배선 개요
케이블은 플라이웨이, "화장실 볼링" 및 일반적으로 열악한 비행을 비롯한 문제를 일으킬 수 있는 전자기 간섭(EMI)의 일반적인 원인입니다. 이러한 문제는 UAV에서 적절한 케이블을 사용하여 피할 수 있습니다.
드론 케이블링을 설계할 때 다음 기본 개념을 염두에 두어야 합니다.
- High-Power and signal cables should be separated as much as is practical.
- 케이블 길이는 유선 구성 요소를 쉽게 처리할 수 있도록 최대한 짧게 합니다. 와이어 장력은 충돌 착륙 시에도 가능한 기체 변형을 견딜 수 있어야 합니다. 와이어가 먼저 끊어지지 않는 것이 좋습니다.
- 초과 길이를 줄이기 위한 케이블을 말지 않는 것이 좋습니다. 가능 하면 길이를 짧게 하십시오!
- 디지털 신호는 전송 속도를 줄여 소모 에너지를 줄이고, 데이터 전송의 견고성을 높일 수 있습니다. 이는 높은 데이터 전송률이 필요하지 않는 경우에는 더 긴 케이블을 사용할 수 있음을 의미합니다.
신호 배선
신호 전송 프로토콜들은 특성이 각기 다르므로 목적에 따라 사용되는 케이블의 사양이 달라집니다.
이 항목에서는 드론 하드웨어 공급업체들의 색상 코딩과 함께 신호 프로토콜별로 케이블 연결에 대한 구체적인 지침을 제공합니다.
I2C cables
I2C 버스는 센서 연결에 널리 사용됩니다. 여러 공급업체의 케이블 색상이 다음 표에 지정되어 있습니다.
| 신호 | Pixhawk 색상 | ThunderFly 색상 | CUAV 색상 (I2C/CAN) |
|---|---|---|---|
| +5V |  빨강 | 빨강 | 빨강 |
| SCL |  검정 |  노랑 |  흰색 |
| SDA | 검정 |  녹색 | 노랑 |
| GND | 검정 | 검정 | 검정 |
Dronecode 표준은 자동 조종 장치의 SDA 및 SCL 신호에 1.5k 옴 풀업 저항을 가정합니다.
케이블 꼬기
I2C 버스 신호 혼선 및 전자기 호환성은 케이블 와이어를 적절하게 비틀면 크게 향상될 수 있습니다. 트위스트 페어는 센서 배선에 특히 중요합니다.
- 30cm 케이블 길이당 각 쌍 SCL/+5V 및 SDA/GND에 대해 10회 회전합니다.
- 케이블 길이 30cm당 두 쌍을 함께 4회 감습니다.
적절한 트위스트 페어 케이블을 사용할 때 I²C 버스는 일반적으로 서브미터 규모 기체에 적합합니다. 대형 항공기의 경우 CAN 또는 기타 차동 신호 기반 인터페이스를 사용하는 것이 일반적으로 더 안정적입니다.
:::note 이 권수/케이블 길이 권장 사항은 ThunderFly TFSLOT 속도 센서 및 TFRPM01 회전 카운터를 포함한 I2C 센서에 성공적으로 사용되었습니다. :::
풀업 저항
풀업 저항은 I2C 버스의 모든 끝 부분에 필요합니다. 이것은 신호 종료와 버스 유휴 신호 생성기의 역할을 모두 합니다.
풀업 저항의 정확한 값을 확인하기 위해 오실로스코프 측정이 필요한 경우가 있습니다. I2C 버스의 신호는 명확하고 예리한 직사각형과 같은 가장자리와 몇 볼트의 진폭을 가져야 합니다. 신호의 진폭이 낮은 경우 풀업 저항 값이 너무 낮으므로 줄여야 합니다. 반올림된 신호의 경우 풀업 저항 값이 너무 높습니다.
