DIY Submersible ROV: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Betapa sukarnya? Ternyata ada beberapa cabaran untuk membuat ROV tenggelam. Tetapi ia adalah projek yang menyeronokkan dan saya rasa ia cukup berjaya. Tujuan saya adalah agar ia tidak memerlukan banyak wang, senang memandu, dan mempunyai kamera untuk menunjukkan apa yang dilihatnya di bawah air. Saya tidak menyukai idea untuk memasang wayar dari kawalan pemandu, dan saya sudah mempunyai pelbagai pemancar kawalan radio, jadi itulah arah yang saya lalui, dengan pemancar dan kotak kawalan terpisah. Pada pemancar 6 saluran yang saya gunakan, tongkat kanan digunakan untuk maju / belakang dan kiri / kanan. Tongkat kiri adalah Atas / Bawah dan pusingkan mengikut arah Jam / CCW. Ini adalah persediaan yang sama yang digunakan pada quad-copters, dll.

Saya melihat dalam talian dan melihat beberapa ROV yang mahal dan melihat beberapa dengan "thrusters vektor". Ini bermaksud pendorong sisi dipasang pada sudut 45 darjah dan menggabungkan kekuatannya untuk menggerakkan ROV ke arah mana pun. Saya sudah membina roda roda mecanum dan saya fikir matematik di sana akan berlaku. (Rujuk Robot Omnidirectional Roda Mecanum). Penolak berasingan digunakan untuk menyelam dan permukaan. Dan "pendorong vektor" terdengar hebat.

Untuk memudahkan pemanduannya, saya mahukan penekanan mendalam dan terus bergerak. Dengan cara ini pemandu tidak perlu menggerakkan tongkat kiri sama sekali kecuali menyelam / permukaan atau beralih ke arah baru. Ternyata ini juga sedikit cabaran.

Instructable ini tidak dimaksudkan sebagai satu set arahan untuk melakukannya sendiri. Tujuannya lebih banyak adalah untuk menyediakan sumber yang mungkin diambil oleh seseorang jika mereka berniat membina ROV tenggelam mereka sendiri.

Langkah 1: Rangka

Ini adalah pilihan yang mudah. Melihat apa yang dilakukan oleh orang lain mendorong saya ke arah paip PVC 1/2 inci. Ia murah dan senang digunakan. Saya tampil dengan reka bentuk keseluruhan yang sesuai dengan pendorong sisi dan pendorong atas / bawah. Tidak lama selepas pemasangan, saya menyemburkannya kuning. Oh ya, sekarang ini adalah kapal selam! Saya menggerudi lubang di bahagian atas dan bawah tiub untuk membiarkannya membanjiri. Untuk melekatkan barang, saya memasukkan benang ke dalam PVC dan menggunakan 4 40 skru tahan karat. Saya menggunakan banyak daripadanya.

Di peringkat kemudian ditunjukkan skid yang ditahan dari bawah oleh riser bercetak 3d. Penaik diperlukan untuk membuatnya sehingga bateri dapat dikeluarkan dan diganti. Saya 3d mencetak dulang untuk memegang bateri. Bateri dilekatkan di dalam dulang dengan tali velcro. Tiub Kering juga dipegang pada bingkai dengan tali velcro.

Langkah 2: Tiub Kering

Gambar pertama adalah ujian daya apung. Gambar kedua cuba menunjukkan bagaimana wayar pendorong dibawa ke penyambung peluru berpotongan. Gambar ketiga lebih kurang sama dengan lekapan tambahan untuk meter kedalaman pot dan wayarnya. Gambar keempat menunjukkan mencabut tiub kering.

Keapungan

Tiub Kering mengandungi elektronik dan memberikan sebahagian besar daya apung positif. Yang ideal adalah sebilangan kecil daya apung positif, jadi jika ada yang salah, ROV akhirnya akan melayang ke permukaan. Ini memerlukan sedikit percubaan dan kesilapan. Perhimpunan yang ditunjukkan di sini semasa ujian apungan mengambil beberapa kilogram kekuatan untuk membuatnya tenggelam. Ini membawa kepada keputusan yang mudah untuk memasang bateri ke dalam pesawat (berbanding dengan kuasa yang datang melalui penambat). Ini juga menyebabkan pemotongan tiub panjang. Ternyata tiub 4 inci memberikan kira-kira 1/4 paun daya apung per inci panjang (saya melakukan matematik sekali tetapi ini adalah tekaan). Saya juga akhirnya meletakkan "selip" PVC di bahagian bawah. Mereka mempunyai hujung skru di mana saya memasukkan tembakan timah untuk memperbaiki daya apung.

