DIY -upotettava ROV: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Kuinka vaikeaa se voi olla? Kävi ilmi, että upotettavan ROV: n tekemisessä oli useita haasteita. Mutta se oli hauska projekti ja mielestäni se oli varsin onnistunut. Tavoitteeni oli, että se ei maksaisi omaisuuksia, että se olisi helppo ajaa ja että minulla olisi kamera, joka näyttää mitä se näkee veden alla. En pitänyt ajatuksesta, että johto roikkuisi kuljettajan ohjaimista, ja minulla on jo useita radio -ohjaimen lähettimiä, joten menin samaan suuntaan lähetin ja ohjauslaatikko erillään. Käyttämässäni 6 -kanavaisessa lähettimessä oikeaa tikkua käytetään eteen/taakse ja vasenta/oikeaa. Vasen sauva on ylös/alas ja käännä myötäpäivään/CCW. Tämä on sama asetus, jota käytetään nelikoptereissa jne.

Katsoin verkosta ja näin kalliita ROV -malleja ja näin muutamia, joissa oli "vektoriset potkurit". Tämä tarkoittaa, että sivupotkurit on asennettu 45 asteen kulmaan ja yhdistävät voimansa liikuttaakseen ROV: a mihin tahansa suuntaan. Olin jo rakentanut mecanum -pyöräkuormaajan ja luulin, että siellä oleva matematiikka pätee. (Viite Ajaminen Mecanum -pyörillä, monisuuntaiset robotit). Sukellukseen ja pinnoittamiseen käytetään erillisiä potkureita. Ja "vektoroidut potkurit" kuulostaa siistiltä.

Ajamisen helpottamiseksi halusin syvyyden ja suunnan pidon. Tällä tavalla kuljettajan ei tarvitse liikuttaa vasenta sauvaa lainkaan, paitsi sukellusta/pintaan nousua tai kääntymistä uuteen suuntaan. Kävi ilmi, että tämä oli myös pieni haaste.

Tätä ohjekirjaa ei ole tarkoitettu ohjeistukseksi sen tekemiseen itse. Tarkoituksena on tarjota resurssi, josta joku voisi hyötyä, jos hän aikoo rakentaa oman upotettavan ROV: n.

Vaihe 1: Kehys

Tämä oli helppo valinta. Haluaisin nähdä, mitä muut ihmiset olivat tehneet, työnsivät minut 1/2 tuuman PVC -putken suuntaan. Se on halpa ja helppo työskennellä. Keksin kokonaissuunnitelman, joka mahtuisi sivu- ja ylös-/alas -potkureihin. Pian kokoamisen jälkeen ruiskutin sen keltaiseksi. Ai niin, nyt se on sukellusvene! Porasin reiät letkun ylä- ja alareunaan, jotta se tulvii. Tavaran kiinnittämiseen napautin kierteitä PVC: hen ja käytin 4 40 ruostumatonta ruuvia. Käytin niitä paljon.

Myöhemmässä vaiheessa näytetään liukuja, joita 3D -painetut nousuputket pitävät poissa pohjasta. Nousuputket tarvittiin sen tekemiseksi, jotta akku voidaan poistaa ja vaihtaa. 3D -tulostin lokeron akun pitämiseksi. Akku on kiinnitetty lokeroon tarranauhalla. Kuivaputki kiinnitetään myös runkoon tarranauhoilla.

Vaihe 2: Kuiva putki

Ensimmäinen kuva on kelluvuuskoe. Toisessa kuvassa yritetään näyttää, kuinka potkurin johdot johdetaan ruukkuliittimiin. Kolmas kuva on enemmän sama ja ylimääräinen kuoppa syvyysmittarille ja sen johtimille. Neljäs kuva esittää kuivaputken irrottamista.

Kelluvuus

Dry Tube sisältää elektroniikkaa ja tarjoaa suurimman osan positiivisesta kelluvuudesta. Ihanteellinen on pieni määrä positiivista kelluvuutta, joten jos asiat menevät pieleen, ROV kelluu lopulta pintaan. Tämä kesti vähän kokeilua ja erehdystä. Tässä kellukokeen aikana esitetty kokoonpano kesti useita kiloja voimaa sen upottamiseksi. Tämä johti mihin tahansa helppoon päätökseen asentaa akku laitteeseen (toisin kuin kytkimen yli tuleva virta). Se johti myös putken leikkaamiseen. Osoittautuu, että 4 tuuman putki tarjoaa noin 1/4 kiloa kelluvuutta tuumaa kohti (tein matematiikan kerran, mutta tämä on arvaus). Päätin myös laittaa PVC "luistimet" pohjaan. Niiden päissä on ruuvit, joihin laitan lyijy -laukauksen kelluvuuden hienosäätöä varten.

