DIY dompelbare ROV: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hoe moeilik kan dit wees? Dit blyk dat daar verskeie uitdagings was om 'n dompelbare ROV te maak. Maar dit was 'n prettige projek en ek dink dit was redelik suksesvol. My doel was om dit nie 'n fortuin te laat kos nie, om maklik te bestuur en om 'n kamera te hê om te wys wat dit onder water sien. Ek hou nie van die idee om 'n draad aan die bestuurder se kontroles te laat hang nie, en ek het al 'n verskeidenheid radiobeheersenders, so dit is die rigting waarin ek gegaan het, met die sender en die stuurkas apart. Op die 6 -kanaals sender wat ek gebruik het, word die regterstok gebruik vir vorentoe/agtertoe en links/regs. Die linker stok is op/af en draai met die kloksgewys/CCW. Dit is dieselfde opstelling wat gebruik word op vierwielmotors, ens.

Ek het aanlyn gekyk en 'n paar duur ROV's gesien en 'n paar met 'vectored thrusters' gesien. Dit beteken dat die systuwers onder 45 grade hoeke gemonteer is en hul kragte kombineer om die ROV in enige rigting te beweeg. Ek het al 'n mecanum -wielrover gebou en ek het gedink die wiskunde daar sou geld. (Verw. Driving Mecanum Wheels Omnidirectional Robots). Afsonderlike stuwwagens word gebruik vir duik en ondergronds. En 'vectored thrusters' klink cool.

Om dit makliker te bestuur, wou ek diepte hou en koers hou. Op hierdie manier hoef die bestuurder glad nie die linker stok te beweeg nie, behalwe om te duik/op te daag of na 'n nuwe koers te draai. Dit blyk ook dat dit 'n bietjie uitdaging was.

Hierdie instruksies is nie bedoel as 'n stel aanwysings om dit self te doen nie. Die bedoeling is meer om 'n bron te verskaf waaruit iemand kan put as hy hul eie dompelbare ROV wil bou.

Stap 1: die raam

Dit was 'n maklike keuse. Om te sien wat ander mense gedoen het, het my in die rigting van 'n 1/2 duim PVC -pyp gestoot. Dit is goedkoop en maklik om mee te werk. Ek het 'n algehele ontwerp gekry wat die sy- en op/af -stuwwagens pas. Kort na die montering het ek dit geel gespuit. O ja, nou is dit 'n duikboot! Ek het gate bo en onder in die buise geboor sodat dit kan oorstroom. Om goed vas te maak, het ek drade in die PVC vasgemaak en 4 40 vlekvrye skroewe gebruik. Ek het baie van hulle gebruik.

Op 'n later stadium word skyfies getoon wat van onder af deur 3D -gedrukte stygbande weggehou word. Die stygers was nodig om die battery te verwyder sodat die battery verwyder en vervang kon word. Ek het 'n skinkbord 3d gedruk om die battery te hou. Die battery word in die skinkbord vasgemaak met 'n klittenband. Die droë buis word ook met klittenbandjies op die raam vasgehou.

Stap 2: Die droë buis

Die eerste foto is die dryfkragstoets. Tweede foto -pogings om aan te toon hoe skroefdrade in potkogelverbindings gelei word. Die derde foto is meer dieselfde as die ekstra stamp vir diepte meter en sy drade. Vierde foto wys hoe die droë buis uitmekaar trek.

Dryfkrag

Die Dry Tube bevat elektronika en bied die meeste positiewe dryfkrag. Die ideaal is 'n klein hoeveelheid positiewe dryfkrag, so as dinge verkeerd loop, sal die ROV uiteindelik na die oppervlak dryf. Dit het 'n bietjie beproewing en fout gekos. Die samestelling wat hier tydens 'n vlottoets getoon word, het 'n paar kilogram krag geneem om dit te laat dompel. Dit het gelei tot 'n maklike besluit om die battery aan boord te monteer (in teenstelling met krag wat oor die ketting kom). Dit het ook daartoe gelei dat die buis in lengte afgesny is. Dit blyk dat 'n buis van 4 duim ongeveer 1/4 pond dryfkrag per duim lengte bied (ek het een keer die wiskunde gedoen, maar dit is 'n raaiskoot). Ek het ook uiteindelik PVC "skids" op die bodem gesit. Hulle het skroefpunte waar ek 'n loodskoot insit om die dryfvermoë te verstel.

