DIY nedsenkbar ROV: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Hvor vanskelig kan det være? Det viser seg at det var flere utfordringer med å lage en nedsenkbar ROV. Men det var et morsomt prosjekt, og jeg synes det var ganske vellykket. Målet mitt var at det ikke skulle koste en formue, ha det enkelt å kjøre og ha et kamera for å vise hva det ser under vann. Jeg likte ikke tanken på å ha en ledning dinglende fra sjåførens kontroller, og jeg har en rekke radiokontrollsendere allerede, så det er retningen jeg gikk, med senderen og kontrollboksen atskilt. På 6 -kanals senderen jeg brukte, brukes høyre pinne for forover/bak og venstre/høyre. Den venstre pinnen er opp/ned og sving med urviseren/motsatt side. Dette er det samme oppsettet som brukes på firekopierer, etc.

Jeg så på nettet og så noen kostbare ROV -er og så noen få med "vektoriserte thrustere". Dette betyr at sideprodusentene er montert i 45 graders vinkler og kombinerer kreftene for å bevege ROV -en i alle retninger. Jeg hadde allerede bygget en mecanum wheel rover, og jeg trodde matematikken der ville gjelde. (Ref. Driving Mecanum Wheels Omnidirectional Robots). Separate thrustere brukes til dykking og underlag. Og "vectored thrusters" høres kult ut.

For å lette å kjøre den, ønsket jeg dybdehold og kurshold. På denne måten trenger ikke sjåføren å flytte venstre pinne i det hele tatt, bortsett fra dykking/surfing eller sving til en ny kurs. Det viste seg at dette også var litt av en utfordring.

Denne instruksen er ikke ment som et sett med retninger for å gjøre det selv. Intensjonen er mer å gi en ressurs som noen kan hente fra hvis de har tenkt å bygge sin egen nedsenkbare ROV.

Trinn 1: Rammen

Dette var et enkelt valg. Ser for å se hva andre mennesker hadde gjort presset meg i retning av 1/2 tommers PVC -rør. Det er billig og lett å jobbe med. Jeg kom med et overordnet design som ville romme sidetrusler og opp/ned -thrustere. Like etter montering sprayet jeg den gul. Å ja, nå er det en ubåt! Jeg boret hull i slangen topp og bunn for å la den flomme. For å feste ting banket jeg tråder inn i PVC og brukte 4 40 rustfrie skruer. Jeg brukte mange av dem.

På et senere tidspunkt vises skli som holdes borte fra bunnen av 3d -trykte stigerør. Stigerørene var nødvendige for å gjøre det slik at batteriet kunne fjernes og byttes ut. Jeg 3d -skrevet ut en skuff for å holde batteriet. Batteriet er festet i skuffen med en borrelåsrem. Dry Tube holdes også på rammen med borrelåsstropper.

Trinn 2: Dry Tube

Det første bildet er oppdriftstesten. Andre bilde forsøk på å vise hvordan thruster ledninger ledes inn i kulekontakter. Tredje bilde er mer av det samme pluss ekstra støt for pottedybdemåler og ledninger. Fjerde bilde viser hvordan det tørre røret trekkes fra hverandre.

Oppdrift

Dry Tube inneholder elektronikken og gir det meste av den positive oppdriften. Idealet er en liten mengde positiv oppdrift, så hvis ting går galt vil ROV til slutt flyte til overflaten. Dette tok litt prøving og feiling. Samlingen som ble vist her under en flottørtest tok flere kilo kraft for å få den til å senke seg. Dette førte til en hvilken som helst enkel beslutning om å montere batteriet ombord (i motsetning til at strøm kom over tetheren). Det førte også til å kutte røret i lengden. Det viser seg at et 4 tommers rør gir omtrent 1/4 kilo oppdrift per tomme lengde (jeg regnet en gang, men dette er en gjetning). Jeg endte også opp med å legge PVC "skids" på bunnen. De har skrue på ender der jeg satte inn blyskudd for finjustering av oppdriften.

