DIY zemūdens ROV: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Cik grūti tas varētu būt? Izrādās, ka iegremdējamā ROV izgatavošanai bija vairāki izaicinājumi. Bet tas bija jautrs projekts, un es domāju, ka tas bija diezgan veiksmīgs. Mans mērķis bija panākt, lai tas nemaksātu bagātību, būtu viegli vadāms un būtu kamera, kas parādītu, ko tā redz zem ūdens. Man nepatika ideja, ka vads karājas pie vadītāja vadības ierīcēm, un man jau ir dažādi radio vadības raidītāji, tāpēc es devos tādā virzienā, kad raidītājs un vadības kārba bija atsevišķi. Manā 6 kanālu raidītājā labo nūju izmanto uz priekšu/atpakaļ un pa kreisi/pa labi. Kreisā nūja ir uz augšu/uz leju un pagrieziet pulksteņrādītāja virzienā/CCW. Šī ir tā pati iestatīšana, ko izmanto četrkopētājiem utt.

Es paskatījos tiešsaistē un ieraudzīju dārgus ROV, un dažus redzēju ar "vektoru dzinējiem". Tas nozīmē, ka sānu dzinēji ir uzstādīti 45 grādu leņķī un apvieno savus spēkus, lai pārvietotu ROV jebkurā virzienā. Es jau biju uzbūvējis mecanum riteņbraucēju un domāju, ka tur tiks piemērota matemātika. (Atsauce Braukšanas Mecanum riteņi Visvirziena roboti). Niršanai un segšanai tiek izmantoti atsevišķi dzinēji. Un "vektoru dzinēji" izklausās forši.

Lai atvieglotu braukšanu, es gribēju turēt dziļumu un turēt kursu. Šādā veidā vadītājam vispār nav jāpārvieto kreisā nūja, izņemot niršanu/segšanu vai pagriešanos jaunā virzienā. Izrādās, tas bija arī neliels izaicinājums.

Šī pamācība nav paredzēta kā norādījumu kopums, kā to izdarīt pats. Mērķis ir vairāk nodrošināt resursu, no kura kāds varētu smelties, ja viņš plāno izveidot savu iegremdējamo ROV.

1. solis: rāmis

Šī bija viegla izvēle. Vērojot, ko citi cilvēki bija izdarījuši, mani pagrūda 1/2 collu PVC caurules virzienā. Tas ir lēts un ar to ir viegli strādāt. Es nācu klajā ar vispārēju dizainu, kas ietilpinātu sānu un augšup/lejup virzītājus. Drīz pēc montāžas es to izsmidzināju dzeltenā krāsā. Ak jā, tagad tā ir zemūdene! Es urbju caurumus caurules augšpusē un apakšā, lai tā varētu applūst. Materiālu piestiprināšanai es iesitu vītnes PVC un izmantoju 4 40 nerūsējošās skrūves. Es izmantoju daudz no tiem.

Vēlāk tiek parādīti slīdņi, kurus no apakšas notur 3D drukāti stāvvadi. Stāvvadi bija nepieciešami, lai to izveidotu, lai varētu izņemt un nomainīt akumulatoru. Es 3D izdrukāju paplāti akumulatora turēšanai. Akumulatoru paplātē nostiprina velcro siksna. Sausā caurule tiek turēta arī pie rāmja ar velcro siksnām.

2. solis: sausā caurule

Pirmais attēls ir peldspējas tests. Otrais attēls mēģina parādīt, kā vilces stieples tiek ievestas lodīšu savienotājos. Trešais attēls ir vairāk tāds pats, kā arī papildu trieciens podiņu dziļuma mērītājam un tā vadiem. Ceturtajā attēlā redzama sausās caurules atdalīšana.

Peldspēja

Dry Tube satur elektroniku un nodrošina lielāko daļu pozitīvās peldspējas. Ideāls ir neliels daudzums pozitīvas peldspējas, tādēļ, ja kaut kas noiet greizi, ROV galu galā uzpeldēs uz virsmas. Tas prasīja nedaudz izmēģinājumu un kļūdu. Šeit redzamā montāža peldēšanas testa laikā prasīja vairākas mārciņas spēka, lai to nogremdētu. Tas noveda pie jebkura vienkārša lēmuma uzstādīt akumulatoru uz borta (atšķirībā no strāvas padeves pār piesaisti). Tas arī noveda pie caurules sagriešanas garumā. Izrādās, 4 collu caurule nodrošina apmēram 1/4 mārciņas peldspējas uz collu garuma (es vienreiz veicu matemātiku, bet tas ir minējums). Es arī galu galā ievietoju PVC "slidkalniņus" apakšā. Viņiem ir pieskrūvēti gali, kur es ievietoju svina šāvienu, lai precīzi pielāgotu peldspēju.

