小型FM送信機の製作

　インドア・プレーンの愛好者が増えるにつれて飛行会に参加する人も多くなり、赤外線の2バンドだけでは不足で、インドア・プレーンにFM受信機を搭載する人が増えてきました。

　ところがFM受信機を搭載したインドア・プレーンを飛行させる場合は大きくて重い市販の送信機を使わなければなりません。

　あるとき、飛行会で柴田さんから送信機の高周波モジュールを使って小さな送信機ができないだろうかと提案がありました。そのことが今回の小型FM送信機製作のきっかけとなりました。



屋外でのテスト


　すでに小型4チャンネルFM送信機を試作して屋内と屋外で数々のテストを重ね、十分実用になることが確認できたので、基板完成のRTX4とキットRTX4KITが供給できる運びとなりました。

　小型FM送信機を完成させるためにはFutaba送信機の高周波モジュールが必要です。



Futaba送信機用高周波モジュール


　空用のモジュールでは40MHz用でTK-40(15,000円)とTP-40(7,000円)、72MH用でTK-72(16,000円)とTP-72(8,000円)の4種類があります。72MHz用はローバンドとハイバンドの2種類があります。そのほかにシンセサイザーモジュールがありますが、手持ちがないのでテストしていません。だれかテスト結果を知らせてもらえると助かります。でも万一壊れても自己責任でお願いしますね。

　40MHz帯で5バンド、72MHz帯で10バンドありますから何機もの同時飛行が可能になります。

　高周波モジュールを新たに用意する場合は安価なTP-40かTP-72をホビーショップで購入してください。実売価格で5-6,000円です。オークションでUSED品を落札しても良いでしょう。



RTX4


　4チャンネルFM送信機基板RTX4はジョイスティックから送られてくる電圧をA/D変換して、4チャンネル+1チャンネル(ダミーパルス)のシリアルパルスを作り、高周波モジュールにその信号を渡してFM電波として送出します。



JSBSET


　送信機基板とジョイスティック基板が組み合わさって機能します。

　4チャンネル送信機を基本としますが、大半のインドア・プレーンでは2チャンネルで十分に飛行を楽しむことができます。そこで2チャンネル送信機として組む方法も以下で説明します。

　Futaba送信機のフォーマットを使っているので、市販の4チャンネルFM受信機が使えます。なおMicro Inventの超小型FM受信機は5チャンネル受信機なので、5チャンネル以上の送信機でないと動作しないため、今回の送信機ではダミーパルスを付加してMicro Inventの受信機でも動作するようにしています。ただし5チャンネル目は固定パルスなので使えません。

　FM送信機を使えばインドア・アウトドアのどちらでも使えるので、公園等でも飛行を楽しむことができます。

　ジョイスティックの結線を変更するればJRやSanwa用のフォーマットで組み立てることもがきます。チャンネルパルスの順序等については「PICマイコンでつくるインドア・プレーン」等を参考にしてください。

○4チャンネルFM送信機基板の機能

　バッテリモニタ機能を搭載しているので、電源電圧が6Vに低下するとバッテリモニタLEDが点灯します。これはリチウムポリマ電池2セル(7.4V) を電源に使う場合必須の機能です。電源にはリチウムポリマ電池のほか単3型乾電池(6本9V)、単3型ニッカド電池(6本7.2V)、単3型ニッケル水素電池(6本7.2V)などが使えます。

　スロットル・スティックを一度ローポジションまで下げないとスロットルほかが動作しないようになっています。

　エルロン・チャンネルにリバース機能を搭載しています。エルロン・スティックを左に倒した状態で電源スイッチをONすると、エルロンがリバースになります。電源スイッチをOFFするとエルロン・リバースはリセットされます。

　エレボンミックス機能を搭載しています。エレベータ・スティックを下げた状態で電源スイッチをONすると、エルロンチャンネルとエレベータ・チャンネルがミックスされます。無尾翼機等に便利な機能です。電源スイッチをOFFするとエレボンミックスはリセットされます。

　シリアルパルス出力(負論理)端子を備えていますから、一緒のケースに赤外線送信機を組み込んで、FM送信機と切り換えて使ったりできます。またパルスチェッカをつなげばそれぞれのチャンネル・パルス幅を調整することもできます。赤外線送信モジュールITXMを使えばシリアルパルスがそのまま入力信号として使えます。

