DIY merülő ROV: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Mennyire lehetett nehéz? Kiderült, hogy a merülő ROV készítésének számos kihívása volt. De szórakoztató projekt volt, és azt hiszem, nagyon sikeres volt. A célom az volt, hogy ne kerüljön egy vagyonba, könnyű legyen vezetni, és legyen egy fényképezőgépem, amely megmutatja, mit lát a víz alatt. Nem tetszett az ötlet, hogy egy vezeték lógjon le a vezető kezelőszerveiről, és már sokféle rádióvezérlő távadóm van, tehát ez az az irány, ahová mentem, külön az adó és a vezérlődoboz mellett. Az általam használt 6 csatornás távadón a jobb bot előre/hátra és bal/jobb. A bal bot fel/le, és forgassa az óramutató járásával megegyező irányba/jobbra/balra. Ez ugyanaz a beállítás, mint a quad-copters, stb.

Néztem az interneten, és láttam néhány drága ROV -ot, és láttam néhányat "vektoros tolóerővel". Ez azt jelenti, hogy az oldalsó tolóerők 45 fokos szögben vannak felszerelve, és egyesítik erejüket, hogy a ROV -t bármilyen irányba elmozdítsák. Már építettem egy mecanum kerékjárót, és azt hittem, hogy az ottani matek alkalmazható. (Ref. Driving Mecanum Wheels Omnidirectional Robots). A búvárkodáshoz és a felszínhez külön tolóerőt használnak. A "vektoros tolóhajtók" pedig jól hangzik.

A könnyebb vezetés érdekében mélységtartást és iránytartást szerettem volna. Így a vezetőnek egyáltalán nem kell mozgatnia a bal botot, kivéve a merülést/felszínre lépést vagy az új irányba fordulást. Kiderült, hogy ez is egy kis kihívás volt.

Ez az útmutató nem célja, hogy utasításokat tegyen saját maga számára. A cél inkább egy olyan erőforrás biztosítása, amelyből valaki meríthet, ha saját merülő ROV -ját kívánja felépíteni.

1. lépés: A keret

Ez könnyű választás volt. Látni, hogy mások mit tettek, 1/2 hüvelykes PVC cső irányába taszított. Olcsó és könnyű vele dolgozni. Kitaláltam egy általános konstrukciót, amely elférne az oldalsó és a fel/le tolóhajtóművekben. Nem sokkal az összeszerelés után sárgára szórtam. Igen, most tengeralattjáróról van szó! Furatokat fúrtam a cső tetején és alján, hogy áradjon. A cuccok rögzítéséhez meneteket csavartam a PVC -be, és 4 40 rozsdamentes csavart használtam. Sokat használtam belőlük.

Egy későbbi szakaszban olyan csúszkák láthatók, amelyeket alulról 3D nyomtatott felszállók tartanak távol. Az emelőkre szükség volt ahhoz, hogy az akkumulátort ki lehessen venni és ki lehessen cserélni. 3D -ben kinyomtattam egy tálcát az akkumulátor tartására. Az akkumulátort tépőzáras pánt rögzíti a tálcába. A száraz csövet tépőzáras pántokkal is a kerethez tartják.

2. lépés: A száraz cső

Az első kép a felhajtóerő teszt. A második kép megpróbálja bemutatni, hogyan vezetik a tolóerőt a huzalok cserepes golyós csatlakozókba. A harmadik kép inkább ugyanaz, valamint a további dudor a mélyedésmérőhöz és a vezetékekhez. A negyedik kép a száraz cső széthúzását mutatja.

Felhajtóerő

A száraz cső tartalmazza az elektronikát és biztosítja a pozitív felhajtóerő nagy részét. Az ideális egy kis pozitív felhajtóerő, így ha a dolgok rosszul alakulnak, a ROV végül a felszínre úszik. Ez némi próbát és hibát igényelt. Az úszópróba során bemutatott szerelvény több kiló erőt vett igénybe, hogy elmerüljön. Ez minden egyszerű döntéshez vezetett, hogy az akkumulátort a fedélzetre kell felszerelni (szemben a kötélre érkező árammal). Ez vezetett a cső hosszúságú vágásához is. Kiderült, hogy egy 4 hüvelykes cső körülbelül 1/4 font felhajtóerőt biztosít hüvelyk hosszában (egyszer számoltam, de ez csak találgatás). Végül PVC "csúszkákat" is tettem az aljára. Csavaros végeik vannak, ahol ólomlövést teszek a felhajtóerő finomhangolásához.

