FPV on the Petit Trainer (<200g RC Airplane)
■ 画像
動画：https://youtu.be/CQzZLKtPrAc
■ 機体の選択
最初はまとめて一式揃うFPV付(系統図付)のマルチコプターを考えたのですが、FPVFreerider(https://fpv-freerider.itch.io/fpv-freerider)のdemo版で練習したところ、操縦が難しくすぐに壊してしまうだろうと考えました(https://youtu.be/GG9WO_CKpw0)。そこで、持っている機体の中から、空法による飛行許可が不要な200g未満で、自立安定性が高く安全で壊れにくい飛行機「ぷちトレーナ」にFPV機器を載せることにしました。
ぷちトレーナ販売店 : http://atorie-m-m.shop-pro.jp/?pid=61481974
ぷちトレーナ設計者 : http://sekiai.net/rc_PetitTrainer.html
FPVの電波は操縦系の2.4GHzに干渉しない5.8GHzを選びました。
※ 2.4GHzのWiFi方式なら無線免許も不要ですが、短距離になります。
■ FPV追加に必要なもののリストと費用
飛行機一式の他に以下のものが必要になります。参考に税込金額を記載しますが、時期や店により上下します。117\/USD時で合計\43,610でした。初期投資は高額ですが共通で使えるものが多く、2台目以降は安く追加できます。
免許証は生涯有効です。
◆ 無線局免許状 ： 計￥7,364 or 8,164
技適を受けていない送信機を使用するので、技術基準に適合していることの保証を受けました。私は1台申請したのでJARDで受けましたが、TSSで受けることもできます。
・ JARD保証料：￥4,000(1台)
又は、
・ TSS保証料：￥4,800(台数にかかわらず)
同時に2台以上申請するならTSSに依頼した方が安いです。
（TELEC http://www.telec.or.jp/ などで技適を取得したビデオ送信機があれば、JARDやTSSの保証無しに、開局申請できます。でも、そのようなビデオ送信機は見当たらないですね。）
・ 開局手数料(50W以下、電子申請の場合)：￥2,900
・ 免許状の送料(切手)：￥(82+2)x2（これ以外に封筒代x2が必要です。）
・ 電波利用料：￥300/年
（代行費用が掛かりますが楽な方が良いという人用サービス：日本ドローン無線協会(JDRI)申込代行：http://jdri.or.jp/category/apply/）
無線局免許状は5年間有効で、継続する場合は更新手続き(有償)が必要です。
◆ FPV機器：計￥26,066
・ ビデオ送信機 ： LT200 5.8GHz 200mW 32 Channel FPV A/V Transmitter：USD14.42
今回の購入品には取説が付いていますが、開局用の情報が付いていません。
送信機系統図、出力段の素子・電圧、定格出力、周波数、電波の形式、変調方式、他の情報を入手できるものが必要です。店に問い合わせたりネットで検索して開局実績があるものから選びます。
下記の店には、開局用の情報付きで販売しているものがあります。
HobbyNet：http://www.hobbynet-jp.com/japan/
AirCraft：https://www.aircraft-japan.com/
VTXの出力値と選び方：http://dekunobuu.hatenablog.com/entry/2016/07/29/044434
・ ビデオ送信機の技術情報(系統図(回路図)､補足説明) ： ￥1,000
開局に必要な情報です。送信機系統図他の情報を付けていない店から購入する場合は、別に入手します。
下記サイトの連絡先にビデオ送信機の型番をメールをすると資料と銀行振込先を送ってくるので、振込みます。これにより安いVTXが使えるので、非常にありがたいサイトです。
アマチュア無線でRC FPVを楽しむ：http://sky.geocities.jp/oumeastro/amaradio.html
ユーザーが自作し公開しているものもありますが、本当にそのユーザーが調べたのか、著作権違反ではないか、間違いや不足がないかを良く調べる必要があります。
・ カメラ ： Diatone 600TVL 120deg Miniature Camera (Black)：USD11.47
マイクが付いています。
・ OSD ： DALRC QOSD FPV On Screen Display (OSD) and GPS：USD43.03