○4チャンネルFM送信機の製作

　RTX4(基板完成)かRTX4KIT(組み立てキット)とJSBSETを2組用意します。





　キットを組み立てる場合は画像を参考に部品をはんだ付けしてください。PIC12F675は画像で左上が1番ピンになります。



端子配列


　基板右側のB+とGND間にスイッチを通して電源を接続します。BM LED端子間にバッテリモニタ用のLEDを接続します。



FM送信機基板とジョイスティック基板の配線(左がスロットル用ジョイスティック)


　ch1、ch2、ch3、ch4のそれぞれの端子からジョイスティックについているボリュームのセンターに配線します。S端子は拡張用シリアルパルス出力端子で、FM送信機として組み立てる場合は使いません。

　左側の5ピンは高周波モジュールと接続するための端子で、付属の5ピンコネクタをはんだ付けします。

　ANTENNA端子からアンテナに配線します。

　+5V端子とGND端子からジョイスティックの＋/-端子に5V電源を供給します。また、送信機内に充電器を組み込む場合は、この5Vを充電器の電源として利用することができます。ただし内部の5Vレギュレータの電流供給能力が最大で100mAまでなので、充電電流は70mA程度までとなります。





　JSBOARDには右側(スロットル側)に上下がフリーに動作するジョイスティック(JS-FかJS-M)を使い、左側には上下左右ともセンターに戻るジョイスティック(JS-C)を使います。

　ジョイスティック基板は左右共用で、パーツの取り付け位置が異なります。



ジョイスティック右側(スロットル側)基板のパーツ配置


ジョイスティック左側基板のパーツ配置


　日本ではエルロンとスロットル・チャンネルが右側で、ラダーとエレベータ・チャンネルが左に配置されます。

○2チャンネルFM送信機の製作

　この場合、ジョイスティックは1個(エルロンとスロットル)で済みます。





　このように組み立てた2チャンネル送信機でも5チャンネル分を出力しているので、Micro Inventの受信機や他の受信機が使えます。



FM送信機基板に5ピンソケットをはんだ付けして


FM送信機基板を高周波モジュールにセット


　高周波モジュールのケースは外して使っても問題ありません。ただしケースをはずした高周波モジュールのシールドケースはGNDとつながっているため、他の配線とショートしないように気をつけてください。



ハニービー送信機(左)のケースに組み込んだ小型FM送信機(右)


　ハニービーの送信機ケースを利用してFM送信機と赤外線送信機を組み込み、その後右ジョイスティック下の長方形の穴を利用して切り換え式の充電器LPC10150を組み込みました。

○赤外線送信機をFM送信機と一緒に組み込む場合





　FM送信機と赤外線送信機を一緒に組み込む場合は高周波モジュールへの電源と赤外線送信モジュールへの電源を切り替えられるようにしなければなりません。

　そのためには画像のパターン部をカットして、スイッチを介して電源電圧を切り替えられるように配線します。　

○充電器を組み込む

　送信機基板に載っている5Vレギュレータに70mA程度の余裕があるので、LPC30やLPC10150充電器を送信機に組み込むことが可能です。その場合基板の余っている+5V端子とGND端子から充電器に電源を供給してください。

　送信機の電源がONの状態で受信機用のリチウムポリマ電池が充電できます。赤外線も、FMも使わずに充電だけする場合はどちらにも電圧を供給しないように工夫してください。

　私は3ピンソケットにジャンパーピンを使ってFMと赤外線を切り換えていますが、ジャンパーピンをはずせばどちらも出力が停止して、電源スイッチON状態で充電だけできるようにしています。中点OFFの3Pスイッチを使ってもよいでしょう。

○FM送信機のアンテナについて

　アンテナはエアロウイングスの送信機についているアンテナを流用しました。縮めた状態で約13cmの長さです。その状態でバレーコート1面の体育館で(Micro Inventの受信機を使用)全く問題なくコントロールできました。

　ロッドアンテナがない場合はケーブルをアンテナ代わりに使うことも可能です。

○送信機の消費電流について

　350mAhのリチウムポリマ電池2セルを送信機の電源に使用して約70mAの消費電流です。単純に5時間近く使える計算になりますが、充電器を使う場合はそのあたりを考慮する必要があります。

　赤外線送信機を組み込んだ場合の消費電流は、どの程度の赤外線出力設定で使うかによって変わってきます。電源に電流計を入れるなどして確認してください。

○その他

　FM送信機、赤外線送信機、充電器の動作中のすべてでバッテリモニタが機能します。バッテリモニタLEDにはできるだけ高輝度のものを使いましょう。

　小型FM送信機の開発過程を記したブログが参考になるかもしれません。それでもなお不明な点はこの記事にコメントしてください。