드론의 두뇌 FC (Flight Controller)
STUDY
FC (Flight Controller)는 수신기(RX Module)에서 받은 조종 신호를 변속기(ESC : 모터의 속도를 제어해 주는 장치)로 보내주는 중간에 안정적인 비행을 위해 신호를 조종해 주는 컴퓨터입니다. 멀티콥터가 대중화할 수 있었던 가장 큰 이유 중 하나가 바로 저렴하지만 뛰어난 FC의 발달 때문이라고 해도 과언이 아닙니다.
컴퓨터가 존재하지 않던 시절에도 비행기가 있었으니 단순히 생각하면 FC 없이도 비행이 가능하지 않을까 생각할 수 있습니다. 비행기는 이미 날개에서 얻은 양력에 프로펠러의 속도와 날개의 각도 변화만으로 조종이 가능하기 때문에 FC 없이도 하늘을 나는 것이 가능할 수 있지만 프로펠러의 속도로 양력 자체를 얻는 경우는 조종사의 감각만으로는 좀처럼 조종하기가 쉽지 않습니다. 다수의 프로펠러로 양력과 방향 조정까지 생각한다면 컴퓨터의 도움 없이는 단순히 떠오르는 것만으로도 큰일입니다.
FC는 크게 다음과 같은 기능을 합니다.
- 수신기의 신호를 분석할 수 있도록 적당한 채널로 나눕니다.
- 장착된 센서에서 감지된 신호를 분석하여 멀티콥터가 안정적인 자세를 유지하도록 변속기(ESC)에 신호를 보냅니다.
- 수신기로 수신된 신호와 센서에서 수신된 정보, 두 신호를 분석하여 원하는 비행이 가능하도록 변속기(ESC)에 신호를 보냅니다.
자이로 센서(기체가 기울어진 정도를 감지하는 센서)와 가속도 센서(기체가 얼마나 빨리 기울어지는지 감지하는 센서), GPS(위성에서 발송하는 신호를 분석해서 위치를 파악하는 센서) 등에서 수신된 정보와 조종사의 수신기(RX Module)의 신호 중 어느 쪽에 더 큰 비중을 두느냐에 따라 비행 방법이 달라집니다.
지금도 수없이 많은 FC가 개발되어 출시하고 있고 RTF(Ready to Fly 구입 후 바로 비행이 가능한 모델) 멀티콥터에 적용되는 FC까지 고려하면 셀 수 없이 많은 FC가 있습니다. 대표적인 FC는 다음과 같습니다.
APM (ArduPilot Mega)
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PWM / PPM
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 외부 연결 / GPS 지원
- 처리 속도 : 8 bit / 16 MHz
- 무게 : 37g
- 가격 : $240
외부 센서 및 안정적인 GPS 기능을 지원으로 촬영용 멀티 콥터에 많이 적용됩니다. 최근 내장되어 있던 센서를 빼고 확장성이 강화되었습니다.
APM from myrcmart.com
Multiwii
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PWM / PPM
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 내장 / GPS 지원
- 처리 속도 : 8 bit / 16 MHz
- 무게 : 9.6g
- 가격 : $20
소형 기체의 FC가 초기에 개발되었을 때 닌텐도 사의 Wii의 모션 센서를 FC로 응용할 수 있다는 점에서 개발이 시작되었습니다. CC3D, Naze32, Sparky 등의 FC는 Multiwii를 기본으로 하고 있습니다. 조종사 방향 우선 조정 기능 (HeadFree), GPS 기반 위치 고정 (GPS Hold), GPS 기반 자동 복귀 기능(GPS Return to Home)을 지원합니다.
Multiwii from myrcmart.com
Naza
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PWM / PPM / S-Bus
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 외부 연결 / GPS 지원
- 무게 : 25g
- 가격 : M Lite - $170 / M V2 - $300
DJI 사의 FC로 쉬운 세팅과 높은 성능을 가지고 있습니다. 대부분의 지능형 비행을 지원하며 높은 안정성 때문에 대형 기체에 많이 사용됩니다. DJI 전용 프로그램으로 손쉽게 세팅이 가능하며 촬영용 카메라 짐벌 조작이 가능합니다.
Naza M V2 from hobbyking.comSparky
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PPM / S-Bus / DSM
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 내장 / GPS 기능 지원
- 처리 속도 : 32 bit / 168 MHz
- 무게 :
- 가격 : $60
STM32F4 칩으로 빠르고 안정적인 지능형 비행을 지원합니다. 더 많은 저장 공간을 가지고 있어 더 복잡한 자동 조종 비행(Waypoint Flight)이 가능합니다. 촬영용 짐벌 조작을 위한 별도의 커넥터를 포함하여 높은 확장성을 가지고 있습니다.
