DIY nedsænket ROV: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Hvor svært kunne det være? Det viser sig, at der var flere udfordringer ved at lave en nedsænket ROV. Men det var et sjovt projekt, og jeg synes, det var ganske vellykket. Mit mål var, at det ikke skulle koste en formue, have det let at køre og have et kamera til at vise, hvad det ser under vandet. Jeg kunne ikke lide tanken om at have en ledning dinglende fra førerens betjeningselementer, og jeg har allerede en række radiostyringssendere, så det er den retning, jeg gik, med senderen og kontrolboksen adskilt. På den 6 -kanals sender, jeg brugte, bruges den højre pind til frem/tilbage og venstre/højre. Den venstre pind er op/ned, og drej med uret/CCW. Dette er den samme opsætning, der bruges på quad-copters osv.

Jeg kiggede online og så nogle dyre ROV'er og så et par stykker med "vektorerede thrustere". Det betyder, at sidetrosserne er monteret i 45 graders vinkler og kombinerer deres kræfter til at flytte ROV'en i enhver retning. Jeg havde allerede bygget en mecanum wheel rover, og jeg tænkte, at matematikken der ville gælde. (Ref. Driving Mecanum Wheels Omnidirectional Robots). Separate thrustere bruges til dykning og overfladebehandling. Og "vektorerede thrustere" lyder fedt.

For at lette kørslen ønskede jeg dybdehold og kurshold. På denne måde behøver føreren slet ikke at flytte venstre pind undtagen dykning/overfladebehandling eller drejning til en ny kurs. Det viste sig også at det var lidt af en udfordring.

Denne instruks er ikke beregnet som et sæt retninger til at gøre det selv. Hensigten er mere at give en ressource, som nogen kan trække på, hvis de agter at bygge deres egen nedsænkede ROV.

Trin 1: Rammen

Dette var et let valg. For at se, hvad andre mennesker havde gjort, skubbede jeg mig i retning af 1/2 tommer PVC -rør. Det er billigt og let at arbejde med. Jeg kom med et overordnet design, der ville rumme sidetrosserne og op/ned -thrusterne. Kort efter montering sprøjtede jeg den gul. Åh ja, nu er det en ubåd! Jeg borede huller i slangens top og bund for at tillade det at oversvømme. Til fastgørelse af ting bankede jeg gevind i PVC'en og brugte 4 40 rustfrie skruer. Jeg brugte mange af dem.

På et senere tidspunkt vises skidser, der holdes væk fra bunden af 3d -trykte stigerør. Stigerne var nødvendige for at gøre det, så batteriet kunne fjernes og udskiftes. Jeg 3d -printede en bakke til at rumme batteriet. Batteriet er fastgjort i bakken med en velcrobånd. Dry Tube holdes også fast på rammen med velcrobånd.

Trin 2: Det tørre rør

Første billede er opdriftstesten. Andet billede forsøger at vise, hvordan thruster -ledninger ledes ind i kuglestik. Tredje billede er mere af det samme plus den ekstra bump til pottedybdemåler og dens ledninger. Fjerde billede viser, at det tørre rør trækkes fra hinanden.

Opdrift

Dry Tube indeholder elektronikken og giver det meste af den positive opdrift. Det ideelle er en lille mængde positiv opdrift, så hvis det går galt, vil ROV i sidste ende flyde til overfladen. Dette tog lidt prøvelse og fejl. Samlingen vist her under en flydende test tog flere kilo kraft for at få den til at nedsænke. Dette førte til enhver let beslutning om at montere batteriet ombord (i modsætning til at strøm kom over tøjret). Det førte også til at skære røret ned i længden. Det viser sig, at et 4 tommer rør giver omkring 1/4 pund opdrift pr. Tomme længde (jeg lavede regnestykket en gang, men dette er et gæt). Jeg endte også med at lægge PVC "skids" på bunden. De har skrue på ender, hvor jeg satte blyskud i for at finjustere opdriften.

