Potopni ROV DIY: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Kako težko bi lahko bilo? Izkazalo se je, da je bilo pri izdelavi potopnega ROV več izzivov. Ampak to je bil zabaven projekt in mislim, da je bil zelo uspešen. Moj cilj je bil, da to ne bi stalo bogastva, da bi ga bilo enostavno voziti in imeti kamero, ki bi pokazala, kaj vidi pod vodo. Ni mi bila všeč zamisel, da bi žica visela z voznikovih krmilnikov, in že imam različne oddajnike za radijsko upravljanje, zato sem šel v to smer, ločen oddajnik in krmilna omarica. Na 6 -kanalnem oddajniku, ki sem ga uporabil, se desna palica uporablja za naprej/nazaj in levo/desno. Leva palica je gor/dol in zavrtite v smeri urinega kazalca/CCW. To je enaka nastavitev, ki se uporablja za štirikolesnike itd.

Pogledal sem po spletu in videl nekaj dragih ROV in videl nekaj z "vektorskimi propelerji". To pomeni, da so stranski potisniki nameščeni pod kotom 45 stopinj in združujejo svoje sile za premikanje ROV v katero koli smer. Mecanum rover sem že zgradil in mislil sem, da bo matematika veljala. (Glej Vsesmerne robote za vožnjo Mecanum Wheels). Za potapljanje in površino se uporabljajo ločeni propelerji. In "vektorski potisniki" zveni kul.

Zaradi lažje vožnje sem hotel zadržati globino in držati smer. Tako vozniku sploh ni treba premikati leve palice, razen pri potapljanju/površju ali obračanju na novo smer. Izkazalo se je, da je bil to tudi majhen izziv.

Ta navodila niso namenjena kot niz navodil, kako to storiti sami. Namen je bolj zagotoviti vir, iz katerega bi lahko nekdo črpal, če namerava zgraditi svoj potopni ROV.

1. korak: Okvir

To je bila lahka izbira. Če me je zanimalo, kaj so storili drugi, me je potisnilo v smeri 1/2 palčne PVC cevi. Je poceni in z njim je enostavno delati. Pripravil sem celostno zasnovo, ki bi ustrezala stranskim in spodnjim in spodnjim pogonom. Kmalu po montaži sem jo poškropil rumeno. Oh ja, zdaj je podmornica! Zgornji in spodnji del cevi sem izvrtal, da lahko poplavi. Za pritrditev stvari sem v PVC vtaknil niti in uporabil 4 40 vijakov iz nerjavečega jekla. Uporabil sem jih veliko.

V poznejši fazi so prikazani drsniki, ki jih 3D natisnjeni dvižni vodi držijo stran od dna. Za izdelavo so bili potrebni dvižni vodi, tako da je bilo mogoče baterijo odstraniti in zamenjati. 3D sem natisnil pladenj za držanje baterije. Baterija je v pladnju pritrjena z velcro trakom. Suho cev se na okvir pritrdi tudi z velcro trakovi.

2. korak: Suha cev

Prva slika je test vzgona. Na drugi sliki je prikazano, kako se žice potisnika vodijo v konektorje s kroglami. Tretja slika je bolj enaka plus dodatna izboklina za merilnik globine lončenja in njegove žice. Četrta slika prikazuje razstavljanje suhe cevi.

Vzgon

Dry Tube vsebuje elektroniko in zagotavlja večino pozitivnega vzgona. Ideal je majhna količina pozitivnega vzgona, zato bo, če bo šlo kaj narobe, ROV sčasoma priplaval na površje. To je trajalo malo poskusov in napak. Sestava, prikazana tukaj med preizkusom plovca, je potrebovala nekaj kilogramov sile, da se je lahko potopila. To je pripeljalo do kakršne koli enostavne odločitve o namestitvi akumulatorja na vozilu (v nasprotju z napajanjem prek priveza). Prav tako je privedlo do skrajšanja cevi po dolžini. Izkazalo se je, da 4 -palčna cev zagotavlja približno 1/4 kilograma vzgona na palec dolžine (enkrat sem izračunal, vendar je to ugibanje). Na koncu sem na dno postavil tudi PVC "drsnike". Imajo vijake na koncih, kamor vstavim svinčeno posodo za fino nastavitev vzgona.