Vesitiivis tiiviste

Kun päätin käyttää epoksiä saumojen ja reikien tiivistämiseen ja päätin käyttää neopreeni-napaisia liittimiä, ROV oli luotettavasti vesitiivis. Kamppailin jonkin aikaa "vedenpitävien" ethernet -liittimien kanssa, mutta lopulta luovuin näistä ja porasin vain pienen reiän, johdin langan sisään ja "ruukkasin" reiän epoksilla. Kun navaton liittimet oli kiristetty paikoilleen, niiden irrottaminen oli vaikeaa. Huomasin, että pieni määrä valkoista rasvaa teki Dry Tube -putken irtoamaan ja työntymään yhteen paljon helpommin.

Akryylikupolin asentamiseksi veistin reiän 4 tuuman ABS -korkkiin jättäen reunan vastaanottamaan kupolin reunan. Aluksi kokeilin kuumaa liimaa, mutta se vuotaa heti ja menin epoksiin.

Sisällä

Kaikki sisäelektroniikka on asennettu 1/16 tuuman alumiinilevylle (pysäytyksillä). Se on hieman alle 4 tuumaa leveä ja pidentää putken pituutta. Tiedän, että se johtaa sähköä, mutta myös lämpöä.

Johdot tulevat läpi

Takaosaan 4 "ABS -korkkiin on porattu 2 tuuman reikä ja 2" ABS -naarasadapteri liimattu sisään. 2 "-pistokkeeseen on porattu reikä, jotta Ethernet -johto pääsee läpi ja ruukataan. Pieni pala 3" Liimattu ABS teki myös pienen ympyräalueen "ruukkuille".

Porasin paljon reikiä (2 kutakin potkuria kohti), mutta toivon, että olisin tehnyt enemmän. Jokaiseen reikään työnnettiin naaraspuolinen luodinliitin (kuumana juotosraudasta). Potkurin johdot ja akkujohdot saivat urospuoliset luodin liittimet juotetuiksi.

Päädyin lisäämään pienen ABS -kuopan, jotta sain paikan syvyysmittarin langalle, joka tulee läpi ja ruukkuun. Se muuttui sotkuisemmaksi kuin olisin halunnut, ja yritin järjestää johdot pienellä pidikkeellä, jossa oli aukkoja.

Vaihe 3: DIY Thrusters

Sain paljon ideoita verkosta ja päätin käyttää pilssipumpun patruunoita. Ne ovat suhteellisen halpoja (noin 20 dollaria+) ja niillä on suunnilleen oikea määrä vääntöä ja nopeutta. Käytin kahta 500 gallonaa/tunti -patruunaa ylös/alas -potkureihin ja neljää 1000 GPH -patruunaa sivupottereihin. Nämä olivat Johnson -pumppukasetteja ja sain ne Amazonin kautta.

3D -tulostin potkurin kotelot Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount -mallin suunnittelulla. 3D -tulostin myös potkurit, jälleen Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller -mallilla. He vaativat hieman sopeutumista, mutta toimivat melko hyvin.

Vaihe 4: Yhdistä

Käytin 50 metrin pituista Cat 6 Ethernet -kaapelia. Työnsin sen 50 jalkaan polypropeeniköyttä. Käytin kuulakärkikynän päätä, joka oli teipattu kaapeliin, ja kesti noin tunnin työntää sitä köyden läpi. Tylsää, mutta se toimi. Köysi tarjoaa suojaa, vetovoimaa ja jonkin verran positiivista kelluvuutta. Yhdistelmä vajoaa edelleen, mutta ei niin pahasti kuin Ethernet -kaapeli itsessään.

Kolme neljästä kaapeliparista on käytössä.

• Kamera Videosignaali ja maa - Arduino OSD -kilpi ohjauskotelossa
• ArduinoMega PPM-signaali ja maadoitus <---- RC-vastaanotin ohjauslaatikossa
• ArduinoMega -telemetrisignaali RS485 - vastaava RS485 Arduino Uno ohjauslaatikossa

Toisen Instructables -avustajan kommenttien perusteella ymmärsin, että kytkeminen vetämällä järven pohjassa ei olisi hyvä. Uima -allastestissä se ei ollut ongelma. Joten 3D-tulostin joukon clip-on-kellukkeita käyttämällä PLA: ta ja tavallista paksumpia seiniä. Yllä olevassa kuvassa on kiinnittimessä olevat kellukkeet, ryhmitelty lähempänä ROV: a, mutta keskimäärin noin 18 tuumaa toisistaan. Toisen kirjoittajan kommenttien mukaan laitoin kellukkeet verkkopussiin, joka on sidottu kiinnitysnippuun, nähdäkseni, saanko tarpeeksi.

