Направи си сам потопяем ROV: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Колко трудно би могло да бъде? Оказва се, че имаше няколко предизвикателства за създаването на потопяем ROV. Но това беше забавен проект и мисля, че беше доста успешен. Целта ми беше да не струва цяло състояние, да се управлява лесно и да имам камера, която да показва какво вижда под водата. Не ми хареса идеята да има висящ проводник от органите за управление на шофьора и вече имам различни предаватели за радиоуправление, така че това е посоката, в която тръгнах, като предавателят и контролната кутия бяха отделени. На 6 -каналния предавател, който използвах, десният стик се използва за напред/назад и ляво/дясно. Лявата пръчка е нагоре/надолу и завъртете по часовниковата стрелка/CCW. Това е същата настройка, използвана при четирикоптери и др.

Погледнах онлайн и видях някои скъпи ROV и видях няколко с "векторирани двигатели". Това означава, че страничните тласкачи са монтирани под ъгъл от 45 градуса и обединяват силите си, за да движат ROV във всяка посока. Бях построил вече ролерен автомобил mecanum и мислех, че математиката там ще важи. (Вж. Всепосочни роботи за управление на колела Mecanum). Отделни тласкачи се използват за гмуркане и изплуване. А „векторираните двигатели“звучи готино.

За по -лесно управление, исках задържане на дълбочина и задържане на курса. По този начин шофьорът изобщо не трябва да премества лявата пръчка, освен при гмуркане/изплуване или завой на нова посока. Оказа се, че това също беше малко предизвикателство.

Тази инструкция не е предназначена като набор от указания, за да го направите сами. Намерението е повече да осигури ресурс, от който някой може да черпи, ако възнамерява да изгради свой собствен потопяем ROV.

Стъпка 1: Рамката

Това беше лесен избор. Търсейки да видя какво са направили други хора ме тласна в посока 1/2 инчова PVC тръба. Той е евтин и лесен за работа. Измислих цялостен дизайн, който да побере страничните и тласкачите нагоре/надолу. Скоро след сглобяването го напръсках в жълто. О, да, сега това е подводница! Пробих дупки в горната и долната част на тръбите, за да позволя да се наводни. За закрепване на неща врязах резби в PVC и използвах 4 40 винта от неръждаема стомана. Използвах много от тях.

На по -късен етап са показани плъзгачи, които се държат далеч от дъното от 3D отпечатани щрангове. Щранговете бяха необходими, за да могат да се извадят и сменят батерията. Отпечатах 3D тава, която да държи батерията. Батерията е закрепена в тавата с велкро лента. Сухата тръба също се придържа към рамката с велкро ленти.

Стъпка 2: Сухата тръба

Първата снимка е тестът за плаваемост. Втората снимка се опитва да покаже как проводниците на тласкащото устройство се вкарват в конектори за куршуми. Третата снимка е по -скоро същата плюс допълнителната неравност за измерване на дълбочината на засаждане и нейните проводници. Четвъртата снимка показва разглобяването на сухата тръба.

Плаваемост

Сухата тръба съдържа електрониката и осигурява по -голямата част от положителната плаваемост. Идеалът е малко количество положителна плаваемост, така че ако нещата се объркат, ROV в крайна сметка ще изплува на повърхността. Това отне малко опит и грешка. Монтажът, показан тук по време на тест за плаване, отне няколко килограма сила, за да го накара да се потопи. Това доведе до всяко лесно решение за монтиране на батерията на борда (за разлика от захранването, идващо през връзката). Това също доведе до намаляване на тръбата по дължина. Оказва се, че 4 -инчовата тръба осигурява около 1/4 килограма плаваемост на инч дължина (направих математиката веднъж, но това е предположение). В крайна сметка също сложих PVC "пързалки" на дъното. Те имат винтове на краищата, където поставям оловен изстрел за фина настройка на плаваемостта.

Водонепроницаем уплътнител

След като се спрях да използвам епоксидна смола за запечатване на шевове и дупки, и се спрях да използвам неопренови съединители без главини, ROV беше надеждно водонепроницаем. Мъчих се известно време с „водоустойчиви“Ethernet конектори, но в крайна сметка се отказах от тях и просто пробих малка дупка, вкарах проводника и „засадих“дупката с епоксидна смола. След като конекторите без концентратор бяха затегнати на място, опитите за отстраняването им бяха трудни. Открих, че малко намазване с бяла мазнина е направило Сухата тръба да се разглобява и притиска много по -лесно.

За да монтирам акрилния купол, издълбах дупка в 4 ABS капачка, оставяйки перваза, за да приема ръба на купола. Първоначално опитах с горещо лепило, но това изтече веднага и отидох на епоксидна смола.

Вътре

Цялата вътрешна електроника е монтирана върху 1/16 инчов алуминиев лист (със стойки). Той е широк малко под 4 инча и удължава дължината на тръбата. Да, знам, че провежда електричество, но също така провежда топлина.

Провеждат се кабели

На задната 4 -инчова ABS капачка има пробит 2 -инчов отвор и влепен 2 -инчов ABS женски адаптер. ABS, залепен върху, също направи малко кръгче за "засаждане".