Vízálló tömítés

Miután a varratok és lyukak tömítésére epoxi-ragasztó mellett döntöttem, és a neoprén agy nélküli csatlakozók használatával, a ROV megbízhatóan vízzáró volt. Egy ideig küzdöttem a "vízálló" ethernet csatlakozókkal, de végül feladtam ezeket, és csak egy kis lyukat fúrtam, bevezettem a vezetéket, és epoxival "cserepesítettem" a lyukat. Miután az agy nélküli csatlakozókat meghúzták a helyükön, nehéz volt eltávolítani őket. Felfedeztem, hogy egy kis kenet fehér zsírtól a Dry Tube széthúzása és összenyomása sokkal könnyebb.

Az akril kupola rögzítéséhez lyukat véstem egy 4 hüvelykes ABS kupakba, amely párkányt hagyott, hogy befogadja a kupola szélét. Kezdetben forró ragasztóval próbáltam, de az azonnal kiszivárgott, és epoxihoz mentem.

Belül

Az összes belső elektronika egy 1/16 hüvelykes alumínium lapra van szerelve (leállásokkal). Alig 4 hüvelyk széles és meghosszabbítja a cső hosszát. Igen, tudom, hogy áramot vezet, de hőt is.

Vezetékek jönnek át

A hátsó 4 hüvelykes ABS kupakba egy 2 hüvelykes lyukat fúrtak, és egy 2 hüvelykes ABS adaptert ragasztottak be. Egy 2 hüvelykes dugó lyukat fúrt, hogy átjusson és cserepes legyen. Egy kis darab 3 hüvelyk Az ABS ragasztva egy kis körterületet is készített a "cserepeléshez".

Rengeteg lyukat fúrtam (2 minden tolóerőre), de bárcsak többet csináltam volna. Minden lyukba egy női golyócsatlakozót toltak (miközben forró a forrasztópáka). A tolóhajtó vezetékek és az akkumulátor vezetékei forrasztották a hüvely golyós csatlakozókat.

Végül hozzáadtam egy kis ABS dudort, hogy helyet adjak a mélységmérő huzalnak, hogy átjusson és cserepes legyen. Zavarosabb lett, mint szerettem volna, és megpróbáltam megszervezni a vezetékeket egy kis tartóval, résekkel.

3. lépés: DIY Thrusters

Sok ötletet kaptam az internetről, és úgy döntöttem, hogy a fenékvíz -szivattyú patronokkal megyek. Viszonylag olcsók (körülbelül 20 dollár), és megfelelő nyomatékkal és sebességgel rendelkeznek. Két 500 gallon/óra töltényt használtam a fel/le tolóhajtóművekhez, és négy 1000 GPH patront az oldalsó hajtóművekhez. Ezek Johnson szivattyúpatronok voltak, és az Amazonon keresztül szereztem be őket.

3D -ben kinyomtattam a tolóerők házát a Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount tervezésével. A propellereket 3D -ben is kinyomtattam, ismét a Thingaverse, a ROV Bilge Pump Thruster Propeller tervezésével. Kicsit alkalmazkodtak, de nagyon jól működtek.

4. lépés: Tether

50 láb hosszú Cat 6 Ethernet kábelt használtam. 50 láb polipropilén kötélbe nyomtam. A kábelre ragasztott golyóstoll végét használtam, és körülbelül egy órát vettem igénybe a kötélen keresztül. Fárasztó, de működött. A kötél védelmet, húzóerőt és némi pozitív felhajtóerőt biztosít. A kombináció még mindig süllyed, de nem olyan rosszul, mint az Ethernet kábel önmagában.

A négy kábelpárból hármat használnak.

• Kamera Videojel és földelés - Arduino OSD pajzs a vezérlődobozban
• ArduinoMega PPM jel és földelt <---- RC vevő a vezérlődobozban
• ArduinoMega telemetriai jel RS485 - megfelelő RS485 Arduino Uno a vezérlődobozban

Egy másik Instructables közreműködő megjegyzései alapján rájöttem, hogy nem jó, ha a kötél a tó fenekén húzódik. Az uszodatesztben nem volt gond. Így 3D-ben kinyomtattam egy csomó csíptetős úszót, PLA-t és a szokásosnál vastagabb falakat használva. A fenti képen a hevederen elhelyezett úszók láthatók, közelebb a ROV -hoz csoportosítva, de körülbelül 18 hüvelyk távolságra egymástól. Ismét a másik hozzászóló megjegyzései szerint úszókat tettem a hevederköteghez kötött hálózsákba, hogy lássam, elegem van -e.

