外付けレシーバーを接続してFPVドローンの操縦電波の受信感度を強化しよう - 定番レシーバー「Frsky XM+」の紹介と検証もやってみます

additional receiver
こんにちは、natsukiです。今回は、FPVドローンの基本的な改造の1つ、「外付けレシーバー」の増設による操縦電波の受信感度の向上について、説明します。最近のFPVドローンでは、FCに操縦電波の受信機であるレシーバーを内蔵することが多くみられます。ただ、内蔵レシーバーだと、どうしてもその感度には限界があります。そこで、障害物の多いところや屋外での飛行を想定する場合は、外付けでレシーバーを増設することで受信感度を向上させるとよいでしょう。もちろん、その分の重量増になり消費電力も増えるので、ドローン全体の構成を考えての判断になります。2Sバッテリー以上のドローンであれば、この程度の負担はさほど運動性に影響しないので、少しでも墜落のリスクを減らすため、知っておきたい改造です。

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1.安くて定番のFrskyプロトコルレシーバー3選

レシーバーは、当然ながら、操縦電波のプロトコルによって選びます。今回の記事では、Frskyのレシーバーに絞って解説します。理由は、安価で、かつネット上に非常に情報が多いからです。中でも、比較的定番と言えるものをいくつか紹介しておきます。なお、レシーバーは「受信」を行うだけなので、電波法には抵触しません。

超定番「Frsky XM+」

frsky xm plus
超、定番のレシーバー「Frsky XM+」。迷ったらとりあえずこれ。ネット上に膨大な情報があるので、困ったときにも安心です。「レシーバーのファームウェアをアップデートしないと受信感度(RSSI)のOSD表示ができない」なんて怖い情報も見かけますが、私が買った限り(気がつけば7つも運用)では、特に何もしなくても使えています。ただし、表示される受信感度(RSSI)値はそのままだと不正確なため、補正してやる必要があります。重要な性能面では、16チャンネルの受信に対応しています。これだけのチャンネル数があれば、ドローンの操縦としては十分でしょう。

価格は、Banggoodなどの海外通販で、おおむね1,500円前後。ちなみに、Banggoodの日本語商品ページでは「Phsky」というひどいスペリングミスが放置されていますが、もちろん「Frsky」のことです。

XM PLUS:メーカーサイト

Frsky XM+:Banggood

新たな定番になる?安くて強力な受信能力の「Radiomaster R81」

r81
昨年末より販売が開始されたレシーバー「Radiomaster R81」です。新製品なのでまだ情報の蓄積が少ないながら、各所に上がっているレビューを見ると、十分な受信距離と安定性があるようです。そして、ちょっと小さく(重要!)、安い。私も早速1つ買って入手しました。

性能面の注意点として、「Frsky XM+」が16チャンネル対応なのに対して、「Radiomaster R81」は8チャンネルです。8チャンネルということは、うち4チャンネルは操縦に使うので、その他の任意の機能は4チャンネルしかありません。普通、「アーム」「飛行モード切替」で2つは使うでしょう。私の場合だと、これに「ブザー」「フリップオーバーロール」で、使い切り。ときによって、「レートプロフィール切り替え」「OSD非表示」などを使いたい場合もあるのですが、その場合は「ブザー」「フリップオーバーロール」あたりを諦めないといけないなど、多様な機能を使いたい場合には制約があります。

価格は、今のところ、Banggoodならたびたびセール価格になり、1,000円前後。ともかく安いので、欲しいチャンネル数で「Frsky XM+」と使い分ける感じですね。

R81:メーカーサイト

RadioMaster R81:Banggood

より高度な「FrSky R-XSR」

frsky r-xsr
ACCESSというより遅延の少ない電波形式に対応していたり、テレメトリーという機能に対応していたりと、ワンランク高度なレシーバー「FrSky R-XSR」です。えーっと、私の場合、テレメトリーの勉強のために購入したんですが、難しすぎて使えていません(笑) 上級者向けってことで。英語でよければ、ネット上に、情報は比較的多くあります。価格は、Banggoodで、2,000円台半ばです。

R-XSR:メーカーサイト

FrSky R-XSR:Banggood

2.配線

frsky xm plus_diagram
配線は、「Frsky XM+」と「Radiomaster R81」は同じです。こちらを解説します。「FrSky R-XSR」は、条件によって違ってきてややこしいので省略。まずは、給電のために「5V」と「GND」を接続。それから操縦電波の入力のために「SBUS」に接続。

fc_diagram

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FC側に「SBUS」端子が無い場合は、「IR(Inverter RX)」でもいけます。または、「RC」と表記されている場合もあります。このあたりはFCによっても違うので、各FCの説明書を見てください。このとき特に「IR」端子の場合に気をつけなくてはいけないのが、相当する機能が、すでに他に使われている可能性です。例えば、「IR1」端子が空いていても、「RX1」や「TX1」、またはFCの説明書で「UART1」に対応する端子に配線が接続されていれば、その機能を他に移す必要があります。実際、VTXのコントロールを行う「スマートオーディオ」などに使われていることがよくあり、その場合、スマートオーディオの配線(「TX」端子につながれているはずです)を「TX2」端子に移すなどの作業が必要です。

heat shrink tube
配置について、レシーバーはVTXなどのようにガンガン発熱することはないので、排熱にはさほど気を使う必要はありません。ショート防止のためには、私は、熱圧縮チューブで覆っちゃってます。絶縁テープでも何でも、お好みで。