On Screen Displayの略です。これが無くてもFPVはできます。画面に機体の高度、速度、姿勢、GPS位置情報他を表示します。
このOSDはGPSがセットになっており、各種センサを内蔵しているので、フライトコントローラー等は不要です。
・ 電池 ： Rhino 360mAh 2s 7.4V 20C Lipoly Pack：USD4.29x2
そのままFPV機器を載せると「ぷちトレーナ」では重過ぎて飛びませんので、動力バッテリを軽いものに変更します。まだ重いので、300mAh以下の方が良いかもしれません。
・ コネクタ ： JST-XH Parallel Balance Lead 2S 250mm (6xJST-XH)：USD1.6
モータノイズ影響を軽減するため、FPV機器の電源をバッテリのバランシング端子から取るのに使用します。必要なのは、JST-XH 3pin オスプラグだけです。
・ LCDモニタ取付台 ： Universal Carbon FPV Monitor To Transmitter Mount System：USD9.7
RC送信機にLCDモニタを取り付ける台です。L金具のネジが干渉するので、大きい方のネジを反対に付けました。2本足の送信機タンドと干渉するので、1本足の送信機スタンドに変更しました。
・ 上記1式送料 ： USD10.61(EMS)
リチウムイオン電池単体があるとRegisted Air Mailが使えず、若干高くなりました。但し、速いです。
・ LCDモニタ ： Eachine LCD5802D 5802 5.8G 40CH 7 Inch FPV Monitor with DVR Build-in Battery：GBP88.49
仕様は、800x480 600cd/m2 140/120 degree(H/V)で、バッテリ&AC充電器付きです。明るさは悪くないです。晴天下でも大きなフードで影になるのでOSDも読むことができます。録画機能無しなら、もっと安いものがあります。モニタよりゴーグルの方が見やすいと思いますが、評判の良いゴーグルはとても高価です。
※ 購入店：Hobbyking、eBay、amazon、Banggood、HOBBYNET、Aircraft、Aliexpress、Wish他多数あります。近所のラジコンショップで扱っているところは非常に少ないと思いますので、通販が主体になります。
■ あると便利なもの
・ クレジットカード ： 通販に使用します。
・ PayPalアカウント ： 海外通販に使用します。クレジットカード番号を店に伝えないのでクレジットカードよりは安心で、購入手続きも簡単になります。但し、為替手数料は若干高いです(低減策：http://androidlover.net/paypal-exchange-commission -> クレジットカードや時期によって「その他の通貨換算オプション」が選択できない場合があるようです。その場合、PayPalかクレジットカード会社のどちらかに固定になるようです。2017/8/5時点でMaster cardはカード会社通貨換算固定でした。)。
・ ペイジー対応のネットバンキング ： 振込に使用します。条件により振込手数料が無料になる銀行もあります。例：みずほマイレージクラブ うれしい特典：https://www.mizuhobank.co.jp/mmc/tokuten/
・ インターネット接続できるパソコン ： 通販、銀行振込、ペイジー振込、取説入手、各種情報入手、フライトコントローラやOSDの設定・アップデート、等に使用します。インターネットに直接パソコンを接続できない場合は、スマホのテザリング機能を利用してパソコンをインターネットに接続する方法もあります。
■ 手続きの期間
全体で約3ヶ月かかりました。
・ アマチュア無線技士4級の勉強、受験申込、受験 ： 約1ヶ月強
・ 試験結果受領 ： 約1週間弱
・ 免許証申請、免許証受領 ： 約1ヶ月弱（この間に送信機を購入しました。）
・ 総務省 電波利用 電子申請・届出システム Lite のID取得 ： 約1週間弱
・ 送信機の技術基準適合保証の申請、保証料振込、保証書受領 ： 約1週間（LT200のJARDネット申請では、土曜申請、月曜に振込、水曜に不備指摘を受け訂正版を送り、金曜に保証書受領。1ヶ月以上かかる場合もあるらしい？ 前例がないと遅いのかも知れない？）
・ 開局申請、振込要求受領、手続き料振込、往復封筒送付、免許状受領 ： 約2週間（土曜日ネット申請、火曜日振込要求、水曜日振込&往復封筒発送、翌火曜日審査終了）
■ 無線技士免許証手続き