Vanntett tetning

Når jeg bestemte meg for å bruke epoksy for å forsegle sømmer og hull, og bestemte meg for å bruke neopren-hub-løse kontakter, var ROV pålitelig vanntett. Jeg slet en stund med "vanntette" ethernet -kontakter, men til slutt ga jeg opp disse og bare boret et lite hull, ledet ledningen inn og "potte" hullet med epoxy. Etter at kontaktene uten hub ble strammet på plass, var det vanskelig å prøve å fjerne dem. Jeg oppdaget at en liten flekk av hvitt fett gjorde at tørrøret trakk fra hverandre og presset sammen mye lettere.

For å montere akrylkuppelen skåret jeg et hull i en 4 ABS -hette og etterlot en hylle for å motta kanten av kuppelen. Opprinnelig prøvde jeg varmt lim, men det lekker umiddelbart og jeg gikk til epoxy.

Innsiden

All innvendig elektronikk er montert på et 1/16 tommers aluminiumsark (med avstand). Den er litt under 4 tommer bred og strekker seg lengden på røret. Ja, jeg vet at den leder elektrisitet, men den leder også varme.

Ledninger som kommer gjennom

Den bakre 4 "ABS -hetten fikk et 2 tommers hull boret i den og en 2" ABS hunnadapter limt inn. En 2 "plugg fikk et hull boret for at Ethernet -kabelen skulle komme gjennom og bli potte. Et lite stykke 3" ABS limt på laget også et lite sirkelområde for "potting".

Jeg boret det som virket som mange hull (2 for hver thruster), men jeg skulle ønske jeg hadde gjort mer. Hvert hull fikk en hunnkulekontakt skjøvet inn i den (mens den var varm fra loddejernet). Thrusterlederne og batterilederne fikk de mannlige kulekontaktene loddet på.

Jeg endte med å legge til en liten ABS -støt for å gi meg et sted for dybdemålerledningen å komme gjennom og bli potte. Det ble mer rotete enn jeg hadde ønsket, og jeg prøvde å organisere ledningene med en liten holder med spor i.

Trinn 3: DIY Thrusters

Jeg fikk mange ideer fra nettet og bestemte meg for å gå med lensepumpekassetter. De er relativt billige (omtrent $ 20+) hver og har omtrent riktig mengde dreiemoment og hastighet. Jeg brukte to 500 gallons/time patroner for opp/ned -thrustere og fire 1000 GPH patroner for sidetruslerne. Dette var Johnson Pump Cartridges, og jeg fikk dem via Amazon.

Jeg har trykket thrusterhusene 3d med et design fra Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount. Jeg har også trykket propellene 3d, igjen med et design fra Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller. De tok litt tilpasning, men fungerte ganske bra.

Trinn 4: Fest

Jeg brukte en Cat 6 Ethernet -kabel på 50 fot. Jeg dyttet den ned i 50 fot polypropylentau. Jeg brukte enden av en kulepenn teipet på kabelen og tok omtrent en time å skyve den gjennom tauet. Slitsomt, men det fungerte. Tauet gir beskyttelse, styrke for å trekke og noe positivt oppdrift. Kombinasjonen synker fortsatt, men ikke så ille som Ethernet -kabelen i seg selv.

Tre av de fire kabelparene brukes.

• Kamera Videosignal og jord - Arduino OSD -skjerm i kontrollboksen
• ArduinoMega PPM-signal og jord <---- RC-mottaker i kontrollboksen
• ArduinoMega Telemetry signal RS485 - matchende RS485 Arduino Uno i kontrollboksen

Basert på kommentarer fra en annen Instructables -bidragsyter, innså jeg at det ikke ville være bra å ha tauet som drar på en bunn av innsjøen. I svømmebassengstesten var det ikke noe problem. Så jeg 3d trykte en haug med clip-on flyter, ved hjelp av PLA og tykkere vegger enn vanlig. Bildet ovenfor viser flyter som er utplassert på tetheren, gruppert nærmere tett på ROV, men i gjennomsnitt omtrent 18 tommer fra hverandre. Igjen, etter den andre bidragsyterens kommentarer, la jeg flyter i en maskepose som var bundet til båndbunten for å se om jeg hadde nok.