Ūdensnecaurlaidīgs blīvējums

Kad es apņēmos izmantot epoksīdu, lai noslēgtu šuves un caurumus, un apņēmos izmantot savienotājus bez rumbas bez rumbas, ROV bija droši ūdensnecaurlaidīgs. Kādu laiku mocījos ar "ūdensnecaurlaidīgiem" Ethernet savienotājiem, bet galu galā es no tiem atteicos un vienkārši izurbju nelielu caurumu, ievedu vadu un "ievietoju" caurumu ar epoksīdu. Kad savienotāji bez rumbas tika pievilkti vietā, bija grūti mēģināt tos noņemt. Es atklāju, ka nedaudz smērēšanās ar baltu smērvielu ļāva sausajai caurulei atdalīties un saspiesties daudz vieglāk.

Lai uzstādītu akrila kupolu, es izgriezu caurumu 4 collu ABS vāciņā, atstājot dzegu, lai saņemtu kupola malu. Sākumā es izmēģināju karstu līmi, bet tā nekavējoties noplūda un es devos uz epoksīdu.

Iekšpusē

Visa iekšējā elektronika ir uzstādīta uz 1/16 collu alumīnija loksnes (ar atdalījumiem). Tas ir nedaudz zem 4 collas plats un pagarina caurules garumu. Jā, es zinu, ka tas vada elektrību, bet arī siltumu.

Vadi nāk cauri

Aizmugurējā 4 collu ABS vāciņā tika urbts 2 collu caurums un 2 collu ABS sieviešu adapteris. 2 collu spraudnim tika urbts caurums, lai Ethernet vads varētu iziet cauri un tikt podiņā. Neliels 3 collu gabals ABS pielīmēts arī izveidoja nelielu apļa laukumu "podiņam".

Es urbju šķita daudz caurumu (2 katram dzinējam), bet es vēlos, lai būtu izdarījis vairāk. Katrā caurumā tika ievietots sieviešu ložu savienotājs (kamēr tas bija karsts no lodāmura). Dzinēja vadi un akumulatora vadi pielodēja vīriešu ložu savienotājus.

Es galu galā pievienoju nelielu ABS triecienu, lai dotu man vietu dziļuma mērītāja vadam, lai izietu cauri un tiktu podos. Tas kļuva netīrs, nekā es gribētu, un es mēģināju sakārtot vadus ar nelielu turētāju ar spraugām.

3. solis: DIY Thrusters

Tīmeklī ieguvu daudz ideju un nolēmu doties ar šķidruma sūkņa kasetnēm. Katrs no tiem ir salīdzinoši lēts (aptuveni USD 20+), un tiem ir aptuveni atbilstošs griezes moments un ātrums. Es izmantoju divas 500 galonu stundā kasetnes augšup/lejup virzītājiem un četras 1000 GPH kasetnes sānu dzinējiem. Tās bija Džonsona sūkņa kasetnes, un es tās ieguvu caur Amazon.

Es 3D izdrukāju dzinēja korpusus, izmantojot Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount dizainu. Es arī 3D drukāju dzenskrūves, atkal ar Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller dizainu. Viņi nedaudz pielāgojās, bet strādāja diezgan labi.

4. darbība. Piesaistīšana

Es izmantoju 50 pēdu garu Cat 6 Ethernet kabeli. Es to iespiedu 50 pēdu polipropilēna virvē. Es izmantoju lodītī esošās pildspalvas galu, kas piestiprināts pie kabeļa, un apmēram stundu spiežu to cauri virvei. Garlaicīgi, bet tas strādāja. Virve nodrošina aizsardzību, vilkšanas spēku un zināmu pozitīvu peldspēju. Kombinācija joprojām nogrimst, bet ne tik slikti kā Ethernet kabelis.

Tiek izmantoti trīs no četriem kabeļu pāriem.

• Kamera Video signāls un zeme - Arduino OSD vairogs vadības blokā
• ArduinoMega PPM signāls un zemējuma <---- RC uztvērējs vadības blokā
• ArduinoMega telemetrijas signāls RS485 - atbilstošs RS485 Arduino Uno vadības blokā

Pamatojoties uz cita Instructables līdzstrādnieka komentāriem, es sapratu, ka piesaistes vilkšana uz ezera dibena nebūtu laba. Peldbaseina testā tā nebija problēma. Tāpēc es 3D izdrukāju virkni saspraužamu pludiņu, izmantojot PLA un biezākas sienas nekā parasti. Iepriekš redzamajā attēlā ir redzami pludiņi, kas izvietoti uz saites, sagrupēti tuvāk ROV, bet vidēji aptuveni 18 collu attālumā viens no otra. Atkal, ņemot vērā cita līdzstrādnieka komentārus, es ievietoju pludiņus acu maisiņā, kas piesiets pie saites saišķa, lai redzētu, vai man pietiek.