Пробих нещо, което изглеждаше като много дупки (2 за всеки двигател), но ми се иска да бях направил повече. Във всяка дупка има вмъкнат женски конектор за куршуми (докато е горещ от поялника). Проводниците на тягата и проводниците на акумулатора са запоени със съединителите за мъжки куршуми.

В крайна сметка добавих малко ABS неравности, за да ми дам място, където проводникът на дълбокомера ще може да премине и да бъде засаден. Стана по -мека, отколкото бих искал и се опитах да организирам проводниците с малко държач с прорези в него.

Стъпка 3: Направи си сам тласкачи

Получих много идеи от мрежата и реших да отида с патрони за трюмни помпи. Те са сравнително евтини (около $ 20+) всеки и имат приблизително правилното количество въртящ момент и скорост. Използвах два патрона от 500 галона/час за двигателите нагоре/надолу и четири патрона от 1000 GPH за страничните тласкачи. Това бяха патрони на Johnson Pump и ги получих чрез Amazon.

Отпечатах 3D корпусите на тласкащото устройство, използвайки дизайн от Thingaverse, ROV трюмна помпа за мотоциклет. Също така отпечатах 3d витлата, отново с дизайн от Thingaverse, ROV калканна помпа. Те се адаптираха малко, но работеха доста добре.

Стъпка 4: Привързване

Използвах Ethernet кабел Cat 6 с дължина 50 фута. Бутнах го в 50 фута полипропиленово въже. Използвах края на химикалка, залепена върху кабела, и ми отне около час, докато я натисках през въжето. Досадно, но се получи. Въжето осигурява защита, здравина за дърпане и известна положителна плаваемост. Комбинацията все още потъва, но не толкова зле, колкото Ethernet кабела сам по себе си.

Използват се три от четирите кабелни двойки.

• Камера Видео сигнал и маса - Arduino OSD щит в контролната кутия
• ArduinoMega PPM сигнал и заземен <---- RC приемник в контролната кутия
• ArduinoMega телеметричен сигнал RS485 - съвпадащ с RS485 Arduino Uno в контролната кутия

Въз основа на коментари от друг сътрудник на Instructables, осъзнах, че влаченето на връзката по езерото не би било добре. В теста за плувен басейн това не беше проблем. Затова отпечатах 3d купчина поплавъци, използвайки PLA и по-дебели стени от обикновено. Снимката по -горе показва плувките, разположени на връзката, групирани по -близо до ROV, но средно на около 18 инча един от друг. Отново според коментарите на други сътрудници, слагам поплавъци в мрежеста торбичка, вързана към връзката на връзката, за да видя дали имам достатъчно.

Стъпка 5: Вградена електроника

Първата снимка показва камера и компас. Втората снимка показва какво се случва, когато продължавате да добавяте неща. Трета снимка показва монтирани отдолу контролери на двигателя с алуминиеви плочи като алтернативни радиатори.

Изсушете

• Камера - Micro 120 Degree 600TVL FPV камера

  Монтиран върху 3D отпечатан държач, който го разширява навън в купола

• Компенсатор за накланяне - CMPS12

  • Вградените показания на жироскоп и акселерометър, автоматично интегрирани с показанията на магнитометъра, за да отчитат компаса, остават правилни, тъй като ROV се движи наоколо
  • Компасът също осигурява отчитане на температурата

• Моторни драйвери - Ebay - BTS7960B x 5

  • Големите радиатори трябваше да бъдат премахнати, за да се спести място
  • Монтирана топлопреносна грес върху ¼”алуминиеви плочи
  • Алуминиеви плочи, монтирани директно от двете страни на рафта с алуминиева електроника
  • Опитът показва, че шофьорите работят добре с капацитет, така че топлината не е проблем
• Arduino Mega
• RS485 модул за усилване на серийния телеметричен сигнал

• Токов сензор Захранващ модул

  • Осигурява до 3А 5v мощност за електрониката
  • Измерва силата на тока до 90А при шофьори на 12v
  • Измерва напрежението на батерията
• Реле (5v) за управление на 12v светлини

Мокро

• Модул на сензора за налягане (дълбочина)-Amazon-MS5540-CM

  Също така осигурява отчитане на температурата на водата

• 10 Amp/Hr 12 -волтова AGM батерия

Имах притеснения, че много електрически контакти са били изложени на вода. Научих, че в прясна вода няма достатъчно проводимост, за да предизвика проблем (къси съединения и т.н.), че токът поема по "пътя на най -малкото съпротивление" (буквално). Не съм сигурен как би се отразило всичко това в морската вода.

Очертаване на окабеляване (вижте SubDoc.txt)

Стъпка 6: SubRun софтуер

Първото видео показва, че Depth Hold работи доста добре.

Вторият видеоклип е тест за функцията задържане на заглавие.