Tesnilo za vodo

Ko sem se odločil za uporabo epoksida za tesnjenje šivov in lukenj ter se odločil za uporabo spojin brez neoprenskih pestov, je bil ROV zanesljivo vodotesen. Nekaj časa sem se mučil z "vodotesnimi" ethernetnimi priključki, vendar sem na koncu odnehal od teh in samo izvrtal majhno luknjo, popeljal žico in luknjo "potresal" z epoksidom. Ko so bili priključki brez pestov zategnjeni, jih je bilo težko odstraniti. Odkril sem, da je majhen madež bele maščobe Suho cev veliko lažje ločil in stisnil skupaj.

Za pritrditev akrilne kupole sem v 4 -palčni ABS zaporki izrezal luknjo, ki je pustila rob, da je sprejela rob kupole. Sprva sem poskusila z vročim lepilom, ki pa je takoj ušlo in sem šla na epoksi.

V notranjosti

Vsa notranja elektronika je nameščena na 1/16 palčni aluminijasti pločevini (z odmiki). Širok je manj kot 4 palce in se razteza po dolžini cevi. Ja, vem, da vodi elektriko, ampak tudi toploto.

Žice prihajajo skozi

Na zadnjem 4 -palčnem pokrovčku ABS sta izvrtani 2 -palčni luknji in prilepljen 2 -palčni ženski adapter ABS. V 2 -palčni vtič je izvrtana luknja za vstop Ethernet žice in lončenje. Majhen kos 3 " Nalepljen ABS je naredil tudi majhen krog za "lončenje".

Izvrtal sem nekaj, kar se mi je zdelo veliko lukenj (2 za vsak potisni pogon), vendar bi si želel narediti več. V vsako luknjo je vstavljen ženski konektor krogle (medtem ko je vroče iz spajkalnika). Na žice potisnika in kable akumulatorja so spajani moški konektorji krogel.

Na koncu sem dodal majhno izboklino iz ABS -a, da sem dobil prostor za žico merilnika globine, da bi prišla skozi in jo posadila. Postalo je bolj zapleteno, kot bi si želel, in poskušal sem organizirati žice z majhnim držalom z režami.

3. korak: DIY potisniki

S spleta sem dobil veliko idej in se odločil za kartuše s kalužnimi črpalkami. So relativno poceni (približno 20 USD+) in imajo približno pravo količino navora in hitrosti. Za potisne mehanizme gor/dol sem uporabil dve kartuši za 500 litrov/uro in štiri stranske potisnike za kartuše 1000 GPH. To so bile kartuše Johnson Pump in dobil sem jih prek Amazona.

Ohišja potisnega motorja sem 3d natisnila z uporabo modela Thingaverse, nosilca za potisne črpalke ROV. Prav tako sem 3d natisnil propelerje, spet z dizajnom Thingaverse, propelerja za potisne črpalke ROV. Malo so se prilagodili, vendar so delovali zelo dobro.

4. korak: Privežite

Uporabil sem 50 -metrski kabel Cat 6 Ethernet. Potisnil sem ga v 50 čevljev polipropilenske vrvi. Uporabil sem konec kemičnega svinčnika, pritrjenega na kabel, in približno eno uro sem ga potisnil skozi vrv. Dolgčas, vendar je delovalo. Vrv zagotavlja zaščito, moč pri vlečenju in nekaj pozitivnega vzgona. Kombinacija se še vedno pogrezne, vendar ne tako hudo kot kabel Ethernet sam po sebi.

Uporabljajo se trije od štirih parov kablov.

• Kamera Video signal in ozemljitev - Arduino OSD ščit v nadzorni omarici
• ArduinoMega PPM signal in ozemljitveni <---- RC sprejemnik v nadzorni omarici
• ArduinoMega telemetrijski signal RS485 - ujemanje z RS485 Arduino Uno v nadzorni omarici

Na podlagi komentarjev drugega sodelavca Instructables sem spoznal, da vlečenje priveza po jezeru ne bi bilo dobro. Na testu bazena to ni bil problem. Tako sem 3D natisnil kup plavajočih plovcev z uporabo PLA in debelejših sten kot običajno. Na zgornji sliki so prikazani plovci, nameščeni na privezi, združeni bližje ROV, vendar v povprečju približno 18 centimetrov narazen. Po pripombah drugega sodelavca sem dal plovce v mrežasto vrečko, vezano na sveženj priveza, da vidim, če imam dovolj.