Trinn 5: Elektronikk om bord

Det første bildet viser kamera og kompass. Det andre bildet viser hva som skjer når du fortsetter å legge til ting. Tredje bilde viser underside-monterte motorstyringer med aluminiumsplater som alternative kjøleribber.

Tørke

• Kamera - Micro 120 Degree 600TVL FPV -kamera

  Montert på 3D -trykt holder som strekker den ut i kuppelen

• Vippekompensert kompass - CMPS12

  • Innebygd Gyro- og akselerometeravlesning integreres automatisk med magnetometeravlesninger slik at kompassavlesningen forblir korrekt når ROV hopper rundt
  • Kompass gir også temperaturavlesning

• Motordrivere - Ebay - BTS7960B x 5

  • Store kjøleribber måtte fjernes for å spare plass
  • Montert med varmeoverføringsfett på ¼”aluminiumsplater
  • Aluminiumsplater montert direkte på begge sider av aluminiumelektronikkhylle
  • Erfaring viser at sjåfører opererer godt under kapasitet, så varme er ikke et problem
• Arduino Mega
• RS485 -modul for å styrke serielt telemetrisignal

• Strømføler Strømmodul

  • Gir opptil 3A 5v strøm for elektronikk
  • Måler Ampere opptil 90A går til 12v motorførere
  • Måler batterispenning
• Relé (5v) for å betjene 12v lys

Våt

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

  Gir også vanntemperaturavlesning

• 10 Amp/t 12 volt AGM -batteri

Jeg var bekymret for at mange elektriske kontakter ble utsatt for vann. Jeg lærte at i ferskvann er det ikke nok ledningsevne til å forårsake et problem (kortslutninger etc.), at strømmen tar "minste motstands vei" (bokstavelig talt). Jeg er ikke sikker på hvordan alt dette ville gå i sjøvann.

Kabeldiagram (se SubDoc.txt)

Trinn 6: SubRun -programvare

Den første videoen viser Depth Hold som fungerer ganske bra.

Den andre videoen er en test av Heading Hold -funksjonen.

Pseudokode

Arduino Mega kjører en skisse som utfører følgende logikk:

1. Får PPM RC -signal over tether

   1. Pin Change Interrupt på data beregner PWM -verdier for individuelle kanaler og holder dem oppdatert
   2. Bruker medianfilter for å unngå støyverdier
   3. PWM -verdier tilordnet Venstre/Høyre, Fwd/Tilbake, Opp/Ned, CW/CCW og andre ctls.
2. Får vanndybde
3. Logikk for å la CW eller CCW vri fullføre

4. Ser på førerens kontroller

   1. Bruker Fwd/Tilbake og Venstre/Høyre for å beregne styrke og vinkel (vektor) for å kjøre side -thrustere.
   2. Kontrollerer for arm/frakobling
   3. Bruker CW/CCW til å beregne twist -komponent eller
   4. Leser kompass for å se om kursfeil og beregner korrigerende vridningskomponent
   5. Bruker styrke-, vinkel- og vridningsfaktorer for å beregne effekt og retning for hver av fire thrustere
   6. Bruker opp/ned for å kjøre opp/ned -thrustere (to thrustere på en kontroller) eller
   7. Leser dybdemåler for å se om dybdefeil og kjører opp/ned -thrustere for å korrigere
5. Leser strømdata
6. Leser temperaturdata fra dybdemåler (vanntemp) og kompass (intern temp)

