Nailulubog na DIY ROV: 8 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Gaano kahirap ito? Ito ay lumiliko out na mayroong maraming mga hamon sa paggawa ng isang submersible ROV. Ngunit ito ay isang nakakatuwang proyekto at sa palagay ko ito ay matagumpay. Ang layunin ko ay magkaroon ng hindi gastos ng isang kapalaran, madali itong magmaneho, at magkaroon ng isang camera upang ipakita kung ano ang nakikita nito sa ilalim ng tubig. Hindi ko gusto ang ideya ng pagkakaroon ng isang kawad na nakabitin mula sa mga kontrol ng driver, at mayroon na akong iba't ibang mga transmiter ng radio control, kaya't iyon ang direksyon na pinuntahan ko, na hiwalay ang transmitter at control box. Sa ginamit kong 6 channel transmitter, ang tamang stick ay ginagamit para sa forward / back at left / right. Ang kaliwang stick ay Up / Down at i-Clockwise / CCW. Ito ang parehong pag-setup na ginamit sa quad-copters, atbp.

Tumingin ako sa online at nakita ang ilang mga mamahaling ROV at nakita ang ilang may "vectored thrusters". Nangangahulugan ito na ang mga thrusters ng gilid ay naka-mount sa 45 degree na mga anggulo at pagsamahin ang kanilang mga puwersa upang ilipat ang ROV sa anumang direksyon. Nagtayo na ako ng isang mecanum wheel rover at naisip ko na mailalapat ang matematika doon. (Ref. Pagmamaneho ng Mecanum Wheels Omnidirectional Robots). Ang mga magkakahiwalay na thruster ay ginagamit para sa diving at surfacing. At ang mga "vectored thrusters" ay cool na.

Para sa kadalian ng pagmamaneho nito, gusto ko ng deep hold at heading hold. Sa ganitong paraan hindi kailangang ilipat ng driver ang kaliwang stick man lang maliban sa diving / surfacing o pag-on sa isang bagong heading. Ito ay naging isang hamon din.

Ang Instructable na ito ay hindi inilaan bilang isang hanay ng mga direksyon para sa paggawa mo mismo. Ang hangarin ay higit na magbigay ng isang mapagkukunan na maaaring makuha ng isang tao kung balak nilang bumuo ng kanilang sariling submersible ROV.

Hakbang 1: Ang Frame

Ito ay isang madaling pagpipilian. Naghahanap upang makita kung ano ang nagawa ng iba pang mga tao na tinulak ako sa direksyon ng 1/2 pulgada na PVC pipe. Mura at madaling magtrabaho. Nakarating ako ng isang pangkalahatang disenyo na makakatanggap ng mga thrusters sa gilid at ang mga up / down thruster. Hindi nagtagal pagkatapos ng pagpupulong ay spray ko ito ng dilaw. Oh yeah, ngayon ito ay isang submarine! Nag-drill ako ng mga butas sa tubing tuktok at ibaba upang payagan itong magbaha. Para sa paglakip ng mga bagay-bagay na-tap ko ang mga thread sa PVC at gumamit ng 4 40 stainless screws. Ginamit ko ang marami sa kanila.

Ipinakita sa isang susunod na yugto ay mga skid na itinatabi sa ibaba ng mga naka-print na risers na 3d. Kailangan ang risers upang magawa ito upang ang baterya ay maalis at mapalitan. Nag-print ako ng 3d ng tray upang hawakan ang baterya. Ang baterya ay naka-secure sa tray sa pamamagitan ng isang velcro strap. Ang Dry Tube ay gaganapin din sa frame na may velcro straps.

Hakbang 2: Ang Tuyong Tube

Ang unang larawan ay ang pagsubok sa buoyancy. Ang mga pangalawang pic ay nagtatangka upang ipakita kung paano ang mga thruster wires ay hahantong sa mga naka-pot na konektor ng bala. Ang pangatlong pic ay higit sa pareho kasama ang karagdagang paga para sa lalagyan ng lalagyan ng lalagyan at ang mga wire nito. Ipinapakita ng ika-apat na larawan ang paghihiwalay ng dry tube.