Vaihe 5: Sisäänrakennettu elektroniikka

Ensimmäisessä kuvassa kamera ja kompassi. Toinen kuva näyttää mitä tapahtuu, kun lisäät tavaraa jatkuvasti. Kolmas kuva esittää alapuolelle asennettuja moottorinohjaimia, joissa alumiinilaatat ovat vaihtoehtoisia jäähdytyselementtejä.

Kuiva

• Kamera - Mikro 120 asteen 600TVL FPV -kamera

  Asennettu 3D -painettuun pidikkeeseen, joka ulottaa sen kupoliin

• Kallistuskompensoitu kompassi - CMPS12

  • Sisäänrakennetut gyro- ja kiihtyvyysmittarilukemat, jotka on integroitu automaattisesti magneettimittarilukemiin kompassin lukemiseksi, pysyvät oikeina, kun ROV koputtaa
  • Kompassi tarjoaa myös lämpötilan lukemisen

• Moottoriajurit - Ebay - BTS7960B x 5

  • Suuret jäähdytyselementit oli poistettava tilan säästämiseksi
  • Asennettu lämmönsiirtorasvalla ¼”alumiinilaattoihin
  • Alumiinilevyt, jotka on asennettu suoraan alumiinielektroniikkahyllyn molemmille puolille
  • Kokemus osoittaa, että kuljettajat toimivat hyvin kapasiteetin vuoksi, joten lämpö ei ole ongelma
• Arduino Mega
• RS485 -moduuli sarjamuotoisen telemetrisignaalin vahvistamiseksi

• Virta -anturi Virtamoduuli

  • Tarjoaa jopa 3 A 5 V: n virran elektroniikalle
  • Mittaa virrankulutusta jopa 90 A asti 12 voltin moottoriajureille
  • Mittaa akun jännitteen
• Rele (5v) 12v valojen käyttämiseen

Märkä

• Paine (syvyys) -anturimoduuli-Amazon-MS5540-CM

  Tarjoaa myös veden lämpötilan lukemisen

• 10 A/h 12 voltin AGM -akku

Olin huolissani siitä, että monet sähkökoskettimet altistuivat vedelle. Opin, että makeassa vedessä johtavuus ei riitä aiheuttamaan ongelmaa (oikosulku jne.), Että virta kulkee "pienimmän vastuksen polkua" (kirjaimellisesti). En ole varma, miten tämä kaikki sujuisi merivedessä.

Johdotuksen ääriviivat (katso SubDoc.txt)

Vaihe 6: SubRun -ohjelmisto

Ensimmäinen video osoittaa, että Depth Hold toimii melko hyvin.

Toinen video on Heading Hold -ominaisuuden testi.

Pseudokoodi

Arduino Mega suorittaa luonnoksen, joka suorittaa seuraavan logiikan:

1. Hakee PPM RC -signaalin yhteyden kautta
   1. Nastanvaihdon keskeytys datassa laskee yksittäisten kanavien PWM -arvot ja pitää ne ajan tasalla
   2. Käyttää mediaani -suodatinta kohina -arvojen välttämiseksi
   3. PWM -arvot, jotka on määritetty vasemmalle/oikealle, eteen/taakse, ylös/alas, CW/CCW ja muut ctls.
2. Saa veden syvyyden
3. Logiikka sallii CW- tai CCW -kierteen päättymisen
4. Katsoo kuljettajan hallintalaitteita
   1. Laskee voiman ja kulman (vektori) ajosuuntaan/taakse ja vasemmalle/oikealle sivupotkureita varten.
   2. Kytkentä/poiskytkentä
   3. Käyttää CW/CCW laskea kierre komponentti tai
   4. Lukee kompassin nähdäkseen, onko suuntavirhe, ja laskee korjaavan kiertokomponentin
   5. Käyttää voimaa, kulmaa ja vääntötekijöitä tehon ja suunnan laskemiseen kullekin neljästä potkurista
   6. Käyttää Ylös/Alas ajaa ylös/alas potkureita (kaksi potkuria yhdessä ohjaimessa) tai
   7. Lukee syvyysmittarin nähdäkseen, onko syvyysvirhe, ja käyttää ylös/alas -potkureita korjaamaan
5. Lukee tehotietoja
6. Lukee lämpötilatiedot syvyysmittarista (veden lämpötila) ja kompassista (sisäinen lämpötila)