5. solis: elektronika

Pirmajā attēlā redzama kamera un kompass. Otrajā attēlā parādīts, kas notiek, ja nepārtraukti pievienojat lietas. Trešajā attēlā redzami apakšā uzstādīti motora regulatori ar alumīnija plāksnēm kā alternatīvām siltuma izlietnēm.

Žāvē

• Kamera - Mikro 120 grādu 600TVL FPV kamera

  Uzstādīts uz 3D drukāta turētāja, kas to izstiepj kupolā

• Kompensēts kompass - CMPS12

  • Iebūvētie žiroskopu un akselerometra rādījumi, kas automātiski integrēti ar magnetometra rādījumiem, lai kompasa rādījumi paliktu pareizi, jo ROV apraujas apkārt
  • Kompass nodrošina arī temperatūras nolasīšanu

• Motora draiveri - Ebay - BTS7960B x 5

  • Lai ietaupītu vietu, bija jānoņem lielas siltuma izlietnes
  • Uzmontēts ar siltuma pārneses smērvielu uz ¼”alumīnija plāksnēm
  • Alumīnija plāksnes, kas uzstādītas tieši abās alumīnija elektronikas plaukta pusēs
  • Pieredze rāda, ka autovadītāji darbojas labi, ja nav pietiekami daudz siltuma, tāpēc siltums nav problēma
• Arduino Mega
• RS485 modulis sērijveida telemetrijas signāla pastiprināšanai

• Pašreizējais sensors Barošanas modulis

  • Nodrošina līdz 3A 5V jaudu elektronikai
  • Izmēra strāvas stiprumu līdz 90A līdz 12V motoru vadītājiem
  • Mēra akumulatora spriegumu
• Relejs (5v) 12v lukturu darbināšanai

Mitrs

• Spiediena (dziļuma) sensora modulis-Amazon-MS5540-CM

  Nodrošina arī ūdens temperatūras nolasīšanu

• 10 amp/h 12 voltu AGM akumulators

Man bija bažas, ka daudzi elektriskie kontakti tika pakļauti ūdenim. Es uzzināju, ka svaigā ūdenī nav pietiekamas vadītspējas, lai radītu problēmu (īssavienojumus utt.), Ka strāva iet pa "mazākās pretestības ceļu" (burtiski). Es neesmu pārliecināts, kā tas viss izdotos jūras ūdenī.

Elektroinstalācijas izklāsts (skatiet SubDoc.txt)

6. darbība: SubRun programmatūra

Pirmajā video redzams, kā dziļuma aizturēšana darbojas diezgan labi.

Otrais video ir Heading Hold funkcijas pārbaude.

Pseidokods

Arduino Mega vada skici, kas izpilda šādu loģiku:

1. Iegūst PPM RC signālu, izmantojot piesaisti

   1. Datu tapas maiņas pārtraukums aprēķina atsevišķu kanālu PWM vērtības un atjaunina tās
   2. Izmanto vidējo filtru, lai izvairītos no trokšņa vērtībām
   3. PWM vērtības, kas piešķirtas pa kreisi/pa labi, Fwd/Back, Up/Down, CW/CCW un citiem ctls.
2. Iegūst ūdens dziļumu
3. Loģika, kas ļauj pabeigt CW vai CCW pagriezienu

4. Skatās uz vadītāja vadības ierīcēm

   1. Izmanto Fwd/atpakaļ un pa kreisi/pa labi, lai aprēķinātu stiprumu un leņķi (vektoru) braukšanas sānu dzinējiem.
   2. Ieslēgšanas/atbruņošanās pārbaudes
   3. Izmanto CW/CCW, lai aprēķinātu pagrieziena komponentu vai
   4. Nolasa kompasu, lai redzētu, vai nav kļūdas kursā, un aprēķina koriģējošo pagrieziena komponentu
   5. Izmanto spēku, leņķi un pagrieziena koeficientus, lai aprēķinātu jaudu un virzienu katram no četriem dzinējiem
   6. Izmanto uz augšu/uz leju, lai palaistu augšup/lejup dzenskrūves (divi dzinēji uz viena kontrollera) vai
   7. Nolasa dziļuma mērītāju, lai noskaidrotu, vai nav dziļuma kļūda, un palaiž augšup/lejup dzenskrūves, lai labotu
5. Nolasa jaudas datus
6. Nolasa temperatūras datus no dziļuma mērītāja (ūdens temperatūra) un kompasa (iekšējā temperatūra)