Waterdigte seël

Toe ek eers besluit het om epoksy te gebruik om nate en gate te verseël, en ek het besluit om die verbindings sonder neopreen nawe te gebruik, was die ROV betroubaar waterdig. Ek het 'n rukkie gesukkel met 'waterdigte' ethernetverbindings, maar op die ou end het ek dit opgegee en net 'n klein gaatjie geboor, die draad ingelei en die gat met 'n epoksie gepot. Nadat die verbindings sonder hubs vasgedraai is, was dit moeilik om dit te verwyder. Ek het ontdek dat 'n bietjie wit vet die droë buis uitmekaar laat trek en baie makliker saamdruk.

Om die akrielkoepel te monteer, het ek 'n gat in 'n 4 ABS -kap gesny en 'n rand agtergelaat om die rand van die koepel te ontvang. Aanvanklik het ek warm gom probeer, maar dit het onmiddellik gelek en ek het na epoxy gegaan.

Binne

Al die elektronika aan die binnekant is gemonteer op 'n aluminiumplaat van 1/16 duim (met afstande). Dit is net minder as 4 duim breed en strek oor die lengte van die buis. Ja, ek weet dit lei elektrisiteit, maar dit lei ook hitte.

Drade wat deurkom

Die agterste 4 "ABS -dop het 'n gat van 2 duim daarin geboor en 'n 2" ABS -vroulike adapter vasgeplak. 'N 2 "-prop het 'n gat ingeboor sodat die Ethernet -draad deur die pot kan kom. ABS vasgeplak het ook 'n klein sirkelgebied gemaak vir 'potmaak'.

Ek het baie gate geboor (2 vir elke boegschroef), maar ek wens ek het meer gedoen. Elke gat het 'n vroulike kogelverbinding daarin gestoot (terwyl dit warm is van die soldeerbout). Die dryfkragdrade en batterykabels het die manlike kogelkonnekte vasgesoldeer.

Uiteindelik het ek 'n bietjie ABS -stamp bygevoeg om my 'n plek te gee waar die dieptemeter kan deurkom en in potte gepot word. Dit het morsiger geword as wat ek sou wou, en ek het probeer om die drade te organiseer met 'n klein houer met gleuwe daarin.

Stap 3: DIY Thrusters

Ek het baie idees van die internet gekry en besluit om met lenspomppatrone saam te gaan. Hulle is relatief goedkoop (ongeveer $ 20+) elk en het ongeveer die regte hoeveelheid wringkrag en snelheid. Ek het twee 500 liter/uur -patrone gebruik vir die op/af -stuwers en vier 1000 GPH -patrone vir die systuwers. Dit was Johnson Pump Cartridges en ek het dit via Amazon gekry.

Ek het die skroefbehuise 3d gedruk met 'n ontwerp van Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount. Ek het ook die propellers 3d gedruk, weer met 'n ontwerp van Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller. Hulle het 'n bietjie aangepas, maar het redelik goed gewerk.

Stap 4: Bind vas

Ek het 'n Cat 6 Ethernet -kabel van 50 voet lank gebruik. Ek druk dit in 50 voet polipropileentou vas. Ek gebruik die punt van 'n balpen wat op die kabel vasgemaak is en neem dit ongeveer 'n uur om dit deur die tou te druk. Vervelig, maar dit het gewerk. Die tou bied beskerming, treksterkte en positiewe dryfkrag. Die kombinasie sak nog steeds, maar nie so erg soos die Ethernet -kabel op sigself nie.

Drie van die vier kabelpare word gebruik.