Vandtæt forsegling

Når jeg besluttede mig for at bruge epoxy til at forsegle sømme og huller, og besluttede mig for at bruge neopren-nav-stik, var ROV pålideligt vandtæt. Jeg kæmpede et stykke tid med "vandtætte" ethernet -stik, men til sidst opgav jeg disse og borede bare et lille hul, førte ledningen ind og "potte" hullet med epoxy. Efter at hub-mindre stik blev strammet på plads, var det svært at forsøge at fjerne dem. Jeg opdagede, at en lille smule hvidt fedt gjorde, at tørrøret trak fra hinanden og skubbes meget lettere sammen.

For at montere akrylkupplen skåret jeg et hul i en 4 ABS -hætte, der efterlod en afsats for at modtage kanten af kuplen. Oprindeligt forsøgte jeg varm lim, men det lækkede straks, og jeg gik til epoxy.

Inde

Al den indvendige elektronik er monteret på en 1/16 tommer aluminiumsplade (med standoffs). Den er lige under 4 tommer bred og forlænger rørets længde. Ja, jeg ved, den leder elektricitet, men den leder også varme.

Ledninger, der kommer igennem

Den bageste 4 "ABS -hætte fik boret et 2 tommer hul ind i den og en 2" ABS hunadapter limet ind. Et 2 "stik fik et hul boret ind for at Ethernet -ledningen kunne komme igennem og blive potte. Et lille stykke 3" ABS limet på lavede også et lille cirkelområde til "potte".

Jeg borede, hvad der lignede masser af huller (2 for hver thruster), men jeg ville ønske, at jeg havde gjort mere. Hvert hul fik en hunkugleforbindelse skubbet ind i den (mens den var varm fra loddejernet). Thruster -ledningerne og batterikablerne lod lod de mandlige kuglestik.

Jeg endte med at tilføje et lille ABS -bump for at give mig et sted, hvor dybdemåleren kunne komme igennem og blive potte. Det blev mere rodet, end jeg ville have ønsket, og jeg forsøgte at organisere ledningerne med en lille holder med åbninger i den.

Trin 3: DIY Thrusters

Jeg fik mange ideer fra nettet og besluttede at gå med lænsepumpekassetter. De er relativt billige (ca. $ 20+) hver og har omtrent den rigtige mængde drejningsmoment og hastighed. Jeg brugte to 500 Gallons/time patroner til op/ned -thrustere og fire 1000 GPH patroner til sidepropellerne. Disse var Johnson Pump Cartridges, og jeg fik dem via Amazon.

Jeg 3d -printede thrusterhusene ved hjælp af et design fra Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount. Jeg har også trykt 3d propellerne igen med et design fra Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller. De tog lidt tilpasning, men fungerede ret godt.

Trin 4: Tether

Jeg brugte et Cat 6 Ethernet -kabel på 50 fod. Jeg skubbede det ned i 50 fod polypropylentov. Jeg brugte enden af en kuglepen, der blev tapet på kablet og tog cirka en time at skubbe den gennem rebet. Kedeligt, men det virkede. Rebet giver beskyttelse, styrke til at trække og en vis positiv opdrift. Kombinationen synker stadig, men ikke så dårligt som Ethernet -kablet i sig selv.

Tre af de fire kabelpar bruges.

• Kamera Videosignal og jord - Arduino OSD -skjold i kontrolboksen
• ArduinoMega PPM-signal og jord <---- RC-modtager i kontrolboksen
• ArduinoMega Telemetrisignal RS485 - matchende RS485 Arduino Uno i kontrolboksen

Baseret på kommentarer fra en anden Instructables -bidragsyder indså jeg, at det ikke ville være godt at have snoren på en søbund. I swimmingpoolstesten var det ikke et problem. Så jeg 3d printede en flok clip-on floats ved hjælp af PLA og tykkere vægge end normalt. Billedet ovenfor viser flådene indsat på tøjteren, grupperet tættere på ROV'en, men i gennemsnit cirka 18 tommer fra hinanden. Igen i henhold til den anden bidragyders kommentarer satte jeg flydere i en netpose, der var bundet til bundterbundtet for at se, om jeg havde nok.