7. Periodiski nosūta telemetrijas datus uz Serial1

   Dziļums, virziens, ūdens temperatūra, sausās caurules temperatūra, akumulatora spriegums, ampēri, rokas statuss, gaismas statuss, sirdsdarbība

8. Aplūko gaismas vadības PWM signālu un ieslēdz/izslēdz gaismu, izmantojot releju.

Vektorizētie virzītāji

Maģija sānu dzinēju vadīšanai ir 4.1., 4.3. Un 4.5. Lai to paveiktu, skatiet kodu Arduino cilnē ar nosaukumu runThrusters funkcijas getTransVectors () un runVectThrusters (). Gudra matemātika tika kopēta no dažādiem avotiem, galvenokārt tiem, kas nodarbojas ar mecanum riteņu roveriem.

7. darbība: peldošā vadības stacija (atjaunināta)

6 kanālu RC raidītājs

Vadības kaste

Oriģinālā vadības kārba (vecā cigāru kaste), kurā atradās elektronika, bet ne apakšā, tika aizstāta ar peldošu vadības staciju.

Peldošā vadības stacija

Es sāku uztraukties, ka mana piecdesmit pēdu saite nav pietiekami gara, lai kaut kur nokļūtu. Ja es stāvu piestātnē, tad liela daļa saites tiks ņemta tikai izkāpjot ezerā, un niršanai nepaliks pāri. Tā kā man jau bija radio saite uz vadības bloku, man radās priekšstats par peldošu ūdensnecaurlaidīgu vadības kārbu.

Tāpēc es atteicos no vecās cigāru kastes un novietoju vadības kārbas elektroniku uz šaura saplākšņa gabala. Saplāksnis ieslīd trīs collu plastmasas krūzes 3 collu mutē. Televizora ekrāns no vadības kastes bija jāaizstāj ar video raidītāju. Un RC raidītājam (vienīgajai daļai, kas joprojām atrodas krastā) tagad ir planšetdators ar video uztvērēju, kas uzstādīts augšpusē. Planšetdators pēc izvēles var ierakstīt parādīto video.

Krūzes vākam ir barošanas slēdzis un voltmetrs, piesiešanas stiprinājums, RC ūsu antenas un gumijas pīlinga video raidītāja antena. Kad ROV ievelkas ezerā, es negribēju, lai tas pārāk tālu apgāž vadības krūzi, tāpēc es uzstādīju gredzenu netālu no apakšas, kur tiek novietota piesaiste un kur tiks piestiprināta izvilkšanas līnija. Es arī ievietoju apmēram 2 collas betona krūzes apakšā kā balastu, lai tas peldētu vertikāli.

Peldošajā vadības stacijā ir šāda elektronika:

• RC uztvērējs - ar PPM izeju
• Arduino Uno
• OSD vairogs - Amazon
• RS485 modulis sērijveida telemetrijas signāla pastiprināšanai
• Video raidītājs
• Voltu mērītājs, lai uzraudzītu 3s Lipo akumulatora stāvokli
• 2200 mah 3s Lipo akumulators

Ekrāna displejs (OSD)

Četru kopētāju pasaulē telemetrijas dati tiek pievienoti FPV (pirmās personas video) displejam drona galā. Es negribēju ielikt vairāk sīkumu jau tā pārpildītajā un nekārtīgajā Dry Tube. Tāpēc es izvēlējos nosūtīt telemetriju uz bāzes staciju atsevišķi no video un ievietot informāciju ekrānā. Tam lieliski piemērots OSD vairogs no Amazon. Tam ir video ieeja, video izeja un Arduino bibliotēka (MAX7456.h), kas slēpj jebkādu putru.

SubBase programmatūra

Šāda loģika tiek vadīta skicē uz Arduino Uno vadības stacijā:

1. Izlasa iepriekš formatētu sērijveida telemetrijas ziņojumu
2. Ieraksta ziņojumu ekrāna ekrāna vairogā

8. darbība. Nākotnes lietas

Es pievienoju mini DVR moduli vadības blokam, lai sēdētu starp OSD (ekrāna displeju) un mazo televizoru, lai ierakstītu video. Bet, mainot peldošo vadības staciju, es tagad paļaujos uz planšetdatora lietotni video ierakstīšanai.

Ja es kļūstu patiesi ambiciozs, es varu mēģināt pievienot greifers roku. Piesietā ir neizmantoti radio vadības kanāli un neizmantots kabeļu pāris, kas tikai meklē darbu.

Otrā balva konkursā Make it Move