Seal Ketat Air

Sebaik sahaja saya menggunakan epoksi untuk menutup jahitan dan lubang, dan menggunakan penyambung tanpa haba neoprena, ROV adalah kedap air. Saya berjuang untuk sementara waktu dengan penyambung ethernet "kalis air", tetapi pada akhirnya saya menyerah pada ini dan hanya menggerudi lubang kecil, membawa wayar masuk, dan "memasang" lubang dengan epoksi. Setelah penyambung tanpa hub diketatkan di tempatnya, sukar untuk mencabutnya. Saya dapati sedikit minyak putih menjadikan Tiub Kering terlepas dan menyatukan lebih mudah.

Untuk memasang kubah akrilik, saya mengukir lubang pada penutup ABS 4 meninggalkan langkan untuk menerima tepi kubah. Pada mulanya saya mencuba lem panas, tetapi itu segera bocor dan saya pergi ke epoksi.

Dalam

Semua elektronik di dalam dipasang pada lembaran aluminium 1/16 inci (dengan penyekat). Luasnya kurang dari 4 inci dan memanjangkan panjang tiub. Ya, saya tahu ia mengalirkan elektrik, tetapi juga mengalirkan haba.

Wayar Datang Melalui

Tudung ABS 4 "belakang mempunyai lubang 2 inci yang digerudi ke dalamnya dan penyesuai wanita ABS 2" terpaku. Palam 2 "mempunyai lubang yang digerudi untuk wayar Ethernet masuk dan pot. Sepotong kecil 3" ABS yang dilekatkan juga dibuat kawasan bulatan kecil untuk "pot".

Saya menggerudi apa yang kelihatan seperti banyak lubang (2 untuk setiap pendorong), tetapi saya berharap saya dapat melakukan lebih banyak. Setiap lubang mendapat penyambung peluru wanita ke dalamnya (semasa panas dari besi pematerian). Wayar pendorong dan wayar bateri disambungkan pada penyambung peluru lelaki.

Saya akhirnya menambah sedikit benjolan ABS untuk memberi saya tempat untuk wayar tolok kedalaman untuk masuk dan dijadikan pot. Ia lebih buruk daripada yang saya mahukan dan saya cuba menyusun wayar dengan pemegang kecil dengan slot di dalamnya.

Langkah 3: Thrusters DIY

Saya mendapat banyak idea dari web dan memutuskan untuk menggunakan kartrij pam bilge. Mereka masing-masing agak murah (sekitar $ 20 +) dan mempunyai jumlah tork dan kelajuan yang tepat. Saya menggunakan dua kartrij 500 Galon / jam untuk pendorong naik / turun dan empat kartrij 1000 GPH untuk pendorong sisi. Ini adalah Johnson Pump Cartridges dan saya mendapatkannya melalui Amazon.

Saya 3d mencetak perumahan thruster menggunakan reka bentuk dari Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Mount. Saya juga mencetak baling-baling 3d, sekali lagi dengan reka bentuk dari Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller. Mereka mengambil sedikit penyesuaian tetapi berjaya dengan baik.

Langkah 4: Tether

Saya menggunakan kabel Cat Ethernet sepanjang 50 kaki. Saya menolaknya ke tali polipropilena sepanjang 50 kaki. Saya menggunakan hujung pen mata bola yang dilekatkan pada kabel dan mengambil masa kira-kira satu jam mendorongnya melalui tali. Membosankan, tetapi berjaya. Tali memberikan perlindungan, kekuatan untuk menarik dan beberapa daya apung positif. Gabungannya masih tenggelam tetapi tidak seburuk kabel Ethernet dengan sendirinya.

Tiga daripada empat pasangan kabel digunakan.

• Isyarat dan tanah Video Kamera - Perisai OSD Arduino di kotak kawalan
• ArduinoMega PPM signal dan ground <---- penerima RC di kotak kawalan
• ArduinoMega Telemetry signal RS485 - padanan RS485 Arduino Uno di kotak kawalan

Berdasarkan komen dari penyumbang Instructables yang lain, saya menyedari bahawa penambatan berlarutan di dasar tasik tidak akan baik. Dalam ujian kolam renang itu tidak menjadi masalah. Oleh itu, saya mencetak sekumpulan pelampung klip, menggunakan PLA dan dinding yang lebih tebal daripada biasa. Gambar di atas menunjukkan apungan yang dipasang pada tether, dikelompokkan lebih dekat dengan ROV tetapi rata-rata jaraknya sekitar 18 inci. Sekali lagi berdasarkan komen penyumbang lain, saya memasukkan pelampung ke dalam beg mesh yang diikat pada bundel tether untuk melihat apakah saya mempunyai cukup.