• Kamera Videosignaal en grond - Arduino OSD -skild in die bedieningskas
• ArduinoMega PPM-sein en grond <---- RC-ontvanger in die bedieningsboks
• ArduinoMega Telemetry sein RS485 - bypassende RS485 Arduino Uno in die bedieningskas

Op grond van kommentaar van 'n ander Instructables -bydraer, het ek besef dat dit nie goed sou wees as die tou op 'n meerbodem sleep nie. In die swembadtoets was dit nie 'n probleem nie. Dus het ek 'n klomp clip-on floats 3d gedruk, met PLA en dikker mure as gewoonlik. Die foto hierbo toon die vlotte wat op die ketting ontplooi is, digter gegroepeer naby die ROV, maar gemiddeld ongeveer 18 sentimeter uitmekaar. Weereens, volgens die kommentaar van die ander bydraer, het ek vlotte in 'n gaas sak vasgemaak wat vasgemaak is aan die tether bundel om te kyk of ek genoeg het.

Stap 5: Elektronika aan boord

Die eerste foto toon kamera en kompas. Die tweede foto wys wat gebeur as u aanhou om dinge by te voeg. Die derde foto toon onderkant gemonteerde motorbeheerders met aluminiumblaaie as alternatiewe hittebakke.

Droog

• Kamera - Mikro 120 grade 600TVL FPV -kamera

  Gemonteer op 'n 3D -gedrukte houer wat dit tot in die koepel uitsteek

• Kantelgekompenseerde kompas - CMPS12

  • Ingeboude Gyro- en versnellingsmeterlesings word outomaties geïntegreer met magnetometerlesings om kompaslesing korrek te bly terwyl ROV rondloop
  • Kompas bied ook temperatuurlesing

• Motorbestuurders - Ebay - BTS7960B x 5

  • Groot hittebakke moes verwyder word om ruimte te bespaar
  • Gemonteer met hitte -oordragvet op ¼”aluminiumblaaie
  • Aluminiumblaaie direk aan weerskante van die aluminium elektroniese rak gemonteer
  • Ondervinding toon dat bestuurders goed onder kapasiteit werk, so hitte is nie 'n probleem nie
• Arduino Mega
• RS485 -module om die seriële telemetrie -sein te versterk

• Huidige sensor Kragmodule

  • Bied tot 3A van 5v krag vir elektronika
  • Meet krag tot 90A na 12V motorbestuurders
  • Meet batteryspanning
• Relais (5v) om 12V -ligte te gebruik

Nat

• Drukmodule (diepte) Sensormodule-Amazon-MS5540-CM

  Bied ook watertemperatuurlesing

• 10 Amp/uur 12 volt AGM battery

Ek was bekommerd dat baie elektriese kontakte aan water blootgestel word. Ek het geleer dat daar in vars water nie genoeg geleidingsvermoë is om 'n probleem te veroorsaak nie (kortsluitings ens.), Dat die stroom die 'pad van die minste weerstand' (letterlik) neem. Ek is nie seker hoe dit alles in seewater sou vaar nie.

Bedradingskema (sien SubDoc.txt)

Stap 6: SubRun -sagteware

Die eerste video wys hoe Depth Hold redelik goed werk.

Die tweede video is 'n toets van die Heading Hold -funksie.

Pseudokode

Die Arduino Mega voer 'n skets uit wat die volgende logika uitvoer:

1. Kry PPM RC -sein oor tether

   1. Speldveranderingsonderbreking op data bereken die individuele kanaal PWM -waardes en hou hulle op datum
   2. Gebruik mediaanfilter om geraaswaardes te vermy
   3. PWM -waardes toegeken aan links/regs, voor/agter, op/af, CW/CCW en ander ctls.
2. Kry waterdiepte
3. Logika om CW- of CCW -draai moontlik te maak

4. Kyk na bestuurder se kontroles

   1. Gebruik Fwd/Back en Left/Right om sterkte en hoek (vektor) te bereken vir die bestuur van systuwers.
   2. Kontroleer op arm/ontwapening
   3. Gebruik CW/CCW om die twist -komponent of
   4. Lees kompas om te sien of opskriffout is en bereken regstellende draaikomponent
   5. Gebruik sterkte-, hoek- en draai -faktore om krag en rigting vir elk van die vier stuwers te bereken
   6. Gebruik Up/Down om op/af -thrusters te laat loop (twee thrusters op een kontroleerder) of
   7. Lees diepte meter om te sien of diepte fout is en hardloop op/af stuwers om dit reg te stel
5. Lees kragdata
6. Lees temperatuurdata van dieptemeter (watertemperatuur) en kompas (interne temperatuur)