◆ 受験と従免許申請準備
試験は小学生でも受かると言われており非常に簡単ですが、勉強は必要です。ネットで勉強すれば無料ですが、評判が良さそうな下記本で勉強しました。
初級アマチュア無線予想問題集2017年版 [ 初級ハム国試問題研究会 ]
http://books.rakuten.co.jp/rb/14424609/
勉強方法：確実に解けた問題に○を付け、○の付いていない問題を覚えるまで繰り返し解いて行き、全問○が付いたら終了です。これで全問正解できます。合格ラインを越えればよいという人は、一部○が付いていない問題が残ってもOKですが．．．
5TQ教材>ごたく問題集の4級アマチュア無線受験編増補版：無料
http://www.vector.co.jp/soft/data/edu/se026252.html
電卓は使用禁止なので、小数点の掛算割算の筆算が必要です。有効数字2桁計算すれば良いでしょう。円周率を3で計算すると多少誤差が出ますが答えは選べます。
マイナンバーカードを使用してコンビニで住民票(\300)を取得し、駅のスピード写真機で写真(\800)を撮影しました。写真は自分で撮影してコンビニ等で印刷すればもっと安くできます。[2016/11/26]
◆ 受験
下記HPに記載されている国家試験の案内従い、試験を受けます。
日本無線協会：http://www.nichimu.or.jp/
私は、当日受付試験を受けました。試験申請用紙代\120、試験手数料\4,950です。この他に、写真1枚とボールペン、鉛筆、消しゴムが必要です。
試験開始の約50分前（受付開始40分後）に到着したのですが、既に大半の人が受付を済ませており、受付に誰も並んでいなかったので、受験手続はすぐにできました。試験開始前15分までに受付を完了し着席している必要があります。受験は先着200人までですが、受験者は約100人弱でしたのでかなり余裕がありました。4級の試験は、ゆっくりやって問題用紙に○を付ける作業で約6分、マークシートへの転記とチェックで約6分でした。後は暇ですが試験開始から30分までは出られません。試験時間は1時間です。試験室を出ると多くの人が合格発表と免許申請手続きの為に待っていました。しかし、合否発表は試験終了後1時間も後だし、試験結果は郵送され、申請用紙はネットから印刷できるとの説明があったので、何も買わずにすぐに帰りました。ネットで印刷して郵送すれば、免許申請書の用紙代\170と申込取次料\350は不要ですが、往復分の切手\82x2と封筒x2、A4用紙x1の印刷費用が必要です。[2016/12/18]
◆ 従免の申請
下記サイトに方法が記載されています。郵便局で\1750の収入印紙を購入し、返信用の封筒にも返信用の切手を貼り、送付します。
無線従事者免許申請書のダウンロード：http://www.tele.soumu.go.jp/j/download/radioope/
■ 開局手続き
電子申請のID申請を送信し、はがきでIDの通知を受け、電子申請書を作成、保証機関に電子申請書を送信し、保証費用を振込み、保証を受信し、電子申請書を送信し、通知を受けたら開局手数料をペイジーで振込み、免許状の返信用封筒を郵送し、免許状を郵送で受けます。（これ以外の方法・手順もあります。）
◆ 送信機の改造
許可されない周波数を発信しないように送信機を改造します。周波数を変更できないようにLT200のスイッチにカバーを付けました。
◆ 下記サイトを参考に送信機の改造写真を撮影しました。
・ FPV飛行がしたい！その４ 必要書類の用意：http://sumamokei.com/wordpress/?p=576
・ アマチュア無線でRC FPVを楽しむ：http://sky.geocities.jp/oumeastro/amaradio.html
◆ 下記サイトを参考に開局手続きをしました。
・ BE INTO DRONE：https://drone.beinto.xyz/drone-race/online-apply-to-open-radio-station/
・ FPV飛行がしたい！その５ 開局申請：http://sumamokei.com/wordpress/?p=699
・ アマチュア無線の開局申請をしよう！VTX購入とTSS電子申請手続き：http://welovedrone.com/broadcasting/
・ 保証認定 JARDとTSSの違いは？：http://www.jh4vaj.com/archives/57