Langkah 5: Elektronik Dalam Talian

Gambar pertama menunjukkan kamera dan kompas. Gambar kedua menunjukkan apa yang berlaku semasa anda terus menambahkan barang. Gambar ketiga menunjukkan pengawal motor yang dipasang di bahagian bawah dengan papak aluminium sebagai sink haba alternatif.

Keringkan

• Kamera - Mikro 120 darjah 600TVL FPV cam

  Dipasang pada pemegang bercetak 3d yang memanjangkannya ke kubah

• Kompas Pampasan Tilt - CMPS12

  • Bacaan Gyro dan Accelerometer terbina dalam secara automatik disatukan dengan bacaan Magnetometer untuk bacaan kompas tetap betul kerana ROV bergerak di sekitar
  • Kompas juga memberikan bacaan suhu

• Pemandu Motor - Ebay - BTS7960B x 5

  • Singki haba yang besar terpaksa dikeluarkan untuk menjimatkan ruang
  • Dipasang dengan minyak pemindahan haba ke papak aluminium ¼”
  • Papak aluminium dipasang terus di kedua sisi rak elektronik aluminium
  • Pengalaman menunjukkan pemandu beroperasi dengan baik di bawah kapasiti sehingga panas tidak menjadi masalah
• Arduino Mega
• Modul RS485 untuk meningkatkan isyarat telemetri bersiri
• Modul kuasa sensor semasa
  • Menyediakan hingga 5A kuasa 5v untuk elektronik
  • Measures Amperage hingga 90A untuk pemandu motor 12v
  • Mengukur voltan bateri
• Relay (5v) untuk mengendalikan lampu 12v

Basah

• Modul Sensor Tekanan (kedalaman) - Amazon - MS5540-CM

  Juga memberikan bacaan suhu air

• Bateri AGM 10 volt / jam 12 volt

Saya mempunyai kebimbangan bahawa banyak kenalan elektrik terkena air. Saya belajar bahawa di air tawar, kekonduksian tidak mencukupi untuk menyebabkan masalah (litar pintas dll), bahawa arus mengambil "jalan paling sedikit rintangan" (secara harfiah). Saya tidak pasti bagaimana semua ini berlaku di air laut.

Garis Besar Pendawaian (lihat SubDoc.txt)

Langkah 6: Perisian SubRun

Video pertama menunjukkan Depth Hold berfungsi dengan baik.

Video kedua adalah ujian ciri Heading Hold.

Pseudocode

Arduino Mega menjalankan lakaran yang menggunakan logik berikut:

1. Mendapat isyarat PPM RC melalui tether

   1. Pin Change Interrupt pada data mengira nilai PWM saluran individu dan terus mengemas kini
   2. Menggunakan penapis Median untuk mengelakkan nilai bunyi
   3. Nilai PWM diberikan kepada Kiri / Kanan, Fwd / Belakang, Atas / Bawah, CW / CCW dan ctls lain.
2. Mendapat kedalaman air
3. Logik untuk membolehkan putaran CW atau CCW selesai

4. Nampak kawalan pemandu

   1. Menggunakan Fwd / Belakang dan Kiri / Kanan untuk mengira kekuatan dan sudut (vektor) untuk mendorong pendorong sisi.
   2. Pemeriksaan untuk Lengan / Pelucutan
   3. Menggunakan CW / CCW untuk mengira komponen twist atau
   4. Membaca kompas untuk melihat sama ada kesalahan tajuk dan mengira komponen pembetulan pembetulan
   5. Menggunakan faktor kekuatan, sudut dan putaran untuk mengira daya dan arah bagi setiap empat pendorong
   6. Menggunakan Atas / Bawah untuk menjalankan pendorong Naik / Turun (dua pendorong pada satu alat kawalan) atau
   7. Membaca meter kedalaman untuk melihat apakah ralat kedalaman dan menjalankan pendorong Naik / Turun untuk membetulkan
5. Membaca data kuasa
6. Membaca data suhu dari meter kedalaman (suhu air) dan kompas (suhu dalaman)

