DIY sukeldatav ROV: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Kui raske see võib olla? Selgub, et sukeldatava ROV -i tegemisel oli mitmeid väljakutseid. Aga see oli lõbus projekt ja ma arvan, et see oli üsna edukas. Minu eesmärk oli, et see ei maksaks varandust, oleks lihtne sõita ja mul oleks kaamera, mis näitaks, mida ta vee all näeb. Mulle ei meeldinud mõte, et juhi juhtseadiste küljes rippus traat, ja mul on juba mitmesuguseid raadiojuhtimise saatjaid, nii et selles suunas ma läksin, saatja ja juhtkast eraldi. Minu kasutataval 6 -kanalilisel saatjal kasutatakse paremat pulka edasi/tagasi ja vasakule/paremale. Vasak kepp on üles/alla ja keerake päripäeva/CCW. See on sama seadistus, mida kasutatakse nelikopteritel jne.

Vaatasin Internetist ja nägin mõnda kallit ROV -i ja nägin mõnda neist, millel oli "vektoriga tõukejõud". See tähendab, et külgmised tõukurid on paigaldatud 45 -kraadise nurga alla ja ühendavad oma jõud, et liigutada ROV -i mis tahes suunas. Olin juba ehitanud mecanumi rattakulguri ja arvasin, et sealne matemaatika kehtib. (Viide Mecanumi rataste juhtimine suunaga robotid). Sukeldumiseks ja pinnakatteks kasutatakse eraldi tõukejõudu. Ja "vektoriseeritud tõukejõud" kõlab lahedalt.

Sõitmise hõlbustamiseks soovisin sügavuse hoidmist ja suuna hoidmist. Nii ei pea juht üldse vasakut keppi liigutama, välja arvatud sukeldumine/pinnale minek või uuele suunale pööramine. Selgus, et see oli ka natuke väljakutse.

See juhend ei ole mõeldud juhiste kogumina selle tegemiseks ise. Eesmärk on pakkuda rohkem ressurssi, millest keegi võiks ammutada, kui ta kavatseb ehitada oma sukeldatava ROV -i.

Samm: raam

See oli lihtne valik. Vaadates, mida teised inimesed olid teinud, lükkas mind 1/2 tolli PVC toru suunas. See on odav ja sellega on lihtne töötada. Mõtlesin välja üldise disaini, mis mahutaks külgmised ja üles/alla tõukurid. Varsti pärast kokkupanekut pritsisin selle kollaseks. Oh jah, nüüd on see allveelaev! Puurisin toru üla- ja alaossa auke, et see saaks üle ujutada. Kraami kinnitamiseks koputasin niidid PVC -sse ja kasutasin 4 40 roostevaba kruvi. Ma kasutasin neid palju.

Hilisemal etapil on näidatud liugurid, mida hoiavad altpoolt eemal 3D -prinditud püstikud. Selle valmistamiseks oli vaja püstikuid, et saaks aku eemaldada ja asendada. 3D printisin salve aku hoidmiseks. Aku on salve kinnitatud takjapaelaga. Kuivat toru hoitakse ka raamil takjapaeltega.

2. samm: kuiv toru

Esimene pilt on ujuvuse test. Teisel pildil püütakse näidata, kuidas tõukejõu juhtmed juhitakse potti kuulide pistikutesse. Kolmas pilt on enam -vähem sama pluss täiendav löök sügavusmõõturi ja selle juhtmete jaoks. Neljas pilt näitab kuiva toru lahti tõmbamist.

Ujuvus

Kuivtoru sisaldab elektroonikat ja tagab suurema osa positiivsest ujuvusest. Ideaal on väike positiivne ujuvus, nii et kui asjad lähevad valesti, hõljub ROV lõpuks pinnale. See võttis natuke katset ja viga. Siin ujukatse ajal näidatud kokkupanek võttis selle uputamiseks mitu naela jõudu. See tõi kaasa lihtsa otsuse paigaldada aku pardale (erinevalt sellest, et toide üle lõksu tuleb). See tõi kaasa ka toru pikkuse lõikamise. Selgub, et 4 -tolline toru annab umbes 1/4 naela ujuvust tolli pikkuse kohta (ma tegin üks kord matemaatikat, kuid see on oletus). Lõpuks panin ka PVC "libisemised" põhja. Neil on kruvidega otsad, kuhu ma ujuvuse peenhäälestamiseks pliidipildi panin.

