부품강좌

Flight Controller(FC) 이야기 #1 개요 및 DOF

연구소장2017.05.16 00:55조회 수 533댓글 1

기다리셨나요?!

 

부품이야기 시간을요!

 

카이입니다^^

 

 

이제 슬슬 부품 이야기도 소잿거리가 떨어지고 있네요~

 

아쉽기도 하고 시원하기도 하고...

 

사실 이 포럼 왜 만들었을까... 싶기도 했거든요 ㅠㅠ

 

아는범위 내에서만 쓰려 했는데도 쓰다보니 부족함이 보여 또 검색하고 추가하고... 힘들어요 힘들어요ㅠㅠㅠㅠ

 

그래도 기왕 시작한거! 저는 끝을 봐야만 포기하는 남자니까요!

 

 

 

FC에는 수많은 종류가 있습니다.

 

이번엔 그 중 대표적으로 사용되는 16가지의 FC에 대해 알아 볼거예요.

 

 

그에 앞서!

 

FC란 무엇인가요? 시간입니다^^

 

 

FC란 Flight Controller의 약자 입니다.

 

즉, 이름만으로 볼 때, 비행 조종장치 라는게 됩니다.

 

카이의 경우 본업이 빌딩 제어 시스템 개발자 인지라, DDC(Digital Direct Controller)라던가 PLC(Programmable Logic Controller)같은걸 생활처럼 접하고 있었기에 FC에 접근하는게 매우 쉬웠다고 할 수 있겠어요.

 

대충 어떤 구조인가 하면...

 

 

뭐 깊게 파고들면 한도끝도 없으니 간단하게 그려 봤습니다.

 

입력측에 갖가지 센서를 달고 출력측엔 제어할 설비를 연결해서 각 센서에서 검출된 값을 기준삼아 빌딩 내의 사람이 쾌적하고 편리한 환경에 생활 할 수 있는 시스템을 만드는 것이 카이가 하는 일 입니다.

 

예를들면 온도가 높아지거나 낮아지면 냉ㆍ난방을, 공기의 질이 안좋아지면 환기를, 물이 넘칠것 같으면 펌프를 돌려서 물을 빼거나, 사람이 있는지 없는지를 인식해서 전등을 켜고 끈다던가, 승인된 사용자 이외에는 출입을 할 수 없도록 문을 잠그고 연다던가, 화재가 감지되면 배기를 한다던가...

 

즉, 입력측으로 입력된 정보를 개발자가 작성한 프로그램을 기반으로 연산하여 출력측으로 신호를 내 보내는것이 DDC, PLC가 하는 공통적인 일 입니다.

 

 

이것이 FC와 무슨 공통점이 있느냐?

 

FC도 똑같거든요.

 

입력측에 수신기의 신호라인이나 센서, GPS등이 연결되고, FC 자체적으로 센서를 내장 한 경우도 있죠.

 

출력측으로는 변속기 신호라인이 연결 됩니다.

 

 

 

 

입력측으로 전달 받은 정보(조종신호, 나침반 방위, 자이로 기울기, GPS 좌표 기타 등등)를 연산하여 각 변속기로 얼마만큼의 출력을 내 보내라! 명령 하는게 FC 입니다.

 

보편적으로 일부 FC를 제외하면 "펌웨어" 라는 프로그램이 FC에 들어 있습니다.

 

우리는 이 펌웨어의 "설정값"을 수정 할 수 있는 프로그램을 이용해서 FC의 설정값을 변경 합니다.

 

예를 들자면 미션플래너, 오픈플라이트 등의 프로그램이 있겠군요.

 

로터가 몇개인가? 부터 PID에 이르기 까지 많은 설정을 변경 해 줘야 제작한 드론이 제 기능을 할 수 있겠죠.

 

 

수신기의 채널 + DOF + 추가센서 가 FC의 입력단에 해당되는데요,

 

수신기의 채널은 다음시간에 다룰 예정이지만 간단히 설명 드리자면...