7. Berkala menghantar data telemetri ke Serial1

   Kedalaman, Tajuk, Suhu Air, Temp Tiub Kering, Voltan Bateri, Amps, Status Lengan, Status lampu, Denyut jantung

8. Melihat isyarat PWM Light Control dan menghidupkan / mematikan lampu melalui geganti.

Thrusters Bergerak

Keajaiban untuk mengawal pendorong sisi adalah pada langkah 4.1, 4.3 dan 4.5 di atas. Untuk meneruskannya, lihat kod di tab Arduino yang bertajuk runThrusters berfungsi getTransVectors () dan runVectThrusters (). Matematik pintar disalin dari pelbagai sumber, terutama yang berurusan dengan roda mecanum.

Langkah 7: Stesen Kawalan Terapung (dikemas kini)

Pemancar RC 6 Saluran

Kotak kawalan

Kotak kawalan asal (kotak cerut lama) yang memegang elektronik bukan di bawah kapal telah digantikan oleh stesen kawalan terapung.

Stesen Kawalan Terapung

Saya mula bimbang bahawa penambat kaki lima puluh saya tidak cukup lama untuk sampai ke mana-mana. Sekiranya saya berdiri di dermaga, maka sebahagian besar penambat akan diambil ketika keluar ke tasik dan tidak ada lagi yang tersisa untuk menyelam. Oleh kerana saya sudah mempunyai pautan radio ke kotak kawalan, saya mendapat idea mengenai kotak kawalan kalis air terapung.

Oleh itu, saya membuang kotak cerut lama dan meletakkan elektronik kotak kawalan ke atas papan lapis yang sempit. Papan lapis itu masuk ke dalam jongkong tiga galon plastik 3 inci. Skrin TV dari kotak kawalan harus diganti dengan pemancar video. Dan pemancar RC (satu-satunya bahagian yang masih berada di pantai) kini mempunyai tablet dengan penerima video dipasang di atas. Tablet boleh merakam video yang dipaparkan secara pilihan.

Tudung kendi mempunyai suis kuasa dan voltmeter, sambungan tether, antena pemukul RC, dan antena pemancar video getah bebek di atasnya. Apabila ROV menarik diri ke dalam tasik, saya tidak mahu ia meletakkan kendi kawalan terlalu jauh sehingga saya memasang cincin di bahagian bawah di mana tether dipimpin dan di mana garis pengambilan akan dipasang. Saya juga meletakkan kira-kira 2 inci konkrit di bahagian bawah kendi sebagai pemberat sehingga melayang tegak.

Stesen kawalan terapung mengandungi elektronik berikut:

• Penerima RC - dengan Output PPM
• Arduino Uno
• OSD Shield - Amazon
• Modul RS485 untuk meningkatkan isyarat telemetri bersiri
• Pemancar Video
• Volt meter untuk memantau kesihatan Bateri Lipo 3s
• Bateri Lipo 2200 mah 3s

Paparan Pada Skrin (OSD)

Di dunia quad-copter, data telemetri ditambahkan ke paparan FPV (First Person Video) di hujung drone. Saya tidak mahu memasukkan barang lagi ke dalam Tube kering yang sudah sesak dan tidak kemas. Oleh itu, saya memilih untuk menghantar telemetri ke stesen pangkalan secara berasingan dari video dan meletakkan maklumat di skrin di sana. Perisai OSD dari Amazon sangat sesuai untuk ini. Ia mempunyai video masuk, video keluar, dan perpustakaan Arduino (MAX7456.h) yang menyembunyikan kekacauan.

Perisian SubBase

Logik berikut dijalankan dalam lakaran Arduino Uno di stesen kawalan:

1. Membaca mesej telemetri bersiri pra-format
2. Menulis mesej ke perisai Paparan Pada Skrin

Langkah 8: Barang Masa Depan

Saya memang menambahkan modul DVR mini ke kotak kawalan untuk duduk di antara OSD (On Screen Display) dan TV kecil untuk merakam video. Tetapi dengan perubahan ke Floating Control Station, saya kini bergantung pada aplikasi tablet untuk merakam video.

Saya mungkin, jika saya benar-benar bercita-cita tinggi, cuba menambah lengan pemikat. Terdapat saluran kawalan radio yang tidak digunakan dan pasangan kabel yang tidak terpakai di tether hanya mencari kerja.

Hadiah Kedua dalam Peraduan Make it Move