Veekindel tihend

Kui otsustasin õmbluste ja aukude tihendamiseks kasutada epoksüvaiku ning kasutasin neopreenist rummuvabasid pistikuid, oli ROV usaldusväärselt veekindel. Vaevlesin mõnda aega "veekindlate" Etherneti pistikutega, kuid lõpuks loobusin nendest ja puurisin lihtsalt väikese augu, juhtisin traadi sisse ja "potistasin" auku epoksüga. Pärast rummuta konnektorite pingutamist oli nende eemaldamine keeruline. Avastasin, et väike määrimine valget rasva pani Dry Tube'i palju kergemini lahti ja kokku suruma.

Akrüülkupli paigaldamiseks nikerdasin 4 -tollise ABS -korgi sisse augu, jättes kupli serva vastu serva. Esialgu proovisin kuuma liimi, kuid see lekkis kohe ja läksin epoksüpinnale.

Sees

Kogu sisemine elektroonika on paigaldatud 1/16 tolli alumiiniumlehele (koos tõketega). See on veidi alla 4 tolli lai ja pikendab toru pikkust. Jah, ma tean, et see juhib elektrit, kuid juhib ka soojust.

Juhtmed tulevad läbi

Tagumine 4 -tolline ABS -kate sai sellesse puuritud 2 -tollise augu ja liimitud 2 -tollise ABS -naissoost adapteri. 2 -tollise pistiku külge puuriti auk, et Etherneti traat läbi tuleks ja potti panna. Väike tükk 3 -tollist Liimitud ABS tegi ka väikese ringi ala "potitamiseks".

Puurisin palju auke (2 iga tõukejõu kohta), kuid soovin, et oleksin teinud rohkem. Igasse auku pisteti sisse (jootekolbilt kuum) naissoost kuuli pistik. Tõukejõu juhtmed ja akujuhtmed said isaste kuulide pistikud joodetud.

Lõpuks lisasin väikese ABS -muhvi, et anda mulle koht, kus sügavusmõõturi traat läbi tuleb ja potti pannakse. See muutus segasemaks, kui oleksin soovinud ja proovisin juhtmeid korraldada väikese hoidjaga, millel on pilud.

3. samm: DIY tõukurid

Sain veebist palju ideid ja otsustasin minna pilsipumba padrunitega. Nad on suhteliselt odavad (umbes $ 20+) ja neil on umbes õige pöördemoment ja kiirus. Üles/alla tõukejõudude jaoks kasutasin kahte 500 gallonit tunnis padrunit ja külgtõukurite jaoks nelja 1000 GPH padrunit. Need olid Johnson Pump Cartridges ja ma sain need Amazoni kaudu.

Ma trükkisin tõukejõu korpused, kasutades Thingaverse'i, ROV Bilge Pump Thruster Mount disaini. Trükkisin ka 3D -propellereid, jällegi Thingaverse'i, ROV Bilge Pump Thruster Propelleri disainiga. Nad võtsid veidi kohanemist, kuid töötasid päris hästi.

4. samm: lõastamine

Kasutasin 50 jala pikkust Cat 6 Etherneti kaablit. Ma lükkasin selle 50 jalga polüpropüleenköie sisse. Kasutasin kaabli külge teibitud pastapliiatsi otsa ja surusin selle umbes köiest läbi umbes tund. Tüütu, aga töötas. Tross pakub kaitset, tõmbetugevust ja positiivset ujuvust. Kombinatsioon vajub endiselt, kuid mitte nii halvasti kui Etherneti kaabel iseenesest.

Kasutatakse kolme neljast kaablipaarist.

• Kaamera Videosignaal ja maandus - Arduino OSD kilp juhtkarbis
• ArduinoMega PPM signaal ja maandus <---- RC vastuvõtja juhtkastis
• ArduinoMega telemeetria signaal RS485 - vastav RS485 Arduino Uno juhtkastis

Teise Instructabeli kaasautori kommentaaride põhjal mõistsin, et lõnga järvepõhjal lohistamine poleks hea. Ujula testis polnud see probleem. Niisiis printisin 3D hunniku klambreid, kasutades PLA-d ja paksemaid seinu kui tavaliselt. Ülaloleval pildil on näidatud köiele paigaldatud ujukid, mis on rühmitatud ROV -i lähemale, kuid on keskmiselt umbes 18 tolli kaugusel. Jällegi teise kaasautori kommentaaride järgi panin ujukid kinnitusklambriga seotud võrkkotti, et näha, kas mul on sellest piisavalt.