5. korak: Vgrajena elektronika

Prva slika prikazuje kamero in kompas. Druga slika prikazuje, kaj se zgodi, ko dodajate stvari. Na tretji sliki so prikazani spodnji krmilniki motorja z aluminijastimi ploščami kot alternativnimi hladilniki.

Posuši

• Kamera - mikro 120 stopinj 600TVL FPV kamera

  Nameščen na 3D tiskano držalo, ki se razteza v kupolo

• Kompas s kompenzacijo nagiba - CMPS12

  • Vgrajeni odčitki žiroskopa in merilnika pospeška, ki so samodejno integrirani z odčitki magnetometra, da odčitek kompasa ostane pravilen, saj se ROV premika
  • Kompas omogoča tudi odčitavanje temperature

• Motorni gonilniki - Ebay - BTS7960B x 5

  • Velike hladilnike je bilo treba odstraniti, da se prihrani prostor
  • Maščoba za prenos toplote, nameščena na ¼”aluminijaste plošče
  • Aluminijaste plošče, nameščene neposredno na obeh straneh aluminijaste elektronske police
  • Izkušnje kažejo, da vozniki dobro delujejo, zato toplota ni problem
• Arduino Mega
• Modul RS485 za povečanje signala serijske telemetrije

• Senzor toka Napajalni modul

  • Zagotavlja do 3A 5v moči za elektroniko
  • Meri amperažo do 90A za voznike motorjev 12v
  • Meri napetost akumulatorja
• Rele (5v) za upravljanje 12v luči

Mokro

• Modul senzorja tlaka (globine)-Amazon-MS5540-CM

  Omogoča tudi odčitavanje temperature vode

• 10 Amp/Hr 12 -voltna AGM baterija

Skrbelo me je, da je veliko električnih stikov izpostavljenih vodi. Naučil sem se, da v sladki vodi ni dovolj prevodnosti, da bi povzročila težave (kratki stiki itd.), Da tok gre po "poti najmanjšega upora" (dobesedno). Nisem prepričan, kako bi se vse to odrezalo v morski vodi.

Ožičenje (glej SubDoc.txt)

6. korak: Programska oprema SubRun

Prvi videoposnetek prikazuje, da Depth Hold deluje zelo dobro.

Drugi video je preizkus funkcije zadrževanja naslova.

Psevdokoda

Arduino Mega izvaja skico, ki izvaja naslednjo logiko:

1. Prejema PPM RC signal prek priveza
   1. Pin Change Interrupt on data izračuna vrednosti PWM posameznih kanalov in jih posodablja
   2. Za preprečevanje vrednosti hrupa uporablja srednji filter
   3. Vrednosti PWM, dodeljene levi/desni, naprej/nazaj, gor/dol, CW/CCW in drugim ctls.
2. Dobi globino vode
3. Logika, ki omogoča, da se zvijanje CW ali CCW konča

4. Gleda voznikove kontrole

   1. Uporablja Fwd/nazaj in levo/desno za izračun jakosti in kota (vektor) za stranske potisne pogone.
   2. Preverjanje prisotnosti/razorožitve
   3. Uporablja CW/CCW za izračun komponente zvijanja oz
   4. Prebere kompas, da preveri, ali je prišlo do napake v smeri, in izračuna korekcijsko komponento zvijanja
   5. Uporablja faktorje moči, kota in zasuka za izračun moči in smeri vsakega od štirih potisnikov
   6. Uporablja gor/dol za zagon gor/dol potisnikov (dva potisnika na enem krmilniku) oz
   7. Prebere merilnik globine, da ugotovi, ali je prišlo do napake v globini, in zažene potisne sile gor/dol
5. Prebere podatke o napajanju
6. Prebere podatke o temperaturi iz merilnika globine (temperatura vode) in kompasa (notranja temperatura)