電波の型式などは、総務省 電波利用 電子申請・届出システム Liteの申請画面に表示される参考情報のリンクを見て入力します。出力を入力するところが3ヵ所あります。LT200(200mW)の場合、工事設計書の定格出力には仕様値の200mWを入力しますが、空中線電力には1Wを入力すると上記サイトに書いてあります。
LT200で添付した資料は、系統図(回路図+仕様)､補足説明、写真の3ファイルです。前記サイトの例では、仕様書を添付することになっていますが、製品付属の取説には必要な仕様が書かれてなく、系統図や補足説明に仕様が書いてあったので、取説は添付しませんでした。
届出システム Liteのファイルの入力保存をしたら、保証会社にそのファイルを提出するのですが、その前にこの画面の下部の「事前チェック」をクリックして、内容の不備のチェックをしておいた方が良いと思います。
・ 保証認定会社へ申請して処理が完了すると、保証書がpdfファイルで送られてきます。そのメールに記載されている手順に従って、総務省への開局申請を行います。
・ 総務省で申請が受領されると手数料の振込メールが来るので、そのメールに従って振り込みます。ネットバンキングですと、ペイジーの振込番号が自動入力されるので、非常に簡単です。その後、往復封筒を送ります。
・ 送られてくる「無線局免許証票」を送信機に貼り付けます。
・ 10分毎に識別信号を画面で送信するため、「無線局免許状」に記載された「識別信号」を記載した紙を用意します。かなり大きい文字でないと、文字が認識できません。
・ 1週間くらいすると電波利用料の請求書が郵送されてくるので\300/年を振込みます。
■ 配線
FPV機器の取説などを参照して仮配線をして動作確認後、機体に搭載するために配線長を調整しました。
DALRC QOSDのカメラ用のVccはVTXのVccがそのまま出るようです。
https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2474215-DALRC-Mini-QOSD-(15g-with-GPS)-OSD-GPS-for-Racing-Quads!-(SurveilZone)/page4
そこで、5Vのカメラの電源は、GPSかVTXの5Vに配線します。QOSDの取説と若干異なる配線ですので、下記に示しておきます。
VTX/LT200/P+(7-23V) <-- Battery/7.4V/+
VTX/LT200/P- <-- Battery/7.4V/-
VTX/LT200/Video in <-- OSD/QOSD/OUT
VTX/LT200/Audio in <-- Camera/Audio
VTX/LT200/P+ --> OSD/QOSD/Vcc
VTX/LT200/5V out- --> OSD/QOSD/GND
VTX/LT200/5V out+ --> Camera/Power
OSD/QOSD/IN <-- Camera/VIDEO
OSD/QOSD/GND <-- Camera/GND
OSD/QOSD/TX --> GPS/RX
OSD/QOSD/RX <-- GPS/TX
OSD/QOSD/5V <-- GPS/5V
OSD/QOSD/GND <-- GPS/GND
バッテリを付けるときは、アンテナかダミーアンテナを接続することを忘れないでください。
RC受信機とQOSDのPWM端子を接続すると、R/C送信機からOSD表示のON/OFFができるかも知れません。しかし私のプロポでは空きチャンネルにSWを割り当てられないので、試していません。
■ 設定
◆ Diatone 600TVL 120deg Miniature Camera
取説が付いていましたが、このカメラのものではありません。配線は共通でした。
付属の取付け台にマイクが干渉するので、半田付部に力が加わらないように慎重にマイク端子を曲げます。取付け台を押し広げてカメラを台に取り付けます。
マイク周囲に両面テープを貼り付け、風防としてスポンジを付けました。
◆ DALRC QOSD FPV On Screen Display (OSD) and GPS
・ 取扱説明書
取説は付属していません。取扱説明書(DALRC QOSD V1.5.pdf)の所在は下記です。私の英語力の無さによるものかもしれませんが、意味不明なところがあります。
http://www.flyingtech.co.uk/sites/default/files/product_files/QOSD%20EnglishV1.5.pdf
https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=34633917&postcount=98
https://youtu.be/FU9ZPi9IVC4