7. Lähettää ajoittain telemetriatietoja Serial1: een

   Syvyys, suunta, veden lämpötila, kuivaputken lämpötila, akun jännite, vahvistimet, käsivarren tila, valojen tila, syke

8. Katsoo valonohjauksen PWM -signaalia ja kytkee valon päälle/pois päältä releen kautta.

Vektoroidut potkurit

Sivupotkureiden ohjauksen taika on yllä olevissa vaiheissa 4.1, 4.3 ja 4.5. Jatkaaksesi tätä, katso koodia Arduino -välilehdeltä runThrusters -toiminnot getTransVectors () ja runVectThrusters (). Taitavaa matematiikkaa on kopioitu eri lähteistä, pääasiassa niistä, jotka käsittelevät mecanum -pyörää.

Vaihe 7: Floating Control Station (päivitetty)

6 -kanavainen RC -lähetin

Ohjausyksikkö

Alkuperäinen ohjauslaatikko (vanha sikarilaatikko), jossa oli elektroniikkaa, ei alalaitteessa, on korvattu kelluvalla ohjausasemalla.

Kelluva ohjausasema

Aloin huolestua siitä, että viidenkymmenen jalan kiinnitys ei ollut tarpeeksi pitkä päästäkseni mihinkään. Jos seison laiturilla, suuri osa köydestä otetaan vain järveen noustessa, eikä sukellusta jää jäljelle. Koska minulla oli jo radioyhteys ohjauslaatikkoon, sain käsityksen kelluvasta vedenpitävästä ohjauslaatikosta.

Joten lopetin vanhan sikarilaatikon ja asetin ohjauslaatikon elektroniikan kapealle vanerikappaleelle. Vaneri liukuu muovisen kolmen gallonan kannun 3 tuuman suuhun. Ohjauslaatikon TV -näyttö oli korvattava videolähettimellä. Ja RC -lähettimessä (ainoa osa vielä rannalla) on nyt tabletti, jossa on videovastaanotin. Taulutietokone voi halutessaan tallentaa näyttämänsä videon.

Kannun kannessa on virtakytkin ja volttimittari, kiinnityslaite, RC -viiksiantennit ja kuminen ankka videolähettimen antenni. Kun ROV vetää ulos järveen, en halunnut sen kaatavan ohjauskannua liian pitkälle, joten asensin renkaan pohjan lähelle, johon sidos johdetaan ja johon noutolinja kiinnitetään. Laitoin myös noin 2 tuumaa betonia kannun alaosaan painolastina, jotta se kelluu pystyssä.

Kelluva ohjausasema sisältää seuraavaa elektroniikkaa:

• RC -vastaanotin - PPM -ulostulolla
• Arduino Uno
• OSD Shield - Amazon
• RS485 -moduuli sarjamuotoisen telemetrisignaalin vahvistamiseksi
• Videolähetin
• Volttimittari 3 sekunnin Lipo -akun kunnon seuraamiseen
• 2200 mAh 3s Lipo -akku

Näytönäyttö (OSD)

Nelikopterimaailmassa telemetriatiedot lisätään FPV (First Person Video) -näyttöön dronin päässä. En halunnut laittaa enempää tavaraa jo täynnä olevaan ja sotkuiseen Dry Tube -putkeen. Joten päätin lähettää telemetrian tukiasemalle erillään videosta ja laittaa tiedot näytölle siellä. Amazonin OSD Shield oli täydellinen tähän. Siinä on video sisään, video ulos ja Arduino -kirjasto (MAX7456.h), joka piilottaa kaiken sotkun.

SubBase -ohjelmisto

Seuraava logiikka ajetaan luonnoksena Arduino Unossa ohjausasemalla:

1. Lukee valmiiksi muotoillun sarjamuotoisen telemetriaviestin
2. Kirjoittaa viestin ruutunäytön kilpeen

Vaihe 8: Tulevaisuus

Lisäsin mini -DVR -moduulin ohjauslaatikkoon istumaan OSD (ruutunäytön) ja pienen television väliin videon tallentamiseksi. Mutta Floating Control Stationin muutoksen myötä luotan nyt tablet -sovellukseen videon tallentamiseen.

Jos saan todella kunnianhimoisen, voin yrittää lisätä tartuntahaaraa. Sidoksessa on käyttämättömiä radio -ohjauskanavia ja käyttämätön kaapelipari, joka etsii työtä.

Toinen palkinto Make it Move -kilpailussa