7. Občasno pošilja telemetrične podatke na Serial1

   Globina, smer, temperatura vode, temperatura suhe cevi, napetost baterije, amperi, stanje roke, stanje luči, utrip srca

8. Ogleda signal PWM Control Light in vklopi/izklopi luč prek releja.

Vektorski potisniki

Čarovnija za nadzor stranskih potisnikov je v zgornjih korakih 4.1, 4.3 in 4.5. Če želite to narediti, poiščite kodo na zavihku Arduino z naslovom funkcije runThrusters getTransVectors () in runVectThrusters (). Pametna matematika je bila prepisana iz različnih virov, predvsem tistih, ki se ukvarjajo z mecanum kolesarji.

7. korak: Plavajoča nadzorna postaja (posodobljeno)

6 -kanalni oddajnik RC

Nadzorna omarica

Prvotno krmilno omarico (stara škatla za cigare), v kateri elektronike ni bilo na podmornici, je zamenjala plavajoča nadzorna postaja.

Plavajoča nadzorna postaja

Začelo me je skrbeti, da moja petdesetmetrska priveza ni dovolj dolga, da bi prišla kam. Če stojim na pomolu, bo velik del priveza vzeti že pri vstopu v jezero in za potapljanje ne bo ostalo več. Ker sem že imel radijsko povezavo do nadzorne omarice, sem dobil idejo o plavajoči vodotesni nadzorni omarici.

Tako sem odpravil staro škatlo za cigare in elektroniko krmilne omarice položil na ozek kos vezanega lesa. Vezan les zdrsne v 3 -palčno ustje plastičnega vrča s tremi galonami. Televizijski zaslon iz nadzorne omarice je bilo treba zamenjati z video oddajnikom. Oddajnik RC (edini del, ki je še vedno na obali) ima zdaj tablico z video sprejemnikom na vrhu. Tablični računalnik lahko po želji posname video, ki se prikaže.

Na pokrovu vrča sta stikalo za vklop in voltmeter, pritrditev priveza, antene z daljinskim upravljalnikom in gumijasta antena za video oddajnik. Ko se ROV izvleče v jezero, nisem želel, da bi preveč nagnil kontrolni vrč, zato sem namestil obroč blizu dna, kjer je pripeta priveza in kjer bo pritrjena črta za pridobivanje. Na dno vrča sem postavil tudi približno 2 centimetra betona kot balast, tako da lebdi pokonci.

Plavajoča krmilna postaja vsebuje naslednjo elektroniko:

• RC sprejemnik - z izhodom PPM
• Arduino Uno
• OSD ščit - Amazon
• Modul RS485 za povečanje signala serijske telemetrije
• Video oddajnik
• Voltmeter za spremljanje stanja 3s Lipo baterije
• Lipo baterija 2200 mah 3s

Zaslonski prikaz (OSD)

V svetu štirikopterjev se telemetrični podatki dodajo na zaslon FPV (videoposnetek prve osebe) na koncu brezpilotnega letala. V že tako natrpano in grdo suho cev nisem hotel vstavljati več stvari. Zato sem se odločil, da bom telemetrijo poslal na bazno postajo ločeno od videa in podatke postavil na zaslon. OSD Shield iz Amazona je bil kot nalašč za to. Ima video vhod, video izhod in knjižnico Arduino (MAX7456.h), ki skrije nered.

Programska oprema SubBase

Naslednja logika je prikazana v skici na Arduino Uno na nadzorni postaji:

1. Prebere vnaprej formatirano serijsko telemetrično sporočilo
2. Zapiše sporočilo na zaslonski zaslon

8. korak: Prihodnje stvari

V nadzorno omarico sem dodal modul mini DVR, ki je nameščen med OSD (zaslonski prikaz) in majhnim televizorjem za snemanje videa. S spremembo plavajoče nadzorne postaje pa se za snemanje videoposnetkov zanašam na tablično aplikacijo.

Morda bom, če bom res ambiciozen, poskusil dodati roko za prijemanje. Neuporabljeni radijski nadzorni kanali in neuporabljen par kablov v privezu samo iščejo delo.

Druga nagrada na tekmovanju Make it Move