Buoyancy

Naglalaman ang Dry Tube ng electronics at nagbibigay ng karamihan sa positibong buoyancy. Ang perpekto ay isang maliit na halaga ng positibong buoyancy, kaya kung magkamali ang mga bagay sa kalaunan ay lumulutang sa ibabaw ang ROV. Tumagal ito ng kaunting pagsubok at error. Ang pagpupulong na ipinakita dito sa panahon ng isang float test ay tumagal ng maraming libra ng puwersa upang maibaba ito. Humantong ito sa anumang madaling desisyon na i-mount ang baterya on-board (taliwas sa kapangyarihan na dumarating sa tether). Humantong din ito sa paggupit ng tubo ng haba. Ito ay naging isang 4 pulgada na tubo ay nagbibigay ng tungkol sa 1/4 pounds ng buoyancy bawat pulgada ng haba (Ginawa ko ang matematika nang isang beses ngunit ito ay isang hula). Natapos ko rin ang paglalagay ng "mga skid" ng PVC sa ilalim. Mayroon silang mga turnilyo sa mga dulo kung saan inilalagay ko sa lead shot para sa pinong pag-tune ng buoyancy.

Mahigpit na Selyo ng Tubig

Sa sandaling naayos ko ang paggamit ng epoxy upang mai-seal ang mga tahi at butas, at naayos na ang paggamit ng mga neoprene hub-less na konektor, ang ROV ay maaasahang hindi matubig. Nagpupumilit ako sandali sa mga "hindi tinatagusan ng tubig" na mga konektor ng ethernet, ngunit sa huli ay sumuko ako sa mga ito at nag-drill lamang ng isang maliit na butas, pinangunahan ang kawad, at "nilagyan" ang butas ng epoxy. Matapos ang mga konektor na walang hub ay hinihigpit sa lugar, ang pagsubok na alisin ang mga ito ay mahirap. Natuklasan ko na ang isang maliit na pahid ng puting grasa ang gumawa ng dry Tube na hiwalayin at itulak nang mas madali.

Upang mai-mount ang acrylic dome ay inukit ko ang isang butas sa isang 4 cap ng ABS na nag-iiwan ng isang gilid upang matanggap ang gilid ng simboryo. Sa una ay sinubukan ko ang mainit na pandikit, ngunit tumulo kaagad iyon at nagpunta ako sa epoxy.

Sa loob

Ang lahat ng mga panloob na electronics ay naka-mount sa isang 1/16 pulgada na sheet ng aluminyo (na may mga standoff). Nasa ilalim lamang ito ng 4 pulgada ang lapad at pinahaba ang haba ng tubo. Yeah, alam kong nagsasagawa ito ng kuryente, ngunit nagsasagawa din ito ng init.

Mga Wires na Dumadaan

Ang likurang 4 "cap ng ABS ay nakakuha ng 2 pulgada na butas na na-drill dito at isang 2" ABS female adapter ang nakadikit. Ang isang 2 "plug ay nakakuha ng isang butas na na-drill para sa Ethernet wire na dumaan at maipasok. Isang maliit na piraso ng 3" Ang ABS na nakadikit din ay gumawa ng isang maliit na lugar ng bilog para sa "pag-pot".

Nag-drill ako ng tila maraming butas (2 para sa bawat thruster), ngunit nais kong nagawa ko ang higit pa. Ang bawat butas ay nakakuha ng isang babaeng konektor ng bala na itinulak dito (habang mainit mula sa soldering iron). Ang thruster wires at mga lead ng baterya ay nakuha ang mga konektor ng bala ng lalaki.

Natapos kong magdagdag ng isang maliit na bukol ng ABS upang bigyan ako ng isang lugar para sa lalim at sukatin ang wire gauge at mai-pot. Naging magulo ito kaysa sa gusto ko at sinubukan kong ayusin ang mga wire na may maliit na may-ari na may mga puwang dito.