Sparky 2.0 from hobbyking.comCC3D
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PWM / PPM / S-Bus / DSM
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 지원 불가 / 한정적으로 GPS 기능 지원
- 처리 속도 : 32 bit / 72 MHz
- 무게 : 5.7g
- 가격 : $16
저렴한 가격 대비 높은 성능으로 레이싱 멀티콥터에서 가장 많이 사용되는 FC입니다. 가격 대비 높은 성능으로 레이싱 멀티콥터에서 가장 많이 사용되는 FC입니다. Cleanflight 등의 Open Source 펌웨어를 사용할 수 있습니다.
CC3D from myrcmart.comNaze32
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PWM / PPM / S-Bus
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 없음 / 한정적으로 GPS 기능 지원
- 처리 속도 : 32 bit / 72 MHz
- 무게 : 5.3g
- 가격 : Acro - $25 / Full - $53
가격 대비 높은 성능으로 기타 기능을 배제하고 나는 기능에만 중점을 두어 레이싱 멀티콥터에서 가장 많이 사용되는 FC입니다. Cleanflight 등의 Open Source 펌웨어를 사용할 수 있습니다. Full 버전은 Naze32 Acro FC에 기압 센서, 지자기 센서와 블랙박스용 메모리가 추가되어 있는 FC입니다.
Naze32 from hobbyking.comFlip32
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PWM / PPM / S-Bus
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 지원 불가 / 한정적으로 GPS 기능 지원
- 처리 속도 : 32 bit / 72 MHz
- 무게 : 5g
- 가격 : $25
Naze32와 동일한 FC로 알려져 있습니다. 수신기 및 ESC 연결 위치가 차이가 있습니다.
Flip32 from myrcmart.comKK2
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PWM / PPM
- 센서(Sensors) : 기압 센서, 지자기 센서 지원 불가 / GPS 지원 불가
- 처리 속도 : 8 bit / 16 MHz
- 무게 : 21g
- 가격 : $22
소형 기체를 위한 FC로 저렴한 가격과 간단한 세팅으로 초보자에 적합합니다. 액정과 버튼이 FC에 달려있어 별도의 입출력 장치 연결 없이 설정이 가능합니다. (PID 세팅에서 P와 I 만 설정 가능합니다.)
KK2 from hobbyking.comLUX FC
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PPM / S.BUS
- 처리 속도 : 32bit / 72 MHz
- 무게 : 6g
- 가격 : $40
레이싱 멀티 콥터용 FC로 빠른 연산 처리 능력(F3), 특히 자이로 센서의 정보를 빠르게 읽을 수 있도록 SPI bus (8kHz)를 가지고 있습니다. 내부에 5V 변압 장치가 있어 별도의 전원 공급이 필요 없는 특징이 있습니다.
LUX FC from getfpv.comKiss FC
- 수신기 연결 방법(RX Modes) : PPM / S-Bus / DSM
- 처리 속도 : 32bit / 72 MHz
- 무게 : 4.6g
- 가격 : $40
레이싱 멀티 콥터용 FC로 빠른 연산 처리 능력(F3)과 자체 소프트웨어로 미리 알려진 유명 선수의 설정을 손쉽게 적용할 수 있고 같은 제조사의 변속기 (Kiss ESC) 상태를 모니터하고 FC에서 제어하여 더욱 안정적인 비행을 할 수 있습니다.
Kiss FC from flyduino.net레이싱 멀티 콥터용 FC는 정보를 처리하는 프로세서인 STM32의 종류에 따라 F1, F3, F4로 분류하기도 합니다.
- F1 : 72 MHz 처리 속도를 가진 FC로 대표적으로는 Naze32, CC3D가 있습니다.
- F3 : 72 MHz (F1보다 더 빠른 소수점 계산 능력) 처리 속도와 추가 장치와 연결할 수 있는 UART가 추가되어 있습니다. 대표적은 FC로는 Kiss FC, LuxFC, Motolab Tornado, Seriously Pro Racing F3 등이 있습니다.
- F4 : 168 MHz 처리 속도를 가진 FC입니다. 대표적으로는 Sparky V2에 적용되지만 변속기(ESC) 등 주변 장치가 아직 충분히 지원이 되지 않아 레이싱 기체에는 아직 대중적이지 않습니다.
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