーボ端子用)
  • 各種ねじ

です。 一番、高いのはBluetoothモジュールです。電波法が憎い…。

作ってみたら、カメラマウント部分が結構重くなってしまいました。

サーボが耐えられるかどうか怪しくなってきました。

スマホ位乗るだろうという、甘くみていたのが災いしてきているような気がします。

パン・チルト角はGPSなどなどからミッション・プランナーが計算してくれます。

ブレッドボードが見当たらないので、明日(2014年12月12日 (金) 23:42 (JST))以降にユニバーサル基板で作る予定です。

今日は工作で手一杯でした。

自動追尾撮影装置(試作)


動画

アンテナ・トラッカー 試作1

アンテナ・トラッカーを試作してみました。

試作なので、

  • リンケージはゼムクリップ
  • チルト・サーボはゴムどめ
  • 各サーボのクランクはねじ止め無し
  • パン・チルト用アクリル板は梱包用透明テープで蝶番代わり

です。

制御コードは Arduino にスケッチを書き、Arduino pro mini でサーボを制御。

アンテナ・トラッカーはミッション・プランナーから制御します。

スケッチも完成ではありませんし、ミッション・プランナーから送られてくるメッセージの仕様も全てを満たしていません。

とりあえず、チルト及びパンはミッション・プランナーから制御できました。

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