7. Stuur telemetriegegevens gereeld na Serial1

   Diepte, koers, watertemperatuur, temperatuur van die droë buis, batteryspanning, versterkers, armstatus, ligstatus, hartklop

8. Kyk na die Light Control PWM -sein en skakel die lig aan/uit via die relais.

Gefektureerde Thrusters

Die magie vir die beheer van die systuwers is in stap 4.1, 4.3 en 4.5 hierbo. Om dit na te streef, kyk na die kode op die Arduino -oortjie met die titel runThrusters -funksies getTransVectors () en runVectThrusters (). Slim wiskunde is uit verskillende bronne gekopieer, veral dié wat oor mecanum -wielwaaiers handel.

Stap 7: Swaai beheerstasie (opgedateer)

6 -kanaals RC -sender

Beheer boks

Die oorspronklike kontrolekas (ou sigaarkas) wat elektronika nie op die sub nie gehou het, is vervang deur 'n drywende beheerstasie.

Swaai beheerstasie

Ek het begin bekommerd wees dat my vyftig voet -tou nie lank genoeg was om nêrens te kom nie. As ek op 'n beskuldigdebank staan, sal 'n groot deel van die ketting net geneem word om in die meer te kom, en daar sal nie meer oorbly vir duik nie. Aangesien ek reeds 'n radioskakel na die bedieningsboks gehad het, het ek die idee gekry van 'n drywende waterdigte kontrolekas.

Ek het toe die ou sigaarkas weggedoen en die elektronika van die kontrolekas op 'n smal laaghout gesit. Die laaghout glip in die mond van 3 duim van 'n plastiekbeker van drie liter. Die TV -skerm uit die bedieningsboks moes met 'n videosender vervang word. En die RC -sender (die enigste deel wat nog aan die wal is) het nou 'n tablet met 'n video -ontvanger bo -op. Die tablet kan die video wat dit vertoon opsioneel opneem.

Die deksel van die kruik het die kragskakelaar en voltmeter, tether -bevestiging, RC -snorantennas en rubber -eend -video -sender -antenna. Toe die ROV in die meer trek, wou ek nie hê dat die beheerkan te ver sou kantel nie, en ek het 'n ring naby die onderkant aangebring waar die tou gelei word en waar 'n opneemlyn vasgemaak sal word. Ek sit ook ongeveer 2 duim beton aan die onderkant van die kruik as ballas sodat dit regop dryf.

Die drywende beheerstasie bevat die volgende elektronika:

• RC -ontvanger - met PPM -uitvoer
• Arduino Uno
• OSD Shield - Amazon
• RS485 -module om die seriële telemetrie -sein te versterk
• Video -sender
• Voltmeter om die gesondheid van die Lipo -battery van 3s te monitor
• 2200 mah 3s Lipo battery

On Screen Display (OSD)

In die quad-copter-wêreld word telemetriegegevens by die FPV (First Person Video) -vertoning aan die einde van die hommeltuig gevoeg. Ek wou nie meer goed in die reeds oorvol en deurmekaar Dry Tube sit nie. Daarom het ek besluit om die telemetrie apart van die video na die basisstasie te stuur en die inligting daar op die skerm te plaas. 'N OSD -skerm van Amazon was ideaal hiervoor. Dit bevat 'n video -in, video -uit en 'n Arduino -biblioteek (MAX7456.h) wat enige gemors verberg.

SubBase sagteware

Die volgende logika word uitgevoer in 'n skets op 'n Arduino Uno in die bedieningsstasie:

1. Lees vooraf geformateerde seriële telemetrie-boodskap
2. Skryf 'n boodskap aan die skerm op die skerm

Stap 8: Toekomstige goed

Ek het wel 'n mini -DVR -module by die kontrolekas gevoeg om tussen die OSD (On Screen Display) en die TV te sit om die video op te neem. Maar met die verandering na die Floating Control Station maak ek nou staat op die tablet -app om video op te neem.

Ek kan, as ek regtig ambisieus raak, probeer om 'n gryparm by te voeg. Daar is ongebruikte radiobeheerkanale en 'n ongebruikte kabelpaar in die ketting wat net werk soek.

Tweede prys in die Make it Move -wedstryd