http://www.weiyoou.com/share/12005492.html
・ 高度計
取説では気圧計を推奨していますが、何故か高度がでたらめの値になってしまいました。GPSに設定したら安定しました。
・ 取付け方向の設定
DALRC QOSD Ver.1.6は、裏返しに取り付ける設定を持っていません。矢印を前向きにし、裏返しに設置した時は、以下のような設定と動作になります。⇒間違ってました。でも正しい設定が不明です。RollとPitchの数字が逆にはなりますが、初期値のままの方が良いかも知れません。[2017/07/14]
QOSD Setting
Install Direction : Back
Roll PID : -10
Pitch PID : -10
Behavior
Attitude : Sign of value : Horizon Line
Up : +(OK) : Down(OK)
Down : -(OK) : Up(OK)
Right(CW): -(Reverse) : Right Up(OK)
Left(CCW): +(Reverse) : Left Up(OK)
・ HOME表示
このOSDのHOME表示は360度の方向を示すものではなく、左右の方向を示すものです。少々物足りないですね。ファームウェア更新も期待できそうに無いですね。
・ Firmware Updateするときに使用するUSB to TTL I/F
https://www.amazon.co.jp/dp/B011DT2U9A
・ Firmware V1.6の所在
https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2527757-QOSD-on-model-car-quadcopter-and-fixed-wing
http://www.dalrcmodel.com/DALRC/plus/view.php?aid=142
・ ファームウェアのアップデート方法
上記を展開すると「DALRC_V1.5英文版.exe」ができます。これをWindows 10 64bitで実行すると「ｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ'MSCOMM32.ocx'、またはその依存関係のひとつが適切に登録されていません。ﾌｧｲﾙが存在しないか、あるいは不正です」と出ます。
下記サイトから「MSCOMM32.ocx.7z」をダウンロードし、展開したファイルを「DALRC_V1.5英文版.exe」同じフォルダに入れると、動作しました。
http://www.filehelp.jp/dll/mscomm32-ocx
説明書の写真ではUSB to TTL I/Fの3.3VとQOSDの5Vを接続していますが、電圧が不一致です。そこで、電源ラインを接続しないで試したところ、正しく認識されました。QOSDのスイッチを押しながらQOSDの電源を接続すると、QOSDのLEDが点滅し、更新モードに入ります。但し、既にFirmwareがV1.6だったので更新はしませんでした。
■ 質量増加見積合計：+15.7g
過去+40gでは上昇すら厳しかったのですが、+15.7gでも上昇力は極僅かでした。風やサーマルを利用して上昇しないと高度を稼げません。
◆ 総質量：164 -> 180g
・ 機体：115g
・ 電池：49.3 -> 21.7g
・ FPV：0 -> 43.3g
◆ 増加質量：計43.3g
・ ビデオ送信機：7g
・ アンテナ：8g(VTX付属品)
・ カメラ：4g
・ その他ケーブル類：4.4g
・ OSD：4.9g
・ GPS：15g(ケーブル含)
◆ 低減質量：計27.6g
・ NiMH 7.2V 300mAh：-49.3g（元々のバッテリ）
・ LiPo 2s 360mAh：21.7g（FPV化で使用するバッテリ）
■ FPV消費電力量見積：450mA x 7min / 60min/h = 52.5mAh
電力量は余裕がありますが、電圧不足の懸念があります。仮に電池の内部抵抗(DCR)を0.04Ω/Cell、解放電圧(OCV)を3.5V/Cell(at SOC20%?)、モータ含む全電流を2Aとすると、電圧は3.5V - 2A x 0.04Ω = 3.42V/Cell、2sで6.84Vとなります。VTXとOSDはMin7Vなので、電源電圧仕様下限を2.3%下回ります。実際は5.9V(at 10℃)まで動作しましたが、2sでは余裕が少ないですね。
・ ビデオ送信機：190mA
・ カメラ：60mA?