Trin 5: Elektronik om bord

Første billede viser kamera og kompas. Andet billede viser, hvad der sker, når du bliver ved med at tilføje ting. Tredje billede viser underside-monterede motorstyringer med aluminiumsplader som alternative kølelegemer.

Tør

• Kamera - Micro 120 Degree 600TVL FPV cam

  Monteret på 3D -printet holder, der strækker den ud i kuplen

• Vipekompenseret kompas - CMPS12

  • Indbygget Gyro- og Accelerometer-aflæsninger integreres automatisk med Magnetometer-aflæsninger, så kompassaflæsning forbliver korrekt, når ROV hopper rundt
  • Kompas giver også temperaturmåling

• Motordrivere - Ebay - BTS7960B x 5

  • Store kølelegemer måtte fjernes for at spare plads
  • Monteret med varmeoverførselsfedt på ¼”aluminiumsplader
  • Aluminiumsplader monteret direkte på begge sider af aluminiumselektronikhylde
  • Erfaring viser, at chauffører fungerer godt under kapacitet, så varme er ikke et problem
• Arduino Mega
• RS485 -modul til at forstærke serielt telemetrisignal

• Strømføler Strømmodul

  • Giver op til 3A 5V strøm til elektronik
  • Måler Amperage op til 90A går til 12v motor drivere
  • Måler batterispænding
• Relæ (5v) til betjening af 12v lys

Våd

• Tryk (dybde) sensormodul-Amazon-MS5540-CM

  Giver også vandtemperaturaflæsning

• 10 Amp/Hr 12 volt AGM batteri

Jeg var bekymret for, at mange elektriske kontakter blev udsat for vand. Jeg lærte, at der i ferskvand ikke er tilstrækkelig ledningsevne til at forårsage et problem (kortslutninger osv.), At strømmen tager "mindst modstands vej" (bogstaveligt talt). Jeg er ikke sikker på, hvordan alt dette ville klare sig i havvand.

Ledningsoversigt (se SubDoc.txt)

Trin 6: SubRun -software

Den første video viser Depth Hold, der fungerer ret godt.

Den anden video er en test af Heading Hold -funktionen.

Pseudokode

Arduino Mega kører en skitse, der udfører følgende logik:

1. Får PPM RC -signal over tether

   1. Pin Change Interrupt på data beregner PWM -værdier for individuelle kanaler og holder dem opdateret
   2. Bruger medianfilter for at undgå støjværdier
   3. PWM -værdier tildelt til venstre/højre, tilbage/tilbage, op/ned, CW/CCW og andre ctls.
2. Får vanddybde
3. Logik for at tillade CW eller CCW twist at afslutte

4. Kigger på førerkontroller

   1. Bruger Fwd/Tilbage og Venstre/Højre til at beregne styrke og vinkel (vektor) til kørsel af sidepropeller.
   2. Kontrollerer for arm/frakobling
   3. Bruger CW/CCW til at beregne twist -komponent eller
   4. Læser kompas for at se om kursfejl og beregner korrigerende twist -komponent
   5. Bruger styrke, vinkel og vridningsfaktorer til at beregne effekt og retning for hver af fire thrustere
   6. Bruger op/ned til at køre op/ned -thrustere (to thrustere på en controller) eller
   7. Læser dybdemåler for at se om dybdefejl og kører op/ned -thrustere for at rette
5. Læser strømdata
6. Læser temperaturdata fra dybdemåler (vandtemp) og kompas (intern temp)