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antenna
アンテナの配置について、棒状のアンテナは、側面に指向性があります。裏を返せば、アンテナの上下方向の受信感度は悪くなります。そこで、2本のアンテナが90度の角度になるように配置するのが理想です。まあ、厳密でなくても、角度がついていればいいでしょう。

3.Betaflight設定

外付けレシーバーを接続したら、Betaflightの設定も必要です。「Frsky XM+」での設定を説明していきます。「Radiomaster R81」も同じはず。「FrSky R-XSR」はまったく異なりますが、大変なので省略。

betaflight_port

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まずは、「ポート」メニューを開き、「SUBS」や「IR」端子が対応する「UART」を設定します。「IR1」端子なら「UART1」です。「SUBS」の場合は、何番に対応しているかは、FCの説明書に書いてあると思います。対応する「UART」の「シリアル受信」を「ON」にします。

先述のように、ここがすでに別の機能で塞がっている場合もあります。実は、上の画像のドローンも、「UART1」はスマートオーディオに使われていました。そのため、スマートオーディオの端子を「TX2」につなぎ替えて、このBetaflightのポート設定も、「UART2」をスマートオーディオに再設定しています。

betaflight_setting

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次に「基本設定」メニューの「受信機」の項目を設定します。「受信機モード」は、「シリアル接続受信機(SPEKSAT、SBUS、SUMD)」を選択、「シリアル受信プロトコル」は「SBUS」を選択します。

betaflight_receiver

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さらに「受信機」メニューを開き、右上の「RSSIチャンネル」を「AUX 12」に設定します。もちろん、「OSD」メニューで受信感度を表示するように。これで、Betaflightの設定は完了です。

4.テスト

cinewhoop7 4k_hey tina whoop
では、実際の検証動画をご覧ください。検証したのは、この2機。左側はFC「CrazybeeX V2.2」を使用した自作機で、こちらは内蔵レシーバー、右側は「DIATONE Hey TINA Whoop」をベースにした機体で、こちらは「Frsky XM+」です。DIATONE Hey TINA Whoopの飛行映像がモヤッとしているのは、カメラにNDフィルターをつけているためで、飛行がガックガクなのは、実はフレームが割れてモーターが1つガタついていたからです。フレーム割れは飛行後に気づきました。

【ドローン】内蔵レシーバーと外付けレシーバーの比較

Frsky XM+のRSSI値について補足です。先述のように、Frsky XM+のRSSI値は、そのままではあてになりません。どうも、おおむね、「0~100」となるところが「50~100」で表示されてしまうようです。従って、動画内では最も遠ざかったあずまやのあたりでRSSI値が「80」くらいとなっていますが、これは実際には「60」くらいということになります。それでも、内蔵レシーバーの場合はあずまやのあたりで30台まで下がっているのと比べると、十分に優秀な値と言えます。実感としても、はじめは内蔵レシーバーだったのを、Frsky XM+に付け替えた別の機体にて、やや大きな屋内で飛ばしたときに、曲がった廊下や部屋を越えて操縦電波の届く範囲が確実に広がっていることを確認した経験はあるので、操縦電波の感度が実際に上がっているのは間違いないです。なお、私はやっていませんが、Betaflightで
set rssi_offset = -100
set rssi_scale = 200
と設定し直してやれば(値全体を「-100」オフセットして、倍率を「200%」にする)正しい表示に近くなります。

5.まとめ

はじめに触れたように、最近のFPVドローンのFCは、軽量化と構造の単純化のためにレシーバーを内蔵するものが多くなっています。が、やはり外付けレシーバとの受信感度の差は歴然です。1Sバッテリーのドローンの場合、1gでも軽くしたいところなので、特に65mmフレームサイズの場合は、外付けのレシーバーを積む余裕はなかなかありません。一方で、2Sバッテリー以上のパワーがあれば、このくらいの重量増はほとんど問題にならないレベルです。屋外で飛ばす場合は、墜落のリスクを少しでも軽減しておきたいもの。実際、私は2Sバッテリー以上のドローンのレシーバーは、すべて外付けにしています。特に、木の多いところなど、障害物のある場所で飛ばす場合には効果てきめん。

ドローンの操縦範囲の拡大と安定化については、映像電波の出力と、この操縦電波の感度向上が、基本的な事になります。おおむね、VTX出力が200mW以上で、外付けレシーバーを取り付ければ、ホビー用途としては十分な性能が得られるでしょう。外で飛ばすことを想定している機体には、構成上の余裕があるなら、是非行っておきたい改造ですね。

6.関連リンク

「法令遵守でドローン」記事一覧
Frsky XM+:Banggood
RadioMaster R81:Banggood
FrSky R-XSR:Banggood

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