・ OSD：100mA?
・ GPS：100mA?
飛行時間の方は、うまく風に乗って上昇しモータ出力を絞れれば7分程度は飛びましたので、360mAhあれば十分です。動力操縦系より、先にビデオ送信機がダウンします。
3s化した方が良いのかも知れませんが、モータ、プロペラ、バッテリに何を使えばよいのか分かりませんね。
・ Motor：
https://hobbyking.com/en_us/ntm-prop-drive-13-12-2400kv-40w.html
https://hobbyking.com/en_us/turnigy-1811-brushless-indoor-motor-1500kv.html
・ Battery：
http://www.f-sangyo.co.jp/shopdetail/076003000013/076/003/X/page1/brandname/
ブラシレス&3s化の記事：https://bigarrow.tea-nifty.com/blog/2017/06/fpv3s-0feb.html
■ 機体への取付
簡単に外せるようにしました。
・ カメラは振動で振れることが無いよう両面テープで付け、セロテープで補強しました。
・ その他はマジックテープで付け、セロテープで補強しました。
■ 操縦
この機体は非常に速度が遅い(20～30km/h)ので、短時間FPVする程度なら、すぐに機体を直視で発見できます。しかし、速い機体を高高度、広エリアで飛ばすなら、見失わないように2人態勢の方が良い気がします。マルチコプターのレースなら低空の狭い範囲の飛行なので、1人でも良い気がします。
200g未満の飛行機は少しの風でも木の葉のように舞います。よって、思ったように操縦できません。但し、危険性は非常に小さいです。操縦を楽しむなら、航空法の許可を取って200g以上の飛行機の方が良いと思われます。
■ 無線局の住所変更
住所を変更したときは、無線従事者の免許証の変更手続きは不要ですが、無線局の住所変更が必要です。
https://www.soumu.go.jp/soutsu/kanto/ru/jyujisha/tetsuduki/tetsuduki05.html
https://www.soumu.go.jp/soutsu/kanto/ru/riyoryo/faq/faq14.html
1) 最初に「電子申請・届け出システムLite」のユーザー情報の住所を変更します。これはWebで修正するだけで終わりです。これを先にしておかないと、後の無線局の変更が住所不整合となって通りません。
2) 「電子申請・届け出システムLite」を使用のして、無線局の住所の変更申請をします。
以前の申請書のデータを読み込み、住所を変更して提出すればOKです。
申請が認可されるとメールで通知が来るので、指示に従い返信用の封筒を送付します。
https://www.denpa.soumu.go.jp/public2/help/manual/cat_license_receipt/man_about_sending_response_letter.html
■ 関連記事
- 5.8GHz FPV 申請手順：http://e-aircra.o.oo7.jp/pub/fpv/fpv.html
- 初マルチコプター HOBBYNET HFR-155：https://bigarrow.tea-nifty.com/blog/2017/08/hobbynet-hfr-15.html
- FPVドローン検討中：https://bigarrow.tea-nifty.com/blog/2017/07/fpv-facb.html
- プチトレーナFPVの3sブラシレス化：https://bigarrow.tea-nifty.com/blog/2017/06/fpv3s-0feb.html
- FPV on the Petit Trainer (<200g RC Airplane)：https://bigarrow.tea-nifty.com/blog/2017/02/fpv-on-the-peti.html
- FPVの再検討：https://bigarrow.tea-nifty.com/blog/2016/10/fpv-c459.html
- FPVドローンの手続き 完全ガイド : https://denpa-shinsei.jp/fpv-guide/
■ 自動操縦INAV[2020/08/16]
INAVで自動操縦している動画を見つけました。
https://youtu.be/0JxuqLACnTM
200g未満だと風に弱いのでFPVでの操縦は難しいのですが、自動操縦のお試しには良いのかの知れません。
誰かがFrSkyのTelemetry受信機で技適を取ってくれれば、ArduPlaneでやってみようかな?
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