Drone's DIYer

다음은 Wii-ESC에 대한 FAQ입니다.

http://code.google.com/p/wii-esc/wiki/WiiESCv20FAQ

Introduction

This page is collection of answers from different forums and threads. Main intention is to collect knowelege base here and than transform it to proper documentation later on.

이 페이지는 다른 포럼이나 글들에서 대답을 정리한 것입니다. 주된 목적은 여기에 기본 지식을 정리하고 나중에 적절한 문서 형태로 전환할 것입니다.

Q: What is the difference (meaning of) RCP_MAX and RCP_FULL?

RCP_MAX와 RCP_FULL의 [의미상] 차이는 무엇인지요?

RCP_MIN/RCP_MAX - valid range, everything outside is rejected ( 유효한 범위, 이외의 모든 것은 무시됩니다)
RCP_START - where to start (with min. power) (최소 파워인 시작 지점)
RCP_FULL - where to have full power (최대 파워를 갖는 지점)
RCP_DEADBAND - deadband for startup (초기의 데드밴드)

Q: Do you have a link to compile/flashing instructions for v2

v2에 대한 컴파일 및 프로그래밍 설명서에 대한 링크가 있는지요?

The easiest way to build (빌드하기에 가장 쉬운 방법) :

Download Code::Blocks (in downloads) (CodeBlocks을 다운로드합니다)
Open project wii-esc-ng.cbp (wii-esc-ng.cbp를 'Open project'로 열기합니다)
Setup path to avr-gcc in Code::Blocks (CodeBlocks에 avr-gcc 경로를 설정합니다)

Q: I did notice on an MT3506 and a Turnigy/Keda 2213 1050KV motor that the throttle seems to have some bumps, with either normal or complementary PWM.

MT3506과 Turnigy/Keda 2213 1050KV 모터에서 정상 모드 혹은 complementary PWM 모드에서 스로틀에 'bump' 현상을 있는 것으로 압니다.

I would guess you have BEMF filter caps still in place. It does not like them any more

여러분의 ESC에 BEMF 신호의 필터링을 위한 cap이 부착되어 있는 것으로 압니다. 그 cap을 제거해야 합니다.

Q: What is Sigma-Delta modulation and how such resolution is archived with /8 timer pre-scaler?

무엇이 Sigma-Delta 변조이며 어떻게 그러한 분해능이 8 timer pre-scaler 없이 구현될 수 있는지요?

Generally concept is simple: http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-density_modulation. So, there are 1 bit first order SDM. Due the fact that it has integrator, it is not necessary to sample it precisely. It even benefitial to add some noise to the sampling. So SDM generation scheduled as Idle task using prothothreads, without any timer or interrupt. This also allows to naturally sync SDM generation and Analogue comparator sampling. Qantizer value can be any as soon as the integrator not overflowing. So currently all measured range passed directly to the SDM without any transformation, which is ~4000 points with extended range, 1600 with standard one.

일반적인 개념은 간단합니다: http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-density_modulation. 1-bit 1st order SDM입니다. 이것은 적분기를 가지고 있기 때문에 그것을 정밀하게 샘플링할 필요가 없습니다. 이것은 결국 샘플링 노이즈를 추가하는 격입니다. 그래서 prothothreads를 사용하여 Idle task로 어떤 타이머나 인터럽트 없이 SDM 생성이 스케줄링합니다. 이것은 또한 동기화된 SDM 생성과 아날로그 비교기 샘플링을 허용합니다. 양자화 값은 overflow가 되지 않은 어떤 값이 될 수 있습니다. 그러므로 현재 모든 측정된 범위는 어떤 변환없이 SDM으로 곧바로 전달되고 표준의 1600이 아닌 약 4000 포인트의 확장된 범위를 갖습니다.

Benefits of this approach :

• Lower switching losses as FET's have enough time to properly open/close (currently min on/off ~4us) (FET가 적절히 열리고 닫히기 위한 충분한 시간(현재 최소 ~4us의 on/off 시간)을 가질 때 낮은 스위칭 손실을 갖습니다)

• More linear power curve by the same reason. (동일한 이유로 좀 더 선형적인 파워 커브를 갖습니다)

• Lower noise in working range. Yes, the base frequency drops to 1khz at 99.99% but it is not really critical as commutation noises are much higher there. (동작영역에서 잡음 수준이 낮습니다. 기본 주파수는 99.99%에서 1khz인데 commutation 잡음이 휠씬 높기 때문에 실제로 중요하지는 않습니다)

Q: What is done to increase dynamic response of the system?

무엇이 시스템의 동적 응답 특성을 증가시켰나요?

Yes I have 7.5° blanking time and 2 taps FIR instead of IIR for timing. 2 taps FIR still needed because ZC detection in LH and HL transitions is not symmetrical. (7.5° blanking time과 IIR 대신에 2-tap FIR 필터를 가지며 2-tap FIR 필터는 LH 그리고 HL 천이에서 ZC 감지가 대칭적이지 않기 때문에 여전히 필요합니다)

Q: How Can I activate complimentary PWM during compilation?

어떻게 컴파일 동안에 complimentary PWM을 적용할 수 있는지요?