Hakbang 3: Mga DIY Thruster

Nakakuha ako ng maraming mga ideya mula sa web at nagpasyang sumama sa mga cartridge ng bilge pump. Ang mga ito ay medyo mura (halos $ 20 +) bawat isa at may tungkol sa tamang dami ng metalikang kuwintas at bilis. Gumamit ako ng dalawang 500 Gallon / hour cartridges para sa pataas / pababa na thrusters at apat na 1000 na cartridges ng GPH para sa mga thrusters sa gilid. Ito ang mga Johnson Pump Cartridges at nakuha ko ang mga ito sa pamamagitan ng Amazon.

Nag-print ako ng 3d ng mga thruster housings gamit ang isang disenyo mula sa Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount. Nag-print din ako ng 3d ng mga propeller, muli na may disenyo mula sa Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller. Kumuha sila ng kaunting pag-aangkop ngunit mahusay na gumana.

Hakbang 4: Tether

Gumamit ako ng 50 talampakan ang haba ng Cat 6 Ethernet cable. Itinulak ko ito sa 50 talampakan ng lubid na polypropylene. Ginamit ko ang dulo ng isang ball point pen na naka-tape sa cable at tumagal ng halos isang oras na itulak ito sa lubid. Nakakatuwa, ngunit gumana ito. Ang lubid ay nagbibigay ng proteksyon, lakas para sa paghila at ilang positibong buoyancy. Ang kumbinasyon ay lumulubog pa rin ngunit hindi masama sa Ethernet cable nang mag-isa.

Tatlo sa apat na pares ng cable ang ginagamit.

• Signal ng ground camera at ground - kalasag ng Arduino OSD sa control box
• ArduinoMega PPM signal at ground <---- RC receiver sa control box
• ArduinoMega Telemetry signal RS485 - pagtutugma sa RS485 Arduino Uno sa control box

Batay sa mga komento mula sa isa pang nag-ambag ng Instructables, napagtanto ko na ang pagkakaroon ng tether na pag-drag sa isang ilalim ng lawa ay hindi magiging mabuti. Sa pagsubok sa swimming pool hindi ito isang problema. Kaya't nag-print ako ng isang pangkat ng mga clip-on float, gamit ang PLA at mas makapal na mga pader kaysa sa dati. Ipinapakita ng larawan sa itaas ang mga float na naka-deploy sa tether, na naka-grupo nang mas malapit sa ROV ngunit sa average na halos 18 pulgada ang pagitan. Muli bawat komento ng iba pang nag-ambag, inilagay ko ang mga float sa isang mesh bag na nakatali sa bundle ng tether upang makita kung mayroon akong sapat.

Hakbang 5: Sa Electronics ng Lupon

Ipinapakita ng unang larawan ang camera at compass. Ipinapakita ng pangalawang pic kung ano ang nangyayari kapag patuloy kang nagdaragdag ng mga bagay-bagay. Ipinapakita ng pangatlong larawan ang mga taga-motor na kontrolado ng motor na may mga slab ng aluminyo bilang kahalili na paglubog ng init.

Matuyo

• Camera - Micro 120 Degree 600TVL FPV cam

  Naka-mount sa may hawak na naka-print na 3d na umaabot sa kubah

• Ikiling ang Compensated Compass - CMPS12

  • Ang mga built-in na Gyro at Accelerometer na pagbabasa ay awtomatikong isinama sa mga pagbabasa ng Magnetometer sa pagbabasa ng compass ay mananatiling tama habang ang mga ROV bop sa paligid
  • Nagbibigay din ang Compass ng pagbabasa ng temperatura

• Mga Motor Driver - Ebay - BTS7960B x 5

  • Ang mga malalaking Heat sink ay kailangang alisin upang makatipid ng puwang
  • Naka-mount w transfer ng grasa sa aluminum”mga slab ng aluminyo
  • Direktang naka-mount ang mga slab ng aluminyo sa magkabilang panig ng aluminyo electronics shelf
  • Ipinapakita ng karanasan ang mga driver na gumana nang maayos sa ilalim ng kakayahan kaya't ang init ay hindi isang problema
• Arduino Mega
• RS485 Modyul upang mapataas ang signal ng serial telemetry