5. lépés: A fedélzeti elektronika

Az első képen kamera és iránytű látható. A második kép azt mutatja, hogy mi történik, ha folyamatosan hozzáadsz valamit. A harmadik képen az alul szerelt motorvezérlők láthatók, alumínium födémekkel, alternatív hűtőbordákkal.

Száraz

• Kamera - Micro 120 fokos 600TVL FPV kamera

  3D nyomtatott tartóra szerelve, amely kiterjeszti a kupolába

• Dönthető kompenzált iránytű - CMPS12

  • A beépített giroszkóp és gyorsulásmérő leolvasása automatikusan integrálva van a mágnesmérő leolvasásával, így az iránytű leolvasása helyes marad, miközben a ROV megáll
  • Az iránytű hőmérséklet -leolvasást is biztosít

• Motoros illesztőprogramok - Ebay - BTS7960B x 5

  • A helytakarékosság érdekében el kellett távolítani a nagy hűtőbordákat
  • Hőátadó zsírral szerelve ¼”-os alumínium lemezekre
  • Alumínium lemezek közvetlenül az alumínium elektronikai polc mindkét oldalára felszerelve
  • A tapasztalatok azt mutatják, hogy a járművezetők jól működnek kapacitásuk alatt, így a hő nem jelent problémát
• Arduino Mega
• RS485 Modul a soros telemetriai jel erősítésére

• Áramérzékelő Tápmodul

  • 3A 5V -os áramellátást biztosít az elektronika számára
  • Méri az áramerősséget 90A -ig, 12V -os motorvezérlőkhöz
  • Az akkumulátor feszültségét méri
• Relé (5v) a 12V -os lámpák működtetéséhez

Nedves

• Nyomás (mélység) érzékelő modul-Amazon-MS5540-CM

  Vízhőmérséklet -leolvasást is biztosít

• 10 A/óra 12 voltos AGM akkumulátor

Aggódtam, hogy sok elektromos érintkező víznek van kitéve. Megtanultam, hogy édesvízben nincs elegendő vezetőképesség ahhoz, hogy problémát okozzon (rövidzárlat stb.), És hogy az áram a "legkisebb ellenállás útját" veszi át (szó szerint). Nem tudom, hogy mindez hogyan sikerülne a tengervízben.

Kábelezési vázlat (lásd SubDoc.txt)

6. lépés: SubRun szoftver

Az első videó azt mutatja, hogy a Depth Hold elég jól működik.

A második videó a Heading Hold funkció tesztje.

Pseudokód

Az Arduino Mega egy vázlatot futtat, amely a következő logikát hajtja végre:

1. PPM RC jelet kap lekötésen keresztül

   1. A tűcsere megszakítása az adatokon kiszámítja az egyes csatornák PWM értékeit és folyamatosan frissíti azokat
   2. Medián szűrőt használ a zajértékek elkerülésére
   3. PWM értékek hozzárendelve: Bal/Jobb, Fwd/Vissza, Fel/Le, CW/CCW és egyéb ctls.
2. Megkapja a víz mélységét
3. Logika, amely lehetővé teszi a CW vagy CCW csavarok befejezését

4. Nézi a vezető kezelőszerveit

   1. Fwd/Back és Bal/Jobb oldalt használ az erő és a szög (vektor) kiszámításához a meghajtó oldali tolóerőkhöz.
   2. Élesítés/hatástalanítás ellenőrzése
   3. CW/CCW -t használ a csavaró komponens kiszámításához vagy
   4. Iránytűt olvas, hogy lássa, nincs -e fejléc, és kiszámítja a korrekciós csavaró összetevőt
   5. Erőt, szöget és csavarási tényezőket használ a teljesítmény és az irány kiszámításához mind a négy hajtómű esetében
   6. Felfelé/Lefelé használja a fel/le mozgatórugók futtatásához (két tolóerő egy vezérlőn) vagy
   7. Beolvassa a mélységmérőt, hogy lássa, nincs -e mélységhiba, és fel/le nyomógombokat futtat a javításhoz
5. Olvassa be a teljesítmény adatokat
6. Hőmérsékleti adatokat olvas be a mélységmérőből (vízhőmérséklet) és az iránytűből (belső hőmérséklet)