Псевдокод

Arduino Mega изпълнява скица, която изпълнява следната логика:

1. Получава PPM RC сигнал през връзката

   1. Прекъсване при промяна на щифта на данни изчислява стойностите на PWM на отделните канали и ги поддържа актуализирани
   2. Използва среден филтър, за да избегне стойностите на шума
   3. ШИМ стойности, присвоени на ляво/дясно, напред/назад, нагоре/надолу, CW/CCW и други ctls.
2. Получава дълбочина на водата
3. Логика, позволяваща завъртането на CW или CCW завършване

4. Преглежда контролите на водача

   1. Използва Fwd/Back и Left/Right за изчисляване на силата и ъгъла (вектор) за задвижващи странични тласкачи.
   2. Проверки за включване/изключване
   3. Използва CW/CCW за изчисляване на компонент на усукване или
   4. Чете компаса, за да види дали има грешка в заглавието и изчислява коригиращия компонент на усукване
   5. Използва силата, ъгъла и факторите на усукване, за да изчисли мощността и посоката на всеки от четирите двигатели
   6. Използва нагоре/надолу за пускане на нагоре/надолу тласкачи (две тласкачи на един контролер) или
   7. Чете измервател на дълбочина, за да види дали има грешка в дълбочината, и пуска нагоре/надолу тласкачи за коригиране
5. Чете данни за захранването
6. Чете температурни данни от дълбокомер (температура на водата) и компас (вътрешна температура)

7. Периодично изпраща телеметрични данни нагоре по Serial1

   Дълбочина, посока, температура на водата, температура на суха тръба, напрежение на батерията, ампера, състояние на ръката, състояние на светлините, сърдечен ритъм

8. Гледа ШИМ сигнал за управление на светлината и включва/изключва светлината чрез реле.

Векторирани тласкачи

Магията за управление на страничните двигатели е в стъпки 4.1, 4.3 и 4.5 по -горе. За да преследвате това, погледнете в кода в раздела Arduino, озаглавен функции runThrusters getTransVectors () и runVectThrusters (). Интелигентната математика е копирана от различни източници, предимно от тези, които се занимават с меканови колесници.

Стъпка 7: Плаваща контролна станция (актуализирана)

6 -канален RC предавател

Контролна кутия

Оригиналната контролна кутия (стара кутия за пури), която държи електрониката не на подводницата, е заменена с плаваща контролна станция.

Плаваща контролна станция

Започнах да се притеснявам, че връзката ми от петдесет фута не е достатъчно дълга, за да стигна доникъде. Ако стоя на док, тогава голяма част от връзката ще бъде взета само при излизане в езерото и няма да остане за гмуркане. Тъй като вече имах радиовръзка към контролната кутия, получих представа за плаваща водоустойчива контролна кутия.

Затова премахнах старата кутия за пури и поставих електрониката на контролната кутия върху тясно парче шперплат. Шперплатът се плъзга в 3 -инчовия отвор на пластмасова кана с три галона. Екранът на телевизора от контролната кутия трябваше да бъде заменен с видеопредавател. А RC предавателят (единствената част, която все още е на брега) сега има таблет с видео приемник, монтиран отгоре. Таблетът може по желание да записва видеото, което показва.

Капакът на каната има превключвател за захранване и волтметър, прикачване на връзки, антени за мултифункционално дистанционно управление и гумена патешка видеопредавателна антена. Когато ROV излезе в езерото, не исках да наклони прекалено много контролната кана, затова инсталирах пръстен близо до дъното, където се води връзката и където ще бъде прикрепена линия за извличане. Също така сложих около 2 инча бетон в долната част на каната като баласт, така че да плува изправено.

Плаващата станция за управление съдържа следната електроника:

• RC приемник - с PPM изход
• Arduino Uno
• OSD Shield - Amazon
• RS485 модул за усилване на серийния телеметричен сигнал
• Видео предавател
• Волтметър за наблюдение на 3s Lipo здраве на батерията
• 2200 mah 3s Lipo батерия

Екранно меню (OSD)

В света на четирикоптера, телеметричните данни се добавят към дисплея на FPV (видео от първо лице) в края на дрона. Не исках да слагам повече неща във вече претъпканата и разхвърляна Dry Tube. Затова избрах да изпратя телеметрията до базовата станция отделно от видеото и да сложа информацията на екрана там. OSD Shield от Amazon беше идеален за това. Той има видео вход, видео изход и библиотека Arduino (MAX7456.h), която скрива всяка бъркотия.

SubBase софтуер

Следната логика се изпълнява в скица на Arduino Uno в контролната станция:

1. Чете предварително форматирано серийно телеметрично съобщение
2. Пише съобщение на щита на екранния дисплей

Стъпка 8: Бъдещи неща

Добавих мини DVR модул към контролната кутия, за да седна между OSD (On Screen Display) и малкия телевизор за запис на видеото. Но с промяната на плаващата контролна станция сега разчитам на приложението за таблети за запис на видео.

Мога, ако стана наистина амбициозен, да опитам да добавя грайфер. В лентата има неизползвани канали за радиоуправление и неизползвана двойка кабели, които просто търсят работа.

Втора награда в конкурса Make it Move