• Kasalukuyang sensor module ng Power

  • Nagbibigay ng hanggang sa 3A ng 5v lakas para sa electronics
  • Mga Panukala Amperage hanggang sa 90A pagpunta sa 12v mga driver ng motor
  • Sinusukat ang boltahe ng baterya
• Relay (5v) upang mapatakbo ang 12v na ilaw

Basang basa

• Presyon (lalim) Module ng Sensor - Amazon - MS5540-CM

  Nagbibigay din ng pagbabasa ng temperatura ng tubig

• 10 Amp / Hr 12 volt AGM na baterya

Mayroon akong mga alalahanin na maraming mga contact sa kuryente ang nakalantad sa tubig. Nalaman ko na sa sariwang tubig, walang sapat na conductivity upang maging sanhi ng isang problema (maikling circuit atbp.), Na ang kasalukuyang tumatagal ng "landas ng hindi bababa sa paglaban" (literal). Hindi ako sigurado kung paano ito mapupunta sa tubig dagat.

Balangkas ng Mga Kable (tingnan ang SubDoc.txt)

Hakbang 6: SubRun Software

Ipinapakita ng unang video na gumagana nang maayos ang Depth Hold.

Ang pangalawang video ay isang pagsubok ng tampok na Heading Hold.

Pseudocode

Nagpapatakbo ang Arduino Mega ng isang sketch na gumaganap ng sumusunod na lohika:

1. Nakakakuha ng signal ng PPM RC sa paglipas ng tether

   1. Pin Change Interrupt sa data ay kinakalkula ang mga indibidwal na halaga ng PWM ng channel at pinapanatili itong nai-update
   2. Gumagamit ng Median filter upang maiwasan ang mga halaga ng ingay
   3. Mga Halaga ng PWM na nakatalaga sa Kaliwa / Kanan, Fwd / Balik, Pataas / Pababa, CW / CCW at iba pang mga CTL.
2. Nakakakuha ng lalim ng tubig
3. Logic upang payagan ang CW o CCW iuwi sa ibang bagay upang tapusin

4. Tumitingin sa mga kontrol ng driver

   1. Gumagamit ng Fwd / Back at Left / Right sa calcul ng lakas at anggulo (vector) para sa pagmamaneho ng mga thrusters sa gilid.
   2. Mga tseke para sa Arm / Disarmahan
   3. Gumagamit ng CW / CCW sa sangkap ng pag-ikot ng calcul o
   4. Binabasa ang kumpas upang makita kung ang heading ng error at kinakalkula ang bahagi ng pagwawasto ng pag-ikot
   5. Gumagamit ng lakas, anggulo at pag-ikot ng mga kadahilanan sa lakas ng koryente at direksyon para sa bawat isa sa apat na thrusters
   6. Gumagamit ng Up / Down upang patakbuhin ang Up / Down thrusters (dalawang thrusters sa isang controller) o
   7. Binabasa ang metro ng lalim upang makita kung ang error sa lalim at nagpapatakbo ng Up / Down thrusters upang itama
5. Binabasa ang data ng kuryente
6. Binabasa ang data ng temperatura mula sa lalim na metro (water temp) at compass (panloob na temp)

7. Pana-panahong nagpapadala ng data ng telemetry hanggang sa Serial1

   Lalim, Heading, Water Temp, Dry Tube Temp, Boltahe ng Baterya, Amps, Kalagayan ng Arm, katayuan ng mga ilaw, tibok ng puso

8. Tumitingin sa signal ng Light Control PWM at pinapagana / Napatay ang ilaw sa pamamagitan ng relay.

Mga Vectored Thruster

Ang mahika para sa pagkontrol sa mga thruster ng panig ay nasa mga hakbang na 4.1, 4.3 at 4.5 sa itaas. Upang ituloy ito, tingnan ang code sa tab ng Arduino na pinamagatang runThrusters function getTransVectors () at runVectThrusters (). Ang matalino na matematika ay nakopya mula sa iba't ibang mga mapagkukunan, pangunahin sa mga pagharap sa mga mecanum wheel rovers.