Add "#define COMP_PWM" in config.h (config.h에서 "#define COMP_PWM"을 추가합니다)

Q: hi ziss.. im interested in wii-esc fws.. and would be interested to know what is the downside of wii-esc?

무엇이 Wii-ESC 펌웨어의 단점인지요?

Bright side (장점):

1. up to 4000 steps of resolution.
2. low noise with comparatively high efficiency (Sigma-delta modulator, instead of fixed frequency PWM)
3. linear power response. (completely no "bump" at 100%)
4. Sync recovery.
5. Safe stall detection.
6. Complimentary PWM support

Dark side (단점):
1. no EPA, throttle endpoints are fixed.
2. no reverse
3. probably lower max RPM.
4. require removing BEMF capacitors.

Q: What is better for BS20A wii-esc Complementary or Low side PWM?

BS20A ESC에서 wii-esc 펌웨어의 Complementary PWM과 Low side PWM 중에 어떤 것이 좋은지요?

Short answer: Complimentary PWM allows faster rotor deceleration, putting energy back to the battery. (Complimentary PWM은 에너지를 밧데리 다시 보내 빠른 로터 감속이 가능합니다)

Long answer: This has an interesting effect of having the motor speed more closely and more quickly track the duty cycle even without any active braking or closed-loop controlling. (이것은 모터 속도가 어떤 브레이크나 폐회로 제어가 없을 때 조차도 duty 사이클을 좀 더 근접하고 빠르게 따라가는 흥미있는 효과를 갖습니다)

About

This firmware designed as a replacement for many commercially available ESC designs based on the AVR MCU. It implements scalar sensor less method to drive Brushless Motor by detecting BEMF zero-crossing instants. The goal of this project is to create firmware most suitable to use in multi-rotors, using cheap and commercially available hardware.

이 펌웨어는 AVR 마이크로콘트롤러(MCU)에 기반을 둔 많은 상업용 ESC의 대체용으로 설계되었습니다. 이것은 BEMF zero-cross 순간을 감지하여 Brushless 모터를 구동하는 Sensorless 방법을 구현하였습니다. 이 프로젝트의 목표는 저렴하고 상업적으로 가능한 멀티로터(Multi-rotor) 기체를 사용하는 데에 가장 적당한 펨웨어를 개발하는 것입니다.

Features:

• Fastest possible power response.

• Up to 4000 steps of resolution.

• Low noise with comparatively high efficiency (Sigma-delta modulator, instead of fixed frequency PWM)

• Linear power response. (completely no "bump" at 100%)

• Jitter-free input PWM measurement without harware assisted input capture.

• Accepts any PWM update rate

• Sync recovery.

• Safe stall detection.

• Complimentary PWM support (AKA: active freewheeling, active rectification)

• Fixed throttle end-points. No need to calibrate. (since version 2.0.9 it is also possible to calibrate end-points using stick programming procedure)

• Automatic oscillator calibration.
  Enhanced PPM filter, preventing accidental motor startup (when FC is rebooted, for example)

• Configurable. The configuration parameters are stored in EEPROM. The Wii-ESC flash tool has visual parameters editor. No more stick programming.

• Modularity. The high-level implementation is separated from actual hardware with HAL layer.

• Portability. The firmware is written in C++, which means it can be easilly ported to different platform.

Supported Hardware:

For complete mapping between targets and real hardware, it is possible to use RapidESC Database. Currently tested targets:

펌웨어와 실제 하드웨어 사이에 완전한 매핑을 위하여 RapidESC 데이타베이스를 사용하는 것이 가능합니다. 현재 검증된 펨웨어는 다음과 같습니다.

• bs.hex

• bs_nfet.hex

• bs40a.hex

• kda.hex

• qynx.hex

• rb50a.hex

• rct30nfs.hex

• rct45nfs.hex

• tgy.hex

• tp.hex

• tp_nfet.hex

다음은 아래의 상업용 HobbyKing BlueSeries 40A(HK40A-bs) ESC에서 APC prop.을 장착하고 원래 출고당시 제품과 SimonK와 Wii-ESC 펌웨어를 탑재하였을 때의 추력 등의 특성을 서로 비교한 데이터입니다.

마지막으로 상업용 ESC에 재프로그램(reflashing)하는 절차입니다.

• Project Wiki

• RCGroups Thread

ESC는 Electronic Speed Controller의 약자로 우리말로 '전자변속기'라고 부릅니다. ESC는 밧데리로부터 전기를 전기모터에 공급하는 장치로 멀티콥터(Multicopter)를 비롯한 각종 RC 기체에 회전 동력을 필요로 하는 곳에 사용하여 로터(rotor)를 회전시켜 양력을 얻거나, 멀티콥터의 짐벌(gimbal)에 응용하여 기계적 장치를 움직이게 합니다.

과거의 엔진기체에는 전기모터가 필요없지만 근래에는 밧데리 용량과 방전 특성이 크게 개선되어 전기모터를 동력원으로 하는 기체가 대중화되었습니다. 기존의 DC 모터를 사용하는 경우, 기계적 브러쉬(brush)로 회전자에 전기를 급전하기에 기계적 접점이 불가피하여 모터가 회전시 스파크나 소음이 발생하는 등 효율이 좋지 않고 모터의 수명 또한 단축되었습니다.