UAVCAN 케이블
| 신호 | Pixhawk | ThunderFly | Zubax | CUAV (I2C/CAN) |
|---|---|---|---|---|
| +5V | 빨강 | 빨강 | 빨강 | 빨강 |
| CAN_H | 검정 | 흰색 | 흰색 | 흰색 |
| CAN_L | 검정 | 노랑 | 노랑 | 노랑 |
| GND | 검정 | 검정 | 검정 | 검정 |
Cable Twisting
I2C 케이블과 같은 이유로 CAN 케이블도 꼬는 것이 좋습니다. CAN의 경우 권장되는 비틀림은 다음과 같습니다.
- 30cm 케이블 길이당 각 쌍 GND/+5V 및 CAN_L/CAN_H에 대해 10회 회전합니다.
- 케이블 길이 30cm당 두 쌍을 함께 4회 감습니다.
SPI
SPI는 더 빠른 센서와 장치를 연결하는 데 사용되는 동기식 직렬 통신 인터페이스입니다. 이 프로토콜은 일반적으로 광류 센서 또는 특수 텔레메트리 모뎀을 연결에 사용됩니다.
| 신호 | Pixhawk 색상 | ThunderFly 색상 |
|---|---|---|
| +5V | 빨강 | 빨강 |
| SCK | 검정 | 노랑 |
| MISO | 검정 |  청색 |
| MOSI | 검정 | 녹색 |
| CS! | 검정 | 흰색 |
| CS2 | 검정 | 청색 |
| GND | 검정 | 검정 |
UART
UART는 주변 장치를 자동 조종 장치에 연결하는 데 사용됩니다. 기본적으로 UART는 네트웤을 지원하지 않으므로 두 장치를 직접 연결합니다. 자동 조종 장치와 무선 모뎀을 연결하는 데 자주 사용됩니다.
CTS 및 RTS는 데이터가 TX/RX 핀에서 전송되고 있음을 나타내는 데 사용되는 신호입니다. 이 핸드셰이크 메커니즘은 데이터 전송의 신뢰성을 높입니다. CTS 및 RTS는 장치에서 사용하지 않을 때 느슨한 상태로 남아 있을 수 있습니다.
연결 케이블은 교차되지 않습니다. 따라서, 이 직선 케이블로 자동 조종 장치와 주변 장치만 연결하면 됩니다. 장치는 RX/TX 및 RTS/CTS 핀을 교환하여 내부적으로 배선을 교차하여야 합니다.
| 신호 | Pixhawk 색상 | ThunderFly 색상 |
|---|---|---|
| +5V | 빨강 | 빨강 |
| TX | 검정 | 흰색 |
| RX | 검정 | 녹색 |
| CTS | 검정 | 청색 |
| RTS | 검정 | 노랑 |
| GND | 검정 | 검정 |
UART 신호는 저주파 EMI의 일반적인 소스이므로 케이블 길이를 최대한 최소화해야 합니다. UART 케이블은 꼬임이 필요하지 않습니다.
GPS(UART) 와 안전
GPS 수신기와 자력계는 일반적으로 EMI에 매우 민감합니다. 따라서, RF 소스(고출력 케이블, ESC, 무선 모뎀 및 안테나)에서 멀리 떨어진 곳에 장착하여야 합니다. 케이블링이 잘못 설계된 경우 오동작할 수 있습니다.
| 신호 | Pixhawk 색상 | ThunderFly 색상 |
|---|---|---|
| +5V | 빨강 | 빨강 |
| TX | 검정 | 흰색 |
| RX | 검정 | 녹색 |
| SCL | 검정 | 노랑 |
| SDA | 검정 | 녹색 |
| SAFETY_SW | 검정 | 흰색 |
| SAFETY_SW_LED | 검정 | 청색 |
| +3V3 | 검정 | 빨강 |
| BUZZER | 검정 | 청색 |
| GND | 검정 | 검정 |
GPS
| 신호 | Pixhawk 색상 | ThunderFly 색상 |
|---|---|---|
| +5V | 빨강 | 빨강 |
| TX | 검정 | 흰색 |
| RX | 검정 | 녹색 |
| SCL | 검정 | 노랑 |
| SDA | 검정 | 녹색 |
| GND | 검정 | 검정 |
GPS 케이블은 UART 및 I2C 버스에 모두 연결됩니다. UART 배선은 꼬울 필요가 없으므로, 케이블의 길이는 짧을 수록 좋습니다.
