DIY Submersible ROV: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

რამდენად ძნელი იქნებოდა? გამოდის, რომ იყო რამდენიმე გამოწვევა წყალქვეშა ROV– ს დამზადებასთან დაკავშირებით. მაგრამ ეს იყო სახალისო პროექტი და ვფიქრობ, რომ საკმაოდ წარმატებული იყო. ჩემი მიზანი იყო, რომ ეს არ ღირდეს დიდძალი ქონება, გამიადვილდეს ტარება და მქონდეს კამერა იმის საჩვენებლად, რასაც ხედავს წყალქვეშ. მე არ მომეწონა მძღოლის მართვისგან მავთულის ჩამოკიდების იდეა და მე უკვე მაქვს სხვადასხვა სახის რადიოკონტროლის გადამცემები, ასე რომ, ეს არის ის მიმართულება, სადაც გადავედი გადამცემი და საკონტროლო ყუთი ცალკე. 6 არხის გადამცემზე, რომელსაც მე ვიყენებ, მარჯვენა ჯოხი გამოიყენება წინ/უკან და მარცხნივ/მარჯვნივ. მარცხენა ჯოხი არის ზემოთ/ქვემოთ და მოუხვიეთ საათის ისრის მიმართულებით/CCW. ეს არის იგივე კონფიგურაცია, რომელიც გამოიყენება ოთხკუთხედებზე და ა.

მე გადავხედე ინტერნეტს და ვნახე რამდენიმე ძვირადღირებული ROV და ვნახე რამდენიმე "ვექტორული გამანადგურებლით". ეს ნიშნავს, რომ გვერდითი ამწეები დამონტაჟებულია 45 გრადუსიანი კუთხით და აერთიანებს მათ ძალებს ROV– ს გადასაადგილებლად ნებისმიერი მიმართულებით. მე უკვე ავაშენე მექანიკური ბორბლიანი როვერი და ვფიქრობდი, რომ მათემატიკა იქ გამოიყენებოდა. (Ref. Driving Mecanum Wheels Omnidirectional Robots). ჩაძირვისა და ზედაპირის დასაყენებლად გამოიყენება ცალკეული გამანადგურებლები. და "vectored thrusters" მაგრად ჟღერს.

მისი მართვის სიმარტივისთვის მინდოდა სიღრმის დაჭერა და სათაურის გამართვა. ამ გზით მძღოლს საერთოდ არ უწევს მარცხენა ჯოხის გადაადგილება გარდა მყვინთავის/ზედაპირის ან ახალი სათაურის გადახვევისა. აღმოჩნდა, რომ ესეც ცოტა გამოწვევა იყო.

ეს ინსტრუქცია არ არის განკუთვნილი როგორც საკუთარი თავის გასაკეთებლად მიმართულებების ერთობლიობა. მიზანია უფრო უზრუნველყოს რესურსი, საიდანაც ვიღაცამ შეიძლება მიიღოს საკუთარი წყალქვეშა ROV– ს აშენება.

ნაბიჯი 1: ჩარჩო

ეს იყო მარტივი არჩევანი. იმის ნახვა, თუ რა გააკეთეს სხვა ადამიანებმა, მე მიბიძგა 1/2 დიუმიანი PVC მილის მიმართულებით. ეს იაფია და ადვილია მასთან მუშაობა. მე გამოვიმუშავე საერთო დიზაინი, რომელიც მოთავსდებოდა გვერდით შემავსებლებს და ზევით/ქვევით შემავსებლებს. შეკრებიდან მალევე მე მას ყვითელი შევასხურე. ოჰ, ახლა წყალქვეშა ნავია! მე გავაღე ხვრელები მილის ზედა და ქვედა ნაწილში, რათა დატბორილიყო. პერსონალის დასამაგრებლად მე ჩავწერე ძაფები PVC– ში და გამოვიყენე 4 40 უჟანგავი ხრახნი. მე ბევრი მათგანი გამოვიყენე.

მოგვიანებით ეტაპზე ნაჩვენებია სრიალები, რომლებიც ქვემოდან მოშორებულია 3D დაბეჭდილი ამწეებით. ამწეები საჭირო იყო მის შესაქმნელად, რათა ბატარეა ამოეღოთ და შეეცვალათ. მე 3D დაბეჭდილი უჯრა ბატარეის დასაკავებლად. ბატარეა დაფიქსირებულია უჯრაში velcro სამაჯურით. Dry Tube ასევე ეჭირა ჩარჩოზე velcro straps.

ნაბიჯი 2: მშრალი მილი

პირველი სურათი არის ტალღოვანი ტესტი. მეორე სურათი ცდილობს აჩვენოს, თუ როგორ მიედინება მავთულები ქოთნის ტყვიის კონექტორებში. მესამე სურათი უფრო იგივეა პლუს დამატებითი ნაკაწრი ჭურჭლის სიღრმის მრიცხველისა და მისი მავთულისთვის. მეოთხე სურათზე ჩანს მშრალი მილის დაშლა.