최근에는 이러한 기계적 접점을 없앤 브러쉬리스(brushless; BLDC) 모터가 등장하여 소음도 현저히 줄어들고, 반영구적이며, 효율이 개선되어 RC 기체의 정숙비행과 체공시간의 증대로 전동기체가 범람하게 되었습니다. 기존의 DC 모터를 구동하기 위해서는 스로틀(throttle)의 위치에 따라 트랜지스터(transistor)와 같은 액티브 스위치(active switch)를 PWM 형태로 개폐하므로 장치가 간단하지만 브러쉬리스 모터를 사용하는 경우 장치가 매우 복잡해지고 단가가 상승하게 됩니다.

BLDC 모터를 구동하는 ESC는 8-bit PIC나 AVR 시리즈 등의 마이컴(Micom)으로 정교하게 제어하는 방법을 채택하고, 상용 ESC의 제조사는 하드웨어를 제작하고 여기에 펌웨어(Firmware)를 적절히 튜닝하여 시판하게 됩니다. 최근에는 멀티콥터가 대중화되면서 이에 걸맞는 성능을 갖춘 예를 들어, 빠른 응답 특성을 가진 ESC를 필요로 하게 되었습니다.

이러한 요구는 전 세계적으로 ESC를 자작(DIY)하려는 매니아나 동호회를 등장시켰습니다. 대다수는 ESC는 동일 클럭에서 속도가 빠르고 내부에 A/D 컨버터나 비교기 등의 고기능을 지원하는 AVR를 사용하는데, 대부분 어셈블러(Assembler) 수준에서 펌웨어를 개발하기 때문에 일반인이 접근하기에는 쉽지 않다는 것입니다.

Wii-ESC는 멀티위(MultiWii) 등의 멀티콥터에 최적화된 ESC 펌웨어를 만들기 위한 오프 소스(open source) 펌웨어 개발 프로젝트로 전 세계적으로 여러 사람이 참여하고 있으며, 어셈블러가 아닌 C 언어 기반이므로 일반 매니아층도 펌웨어의 이해와 수정이 가능하여 자기만의 멀티콥터에 최적화된 펌웨어를 구현할 수 있다는 장점이 있습니다.

다음은 Wii-ESC 프로젝트의 링크이며 소개를 간단히 번역한 것입니다.

(번역이 원문과 상이하거나 매끄럽지 못한 부분은 댓글로 남겨 주시면 감사하겠습니다)

http://code.google.com/p/wii-esc/

About

This firmware designed as a replacement for many commercially available ESC designs based on the AVR MCU. It implements scalar sensor less method to drive Brushless Motor by detecting BEMF zero-crossing instants. The goal of this project is to create firmware most suitable to use in multi-rotors, using cheap and commercially available hardware.

이 펌웨어는 AVR MCU에 기반을 둔 많은 상용 ESC를 위한 대체용으로 개발되었습니다. 이것은 역기전력(BEMF)이 '0' 레벨을 지나가는 순간(ZC point)를 감지함으로서 BLDC 모터를 구동하는 sensorless method를 구현하였습니다. 이 프로젝트의 목표는 저렴한 상용 하드웨어를 사용하여 멀티콥터에 가장 적합한 펌웨어를 만드는 것입니다.

* Sensorless method

BLDC 모터는 센서(sensor)의 유무에 따라 크게 두 가지 구분하는데, CD-ROM 모터로 대표되는 센서를 가진 BLDC 모터는 제어기가 간편해질 수는 있으나 모터에 센서가 장착되어 단가가 올라가고, 혹한 환경에서 센서의 정밀도가 떨어지며, 모터 외부로 추가적인 배선이 요구되는 등 고장이 쉽다는 것입니다. 하지만 센서 없는 BLDC 모터는 이를 구동하는 제어기가 복잡해지는 단점은 있지만, MCU의 지속적인 성능 개선으로 얼마든지 이를 극복할 수 있으므로 근래에 보다 선호하게 되었다는 것입니다.

Features:

• Fastest possible power response.

• Up to 4000 steps of resolution.

• Low noise with comparatively high efficiency. (Sigma-delta modulator, instead of fixed frequency PWM)

• Linear power response. (completely no "bump" at 100%)

• Jitter-free input PWM measurement without harware assisted input capture.

• Accepts any PWM update rate.

• Sync recovery.

• Safe stall detection.

• Complimentary PWM support. (AKA: active freewheeling, active rectification)

• Fixed throttle end-points. No need to calibrate. (since version 2.0.9 it is also possible to calibrate end-points using stick programming procedure)

• Automatic oscillator calibration.

• Enhanced PPM filter, preventing accidental motor startup. (when FC is rebooted, for example)

• Configurable. The configuration parameters are stored in EEPROM. The Wii-ESC flash tool has visual parameters editor. No more stick programming.

• Modularity. The high-level implementation is separated from actual hardware with HAL layer.

• Portability. The firmware is written in C++, which means it can be easilly ported to different platform.