Hakbang 7: Floating Control Station (na-update)

6 Channel RC transmitter

Control Box

Ang orihinal na control box (lumang kahon ng tabako) na may hawak na electronics na wala sa sub ay pinalitan ng isang lumulutang na istasyon ng kontrol.

Floating Control Station

Nagsimula akong mag-alala na ang aking limampung paa na tether ay hindi sapat ang haba upang makarating kahit saan. Kung nakatayo ako sa isang pantalan, kung gayon ang karamihan sa mga tether ay dadalhin lamang paglabas sa lawa at walang maiiwan para sa pagsisid. Dahil mayroon akong isang link sa radyo sa control box, nakuha ko ang kuru-kuro ng isang lumulutang na waterproof control box.

Kaya't tinanggal ko ang lumang kahon ng tabako at inilagay ang control box electronics sa isang makitid na piraso ng playwud. Ang playwud ay dumulas sa 3 pulgada na bibig ng isang plastik na tatlong galon na pitsel. Ang screen ng TV mula sa control box ay kailangang mapalitan ng isang video transmitter. At ang transmiter ng RC (ang nag-iisang bahagi na nasa baybayin pa rin) ngayon ay may isang tablet na may video receiver na naka-mount sa tuktok. Maaaring i-record ng tablet ang video na ipinapakita nito.

Ang takip ng pitsel ay mayroong switch ng kuryente at voltmeter, attachment ng tether, RC whisker antennas, at rubber ducky video transmitter antena dito. Kapag ang ROV ay humugot sa lawa ay hindi ko nais na maabot nito ang control jug masyadong malayo kaya nag-install ako ng singsing malapit sa ilalim kung saan ang tether ay hahantong at kung saan ikakabit ang isang linya ng pagkuha. Naglagay din ako ng mga 2 pulgada ng kongkreto sa ilalim ng pitsel bilang ballast kaya't lumutang ito ng paitaas.

Naglalaman ang floating control station sa mga sumusunod na electronics:

• RC Receiver - na may PPM Output
• Arduino Uno
• OSD Shield - Amazon
• RS485 Modyul upang mapataas ang signal ng serial telemetry
• Transmitter ng Video
• Volt meter upang subaybayan ang kalusugan ng 3s Lipo Battery
• 2200 mah 3s Lipo Battery

Sa Screen Display (OSD)

Sa mundo ng quad-copter, ang data ng telemetry ay idinagdag sa FPV (First Person Video) na display sa drone end. Hindi ko nais na maglagay ng anumang bagay pa sa nasikip na at magulo na Tube ng Tubig. Kaya pinili kong ipadala ang telemetry hanggang sa base station na hiwalay mula sa video at ilagay ang impormasyon sa screen doon. Ang isang OSD Shield mula sa Amazon ay perpekto para dito. Mayroon itong isang video sa, video out, at isang Arduino library (MAX7456.h) na nagtatago ng anumang gulo.

SubBase Software

Ang sumusunod na lohika ay pinapatakbo sa isang sketch sa isang Arduino Uno sa control station:

1. Binabasa ang paunang naka-format na mensahe ng serial telemetry
2. Nagsusulat ng mensahe sa kalasag sa Display Screen

Hakbang 8: Hinaharap na Bagay

Nagdagdag ako ng isang mini module ng DVR sa control box upang maupo sa pagitan ng OSD (On Screen Display) at ang maliit na TV upang maitala ang video. Ngunit sa pagbabago sa Floating Control Station umaasa ako ngayon sa tablet app upang mag-record ng video.

Maaari akong, kung nakakakuha ako ng totoong ambisyoso, subukang magdagdag ng isang braso ng grabber. Mayroong mga hindi nagamit na radio control channel at isang hindi nagamit na pares ng cable sa tether na naghahanap lang ng trabaho.

Pangalawang Gantimpala sa Paligsahan na Make it Mov