Samm: pardaelektroonika

Esimesel pildil on kaamera ja kompass. Teine pilt näitab, mis juhtub, kui lisate asju pidevalt. Kolmandal pildil on alumiiniumplaatidega alternatiivsete jahutusradiaatoritena paigaldatud mootoripuldid.

Kuiv

• Kaamera - mikro 120 kraadi 600TVL FPV nukk

  Paigaldatud 3D trükitud hoidikule, mis ulatub selle kupli sisse

• Kallutatud kompenseeritud kompass - CMPS12

  • Sisseehitatud güroskoop- ja kiirendusmõõturi näidud, mis on automaatselt integreeritud magnetomeetri näitudega kompassi lugemiseks, jäävad ROV-i ümberringi korrektseks
  • Kompass annab ka temperatuuri näidu

• Mootorijuhid - Ebay - BTS7960B x 5

  • Ruumi säästmiseks tuli eemaldada suured jahutusradiaatorid
  • Paigaldatud soojusülekande määrdega ¼”alumiiniumplaatidele
  • Alumiiniumplaadid, mis on paigaldatud otse alumiiniumist elektroonikariiuli mõlemale küljele
  • Kogemused näitavad, et juhid töötavad hästi läbilaskevõimega, nii et kuumus pole probleem
• Arduino Mega
• RS485 moodul seeria telemeetria signaali tugevdamiseks

• Vooluandur Toite moodul

  • Annab elektroonikale kuni 3A 5v võimsust
  • Mõõdab voolutugevust kuni 90 A kuni 12 V mootorijuhtideni
  • Mõõdab aku pinget
• Relee (5v) 12v tulede kasutamiseks

Märg

• Rõhu (sügavuse) andurimoodul-Amazon-MS5540-CM

  Annab ka vee temperatuuri näidu

• 10 A/tunnine 12 -voldine AGM -aku

Mul oli mure, et paljud elektrilised kontaktid olid veega kokku puutunud. Sain teada, et magevees ei ole probleemi tekitamiseks piisavalt juhtivust (lühis jms), et vool kulgeb "kõige väiksema takistuse teed" (sõna otseses mõttes). Ma pole kindel, kuidas see kõik merevees hakkama saaks.

Juhtmestiku ülevaade (vt SubDoc.txt)

6. toiming: tarkvara käivitamine

Esimene video näitab, et Depth Hold töötab päris hästi.

Teine video on Heading Hold funktsiooni test.

Pseudokood

Arduino Mega juhib visandit, mis täidab järgmist loogikat:

1. Saab PPM RC signaali lõastamise kaudu

   1. Andmete tihvtivahetuse katkestus arvutab üksikute kanalite PWM -väärtused ja hoiab neid ajakohasena
   2. Kasutab müra väärtuste vältimiseks keskmist filtrit
   3. PWM väärtused, mis on määratud vasakule/paremale, Fwd/Back, Up/Down, CW/CCW ja muud ctls.
2. Saab vee sügavuse
3. Loogika, mis võimaldab CW või CCW keerdumisel lõpetada

4. Vaatab juhi juhtelemente

   1. Kasutab külgmised tõukejõudude tugevuse ja nurga (vektor) arvutamiseks nuppe Fwd/Back ja Left/Right.
   2. Kontrollige relva/desarmeerimist
   3. Kasutab CW/CCW keerdkomponendi arvutamiseks või
   4. Loeb kompassi, et näha, kas pealkirjas on viga, ja arvutab parandava keerdumiskomponendi
   5. Kasutab tugevust, nurka ja väändetegureid, et arvutada iga nelja tõukejõu võimsus ja suund
   6. Kasutab üles/alla tõukejõu üles/alla käivitamiseks (kaks tõukurit ühel kontrolleril) või
   7. Loeb sügavusmõõturit, et näha, kas sügavusel pole viga, ja käivitab üles/alla tõukejõud parandamiseks
5. Loeb võimsusandmeid
6. Loeb temperatuuri andmeid sügavusmõõturilt (vee temperatuur) ja kompassilt (sisetemperatuur)