7. Időnként telemetriai adatokat küld Serial1 -re

   Mélység, irány, vízhőmérséklet, száraz cső hőmérséklete, akkumulátor feszültsége, erősítők, kar állapot, fények állapota, szívverés

8. Nézi a fényvezérlés PWM jelét, és be-/kikapcsolja a fényt a relén keresztül.

Vektoros Thrusters

Az oldalhajtók vezérlésének varázsa a fenti 4.1., 4.3. És 4.5. Lépésekben rejlik. Ennek folytatásához nézze meg a kódot az Arduino lapon, amely a runThrusters függvények getTransVectors () és runVectThrusters () címet viseli. Az okos matematikát különböző forrásokból másolták le, elsősorban a mecanum kerékjárókkal foglalkozóktól.

7. lépés: Úszó vezérlőállomás (frissítve)

6 csatornás RC adó

Vezérlő doboz

Az eredeti vezérlődobozt (régi szivardobozt), amely elektronikát nem tartott az alállomáson, úszó vezérlőállomás váltotta fel.

Lebegő vezérlőállomás

Aggódni kezdtem, hogy az ötven lábas kötésem nem elég hosszú ahhoz, hogy bárhová is eljussak. Ha egy kikötőben állok, akkor a kötél nagy részét csak a tóba szállva veszik el, és nem marad búvárkodás. Mivel már rendelkeztem rádiókapcsolattal a vezérlődobozhoz, az úszó vízálló vezérlődoboz fogalmát kaptam.

Így elhagytam a régi szivar dobozt, és a vezérlődoboz elektronikáját egy keskeny rétegelt lemezre tettem. A rétegelt lemez belecsúszik egy 3 literes műanyag kanna 3 hüvelykes szájába. A TV -képernyőt a vezérlődobozból le kellett cserélni egy video -adóra. És az RC távadó (az egyetlen alkatrész, amely még mindig a parton van) most egy táblagépet tartalmaz, amelynek tetején videó vevő található. A táblagép opcionálisan rögzítheti a megjelenített videót.

A kanna fedelén található a főkapcsoló és a voltmérő, a rögzítőelem, az RC bajuszantennák és a gumi kacsás videó -antenna. Amikor a ROV kihúzódik a tóba, nem akartam, hogy túl messzire billentse a vezérlőkancsót, ezért egy gyűrűt szereltem fel az aljához, ahová a kötést vezetik, és ahol a lehívó vonal lesz rögzítve. A kancsó aljára körülbelül 2 hüvelyk betont is rakok ballasztként, így függőlegesen lebeg.

Az úszó vezérlőállomás a következő elektronikát tartalmazza:

• RC vevő - PPM kimenettel
• Arduino Uno
• OSD pajzs - Amazon
• RS485 Modul a soros telemetriai jel erősítésére
• Videó adó
• Voltmérő a 3s Lipo Battery állapotának ellenőrzésére
• 2200 mah 3s Lipo akkumulátor

Képernyő (OSD)

A quad-copter világban a telemetriai adatok hozzáadódnak az FPV (First Person Video) kijelzőhöz a drón végén. Nem akartam több cuccot tenni az amúgy is zsúfolt és rendetlen Dry Tube -ba. Ezért úgy döntöttem, hogy a telemetriát a videótól elkülönítve küldöm fel a bázisállomásra, és ott elhelyezem az információkat a képernyőn. Erre tökéletes volt az Amazon OSD Shieldje. Van benne videó bemenet, videó kimenet és egy Arduino könyvtár (MAX7456.h), amely elrejti a rendetlenséget.

SubBase szoftver

A következő logika fut a vázlatban egy Arduino Uno -n a vezérlőállomáson:

1. Előre formázott soros telemetria üzenetet olvas
2. Üzenetet ír a képernyőn megjelenő pajzsra

8. lépés: Jövőbeli dolgok

Hozzáadtam egy mini DVR modult a vezérlő dobozhoz, hogy az OSD (On Screen Display) és a kis TV között üljön a videó rögzítéséhez. De a Floating Control Station váltásával most a táblagépes alkalmazáson alapul a videó rögzítése.

Lehet, hogy ha nagyon ambiciózus leszek, megpróbálhatok hozzáfogni egy markolót. Vannak nem használt rádióvezérlő csatornák és egy nem használt kábelpár a hevederben, csak munkát keresve.

Második díj a Make it Move versenyben