아날로그 신호(전원 모듈)
| 신호 | Pixhawk 색상 | ThunderFly 색상 | CUAV 색상 |
|---|---|---|---|
| VCC | 빨강 | 빨강 | 빨강 |
| VCC | 검정 | 빨강 | 빨강 |
| CURRENT | 검정 | 흰색 | 흰색 |
| VOLTAGE | 검정 | 노랑 | 노랑 |
| GND | 검정 | 검정 | 검정 |
| GND | 검정 | 검정 | 검정 |
이 커넥터는 상대적으로 고전력 및 저전압 신호를 혼합한 예입니다. 아쉽게도 꼬임은 고전력 GND 및 VCC 전선에만 적용할 수 있습니다. 자동 조종 장치로 잡음이 많은 아날로그 신호를 송수신에는 별로 도움이 되지 않습니다.
안전
| 신호 | Pixhawk 색상 | ThunderFly 색상 |
|---|---|---|
| SAFE_VCC | 빨강 | 빨강 |
| SAFETY_SW_LED | 검정 | 청색 |
| SAFETY_SW | 검정 | 흰색 |
| BUZZER | 검정 | 청색 |
| +5V | 검정 | 빨강 |
| GND | 검정 | 검정 |
고전력 배선
고전력 배선의 경우 가장 중요한 설계 기준은 충분한 전류가 흐를 수 있는 전선 굵기입니다. 일반적인 단면적 요구 사항은 와이어 전류 8A당 1mm²의 면적입니다.
실용적이지 않지만, 양극과 음극 전선을 함께 꼬는 것이 좋습니다.
고전력 케이블의 EMI는 자력계에 상당한 영향을 미칩니다. 이러한 이유로 고전력 케이블과 항법 자력계 사이에는 거리를 두는 것이 좋습니다.
케이블 색상 코딩
대부분의 제조업체는 고압선에 빨간색을 사용하고 접지에 검정색을 사용합니다. 기타 색상은 제조사 재량입니다. Pixhawk 커넥터 표준에서는 VCC(Voltage Common Collector) 핀/케이블이 빨간색이면 됩니다.
신호 와이어의 색상은 특정 케이블을 식별하는 데 도움이 되어 드론을 더 쉽게 조립할 수 있습니다.
쉬운 케이블 식별을 위해 설계된 색상 코딩 체계는 다음 규칙을 따를 수 있습니다.
- 빨간색과 검은색은 전원용으로 예약되어 있습니다.
- 동일한 신호 유형은 동일한 색상을 가져야 합니다.
- 신호의 색상은 서로 인접한 와이어의 커넥터에서 반복되지 않습니다.
- 핀 수가 동일한 배선 하니스는 고유한 색상 순서를 가져야 합니다. 이것은 케이블 유형을 결정합니다. (매뉴얼에 사용된 사진에 특히 유용합니다.)
이러한 규칙에 따라 설계된 케이블 색상의 예는 다음과 같습니다.
| 색상 | 이름 | 선호하는 사용법 |
|---|---|---|
| 빨강 | 전원 전압 |
| 녹색 | 범용 신호 |
| 흰색 | 범용 신호 |
| 노랑 | 범용 신호 |
| 청색 | 전원 복귀, 오픈 컬렉터 제어 신호 |
| 검정 | GND, 전원 반환 접지 |
:::note 위의 규칙은 Thunderfly에서 제공하였으며 케이블 디자인에 사용됩니다.
Thunderfly 및 일부 다른 공급업체의 케이블 색상 코딩은 아래 섹션에 나와 있습니다. 핀 레이블은 자동 조종 장치 쪽의 핀 배치에 해당합니다. 모든 케이블은 직선(1:1)입니다. 크로스오버(예: UART)가 필요한 경우 장치의 내부 연결을 통해 해결하여야 합니다. :::