7. Saadab perioodiliselt telemeetriaandmeid Serial1

   Sügavus, suund, veetemperatuur, kuivtoru temperatuur, aku pinge, võimendid, käe olek, tulede olek, südamelöögid

8. Vaatab valgusjuhtimise PWM -signaali ja lülitab valguse sisse/välja relee kaudu.

Vektoritud tõukurid

Külgjõudude juhtimise võlu on ülaltoodud punktides 4.1, 4.3 ja 4.5. Selle jätkamiseks vaadake koodi Arduino vahekaardilt pealkirjaga runThrusters funktsioonid getTransVectors () ja runVectThrusters (). Nutikat matemaatikat kopeeriti erinevatest allikatest, peamiselt nendest, mis tegelesid mecanumi rattaga.

7. samm: ujuv juhtimisjaam (värskendatud)

6 kanaliga RC saatja

Juhtkast

Algne juhtimiskast (vana sigarikarp), mis hoidis elektroonikat mitte alamjaamas, on asendatud ujuva juhtimisjaamaga.

Ujuv juhtimisjaam

Hakkasin muretsema, et mu viiekümne jalaga kinnitus ei ole piisavalt pikk, et kuhugi jõuda. Kui ma seisan dokil, siis võetakse suur osa lõast lihtsalt järve välja minnes ja sukeldumiseks ei jää üle. Kuna mul oli raadiolink juhtplokile juba olemas, sain aru ujuvast veekindlast juhtkastist.

Nii et ma lõpetasin vana sigarikarbi ja panin juhtkarbi elektroonika kitsale vineeritükile. Vineer libiseb 3 -tollise plastkannu 3 -tollise suhu. Juhtkastist tulnud teleekraan tuli asendada videosaatjaga. Ja RC -saatjal (ainus osa veel kaldal) on nüüd tahvelarvuti, mille peale on paigaldatud videovastuvõtja. Tahvelarvuti saab soovi korral salvestada kuvatavat videot.

Kannu kaanel on toitelüliti ja voltmeeter, kinnitusdetail, RC -vurr -antennid ja kummist pungilik video saatja antenn. Kui ROV järve välja tõmbab, ei tahtnud ma, et see kallutaks juhtkannu liiga kaugele, nii et ma paigaldasin rõnga põhja lähedale, kuhu lõng juhitakse ja kuhu kinnitatakse joon. Panin ka kannu põhja ballastina umbes 2 tolli betooni, nii et see hõljub püsti.

Ujuv juhtimisjaam sisaldab järgmist elektroonikat:

• RC -vastuvõtja - PPM -väljundiga
• Arduino Uno
• OSD kilp - Amazon
• RS485 moodul seeria telemeetria signaali tugevdamiseks
• Video saatja
• Voltmõõtur 3 -sekundilise Lipo aku tervise jälgimiseks
• 2200 mah 3s Lipo aku

Ekraanikuva (OSD)

Neljakopterimaailmas lisatakse telemeetriaandmed drooni otsas olevale ekraanile FPV (First Person Video). Ma ei tahtnud enam niigi ülerahvastatud ja sassis Dry Tube'i kraami panna. Seega otsustasin telemeetria saata tugijaama videost eraldi ja panna info sinna ekraanile. Selle jaoks sobis suurepäraselt Amazoni OSD -kilp. Sellel on video sisend, video väljund ja Arduino raamatukogu (MAX7456.h), mis peidab kõik segadused.

SubBase tarkvara

Järgmine loogika käivitatakse visandina Arduino Uno juhtimisjaamas:

1. Loeb eelvormindatud jada-telemeetria sõnumit
2. Kirjutab sõnumi ekraaniekraani

8. samm: tulevased asjad

Lisasin juhtseadmesse mini -DVR -mooduli, et istuda OSD (ekraanikuva) ja väikese teleri vahel video salvestamiseks. Kuid ujuva juhtjaama muutmisega loodan nüüd video salvestamiseks tahvelarvutirakendusele.

Kui ma saan tõeliselt ambitsioonikaks, võin proovida haaratsit lisada. Jaotises on kasutamata raadio juhtimiskanalid ja kasutamata kaablipaar, mis otsivad tööd.

Konkursi Make it Move teine preemia