7. Sender jevnlig telemetredata til Serial1

   Dybde, kurs, vanntemp., Tørrrørstemp., Batterispenning, forsterkere, armstatus, lysstatus, hjerterytme

8. Ser på Light Control PWM -signalet og slår lyset på/av via relé.

Vectored Thrusters

Magien for å kontrollere sidetruslerne er i trinn 4.1, 4.3 og 4.5 ovenfor. For å forfølge dette, se i koden på Arduino -fanen med tittelen runThrusters -funksjoner getTransVectors () og runVectThrusters (). Smart matematikk ble kopiert fra forskjellige kilder, først og fremst de som omhandler mecanum hjulrovere.

Trinn 7: Flytende kontrollstasjon (oppdatert)

6 -kanals RC -sender

Kontroll boks

Den originale kontrollboksen (gammel sigarboks) som inneholdt elektronikk ikke på suben, er blitt erstattet av en flytende kontrollstasjon.

Flytende kontrollstasjon

Jeg begynte å være bekymret for at fester på 50 meter ikke var lang nok til å komme hvor som helst. Hvis jeg står på en brygge, vil mye av båndet bli tatt bare når jeg kommer ut i sjøen, og det er ikke noe igjen for dykking. Siden jeg allerede hadde en radiokobling til kontrollboksen, fikk jeg ideen om en flytende vanntett kontrollboks.

Så jeg gjorde unna den gamle sigarboksen og satte kontrollbokselektronikken på et smalt kryssfiner. Kryssfiner glir inn i 3 tommers munn på en plastkanne på tre liter. TV -skjermen fra kontrollboksen måtte byttes ut med en videosender. Og RC -senderen (den eneste delen som fortsatt er på land) har nå et nettbrett med videomottaker montert på toppen. Nettbrettet kan valgfritt ta opp videoen den viser.

Lokket på kannen har strømbryteren og voltmeteret, tether -festet, RC -whisker -antenner og gummi -ducky videosenderantenne på den. Når ROV -en trekker seg ut i sjøen, ville jeg ikke at den skulle tippe kontrollkannen for langt, så jeg installerte en ring nær bunnen der båndet ledes og hvor en gjenvinningslinje vil bli festet. Jeg la også omtrent 2 tommer betong i bunnen av kannen som ballast, så den flyter oppreist.

Den flytende kontrollstasjonen inneholder følgende elektronikk:

• RC -mottaker - med PPM -utgang
• Arduino Uno
• OSD Shield - Amazon
• RS485 -modul for å styrke serielt telemetrisignal
• Videosender
• Voltmeter for å overvåke 3s Lipo Battery helse
• 2200 mah 3s Lipo batteri

On Screen Display (OSD)

I quad-copter verden legges telemetri data til FPV (First Person Video) displayet i droneenden. Jeg ønsket ikke å legge flere ting i det allerede overfylte og rotete Dry Tube. Så jeg valgte å sende telemetrien opp til basestasjonen separat fra videoen og sette informasjonen på skjermen der. Et OSD -skjerm fra Amazon var perfekt for dette. Den har en video inn, video ut og et Arduino -bibliotek (MAX7456.h) som skjuler alt rot.

SubBase -programvare

Følgende logikk kjøres i en skisse på en Arduino Uno i kontrollstasjonen:

1. Leser forhåndsformatert seriell telemetri-melding
2. Skriver melding til skjerm på skjermen

Trinn 8: Fremtidige ting

Jeg la til en mini DVR -modul i kontrollboksen for å sitte mellom OSD (On Screen Display) og den lille TV -en for å ta opp videoen. Men med endringen til den flytende kontrollstasjonen stoler jeg nå på nettbrettappen for å spille inn video.

Jeg kan prøve å legge til en gripearm hvis jeg blir virkelig ambisiøs. Det er ubrukte radiokontrollkanaler og et ubrukt kabelpar i tetheren som bare leter etter arbeid.

Andre premie i Make it Move -konkurransen