조종기에서 드론에게 보내는 신호의 갯수를 말 합니다.

 

추가 센서는 대표적으로 GPS나 소나, 비전포지셔닝 등이 있습니다. 추가센서에 대한것도 추후 다룰 예정이니 이런게 있다 정도만 알고 넘어가시면 되겠습니다.

 

 

그리고 DOF라는게 있습니다.

 

DOF가 FC에서 중요한 이유는... FC의 내장 센서를 지칭하는 말이기 때문입니다.

 

FC를 고르다 보면 3DOF, 6DOF, 9DOF, 10DOF 같은 문구가 적혀 있는 경우가 있습니다.

 

고급형 FC의 경우 기본적으로 10DOF나 11DOF이기 때문에 표기하지 않는 경우가 있습니다만, 저가형 제품일 수록 이 DOF를 표기하여 FC에 탑재된 센서의 갯수를 표현 합니다.

 

 

 

그럼 DOF란 무엇인가?

 

DOF란 Degrees Of Freedom 의 약자로 각 센서들의 조합으로 FC가 인식 할 수 있는 방향성... 즉, 감지할 수 있는 "축"을 말 합니다.

 

완구드론을 보면 3축, 6축 등이 적혀있는 경우가 있는데 이 축이 DOF 라고 보시면 됩니다.

 

3DOF(3축) 는 자이로 센서가 감지하는 X, Y, Z 3축을 말 합니다. 자이로 센서는 회전을 감지하는 센서 입니다.

 

6DOF(6축) 는 자이로 + 가속도 센서로 3개축의 회전 + 3개축의 기울기를 감지 합니다.

※ 가속도 센서는 속도를 감지하는것이 아니고 관성에 의한 반작용을 측정하여 직선 또는 각가속도를 감지하는 센서 입니다.

※ 자이로+가속도계를 6축자이로 라고 표현하기도 합니다.

 

9DOF(9축) 는 자이로 + 가속도 + 지자계 센서로 3개축의 회전 + 3개축의 기울기 + 3개축의 방위를 감지 합니다.

 

10DOF(10축) 는 자이로 + 가속도 + 지자계 + 기압계 센서로 3개축의 회전 + 3개축의 기울기 + 3개축의 방위 + 1개축의 상하 고저차를 감지 합니다.

 

여기에 좌표축을 감지하는 GPS가 추가되면 11DOF(11축)가 됩니다.

 

DOF는 이러한 센서들이 얼마나 내장(또는 외장설치)되어 있는지를 표현하는 단위로 사용되며, 당연히 DOF 수가 높을수록 안정적으로 비행 할 수 있으며 가격도 비싸 집니다.

 

 

 

드론에 대해 잘 모르는 분들은 로터의 갯수를 축 이라고 표현하곤 합니다.

 

트라이로터를 3축드론, 헥사로터를 6축드론 이라고...

 

하지만 위 설명을 보셨다면 이 표현들이 너무나도 잘못된 표현임을 알 수 있겠죠.

 

 

<사진출처 : 씨넷 뉴스[요즘 드론만 있으면 사람이 모인다]>

<위 사진은 이해를 돕기 위해 편집되었으며 실제 사진은 위 내용과는 관계가 없음을 알려 드립니다.>

 

혹여 쇼핑중에 완구 쿼드로터를 들고 "이건 모터가 4개인데 왜 6축이라고 써 있는거야?" 라고 고민하는 사람이 있다면 부담없이 지식을 뽐 내셔도 됩니다^^ 축은 로터의 갯수가 아니라고...

 


[이 게시물은 Wild Cats님에 의해 2017-10-24 23:35:04 강좌에서 복사 됨]





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Flight Controller(FC) 이야기 #2 제조사별 FC 소개 (by 연구소장) 프로펠러 이야기 (by 연구소장)

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