7. Sender med jævne mellemrum telemetri data op Serial1

   Dybde, kurs, vandtemp, temp. Tørt rør, batterispænding, forstærkere, armstatus, lysstatus, hjerteslag

8. Ser på Light Control PWM -signal og tænder/slukker lyset via relæ.

Vectored Thrusters

Magien til styring af sidetrosserne er i trin 4.1, 4.3 og 4.5 ovenfor. For at forfølge dette skal du se i koden på fanen Arduino med titlen runThrusters -funktioner getTransVectors () og runVectThrusters (). Smart matematik blev kopieret fra forskellige kilder, primært dem, der beskæftiger sig med mecanum hjulrovere.

Trin 7: Flydende kontrolstation (opdateret)

6 -kanals RC -sender

Kontrol boks

Den originale kontrolboks (gammel cigarkasse), der ikke indeholdt elektronik på sub, er blevet erstattet af en flydende kontrolstation.

Flydende kontrolstation

Jeg begyndte at være bekymret over, at min snor på 50 meter ikke var lang nok til at komme nogen steder. Hvis jeg står på en kaj, vil meget af tøjret blive taget lige ved at komme ud i søen, og der er ikke mere tilbage til dykning. Da jeg allerede havde et radioforbindelse til kontrolboksen, fik jeg forestillingen om en flydende vandtæt kontrolboks.

Så jeg gjorde op med den gamle cigarkasse og satte kontrolboksen elektronik på et smalt stykke krydsfiner. Krydsfiner glider ind i 3 tommer mundingen på en plastkande på tre liter. Tv -skærmen fra kontrolboksen skulle udskiftes med en videosender. Og RC -senderen (den eneste del, der stadig er på land) har nu en tablet med videomodtager monteret ovenpå. Tabletten kan valgfrit optage den video, den viser.

Låget på kanden har afbryder og voltmeter, tether -fastgørelse, RC -whisker -antenner og gummi -ducky -videosenderantenne på den. Når ROV'en trækker ud i søen, ville jeg ikke have, at den vippede kontrolkanden for langt, så jeg installerede en ring nær bunden, hvor tøjret føres, og hvor en genfindelseslinje vil blive fastgjort. Jeg lagde også omkring 2 tommer beton i bunden af kanden som ballast, så den flyder oprejst.

Den flydende kontrolstation indeholder følgende elektronik:

• RC -modtager - med PPM -udgang
• Arduino Uno
• OSD Shield - Amazon
• RS485 -modul til at forstærke serielt telemetrisignal
• Videosender
• Voltmåler til overvågning af 3s Lipo -batteris sundhed
• 2200 mah 3s Lipo batteri

On Screen Display (OSD)

I quad-copter-verdenen tilføjes telemetredata til FPV (First Person Video) displayet i droneenden. Jeg ville ikke putte flere ting i det allerede overfyldte og rodede Dry Tube. Så jeg valgte at sende telemetri op til basestationen adskilt fra videoen og lægge oplysningerne på skærmen der. Et OSD -skjold fra Amazon var perfekt til dette. Den har en video ind, video ud og et Arduino -bibliotek (MAX7456.h), der skjuler alt rod.

SubBase -software

Følgende logik køres i en skitse på en Arduino Uno i kontrolstationen:

1. Læser forudformateret seriel telemetri-meddelelse
2. Skriver besked til On Screen Display shield

Trin 8: Fremtidige ting

Jeg tilføjede et mini DVR -modul til kontrolboksen for at sidde mellem OSD (On Screen Display) og det lille tv for at optage videoen. Men med skiftet til Floating Control Station stoler jeg nu på tablet -appen til at optage video.

Jeg kan prøve at tilføje en griberarm, hvis jeg bliver virkelig ambitiøs. Der er ubrugte radiostyringskanaler og et ubrugt kabelpar i netværket, der bare leder efter arbejde.

Anden pris i konkurrencen Få det til at flytte