ბუიანობა

Dry Tube შეიცავს ელექტრონიკას და უზრუნველყოფს უმეტესობას დადებით ენერგიას. იდეალური არის მცირე რაოდენობის პოზიტიური გამტარუნარიანობა, ასე რომ, თუ რამე არასწორედ წარიმართება, ROV საბოლოოდ ამოვა ზედაპირზე. ამას ცოტაოდენი ცდა და შეცდომა დასჭირდა. მცურავი გამოცდის დროს აქ ნაჩვენები შეკრება რამდენიმე კილოგრამ ძალას ითხოვდა მის ჩაძირვაში. ამან გამოიწვია ნებისმიერი მარტივი გადაწყვეტილება ბატარეის ბორტზე დაყენების შესახებ (განსხვავებით ძალაუფლებისგან, რომელიც მიდის კავშირზე). მან ასევე გამოიწვია მილის სიგრძის მოჭრა. გამოდის, რომ 4 ინჩიანი მილი უზრუნველყოფს დაახლოებით 1/4 ფუნტის ბურუსს სიგრძის ინჩზე (მე ერთხელ მათემატიკა გავაკეთე, მაგრამ ეს ვარაუდია). მე ასევე დასრულდა PVC "skids" ბოლოში. მათ აქვთ ხრახნიანი ბოლოები, სადაც ტყვიის დარტყმას ვასხამ ბურუსისთვის.

წყლის მჭიდრო ბეჭედი

მას შემდეგ, რაც დავიწყე ეპოქსიდის გამოყენება ნაკერების და ხვრელების დალუქვის მიზნით და გადავწყვიტე ნეოპრენის კერაზე ნაკლები კონექტორების გამოყენება, ROV საიმედოდ წყალგაუმტარი იყო. ცოტა ხანი ვიბრძოდი "წყალგაუმტარი" Ethernet კონექტორებთან, მაგრამ საბოლოოდ უარი ვთქვი მათზე და უბრალოდ გავაღე პატარა ხვრელი, შევიყვანე მავთული და "ჩავასხი" ხვრელი ეპოქსიდურით. მას შემდეგ, რაც კერაზე ნაკლები კონექტორები გამკაცრდა, მათი ამოღება ძნელი იყო. აღმოვაჩინე, რომ თეთრი ცხიმის ცოტაოდენი ნაცხის გამო მშრალი მილის დაშლა და ერთმანეთთან შეხება ბევრად უფრო ადვილი გახდა.

აკრილის გუმბათის დასამაგრებლად მე გამოვკვეთე ხვრელი 4 ABS თავსახურიდან, რომელიც ტოვებდა გუმბათის კიდეს. თავდაპირველად შევეცადე ცხელი წებო, მაგრამ ეს მაშინვე გაჟონა და ეპოქსიაზე გადავედი.

შიგნით

ყველა შიდა ელექტრონიკა დამონტაჟებულია 1/16 დიუმიანი ალუმინის ფურცელზე (ჩამორჩენილებით). ის მხოლოდ 4 ინჩის სიგანეზეა და ვრცელდება მილის სიგრძეზე. დიახ, მე ვიცი, რომ ის ატარებს ელექტროენერგიას, მაგრამ ის ასევე ატარებს სითბოს.

მავთულები შემოდის

უკანა 4 "ABS თავსახურს აქვს 2 დიუმიანი ხვრელი და 2" ABS მდედრობითი ადაპტერი. 2 "შტეფსელში ჩაღრმავებული ხვრელი Ethernet მავთულის გავლით და ქოთანში. 3 ცალი 3" ABS წებოვანი ასევე გააკეთა პატარა წრე ფართობი "potting".

მე გაბურღე ის, რაც ბევრი ხვრელი ჩანდა (2 თითოეული შემტევისთვის), მაგრამ ვისურვებდი რომ მეტი გამეკეთებინა. თითოეულმა ხვრელმა შეიყვანა ქალი ტყვიის კონექტორი მასში (ცხელი ხერხიდან). დამრტყმელ მავთულხლართებს და ბატარეის სადენებს მამაკაცის ტყვიის კონექტორები შეუერთდა.

მე დავამთავრე პატარა ABS მუწუკის დამატება, რათა მომცა ადგილი სიღრმის მავთულის გასავლელად და ქოთანში. ის უფრო სასაცილო გახდა, ვიდრე მე ვისურვებდი და მე შევეცადე მავთულის ორგანიზება პატარა დამჭერით, რომელშიც იყო სლოტები.

ნაბიჯი 3: წვრილმანი Thrusters

მე მივიღე ბევრი იდეა ინტერნეტიდან და გადავწყვიტე გამეგრძელებინა ტუმბოს ვაზნა. ისინი შედარებით იაფია (დაახლოებით $ 20+) თითოეული და აქვთ ბრუნვისა და სიჩქარის სწორი რაოდენობა. მე გამოვიყენე ორი 500 გალონი/საათი ვაზნა ზევით/ქვევით გამწევისთვის და ოთხი 1000 GPH ვაზნა გვერდითი ამწევისთვის. ეს იყო ჯონსონის ტუმბოს ვაზნები და მე მივიღე ისინი ამაზონის საშუალებით.

მე 3D დაბეჭდილია თასუსტერის სახლები Thingaverse– ის დიზაინის გამოყენებით, ROV Bilge Pump Thruster Mount. მე ასევე 3D დაბეჭდილი პროპელერები, ისევ დიზაინი Thingaverse, ROV Bilge Pump Thruster Propeller. მათ ცოტა ადაპტირება მიიღეს, მაგრამ საკმაოდ კარგად იმუშავეს.

ნაბიჯი 4: შეკრება

მე გამოვიყენე 50 ფუტი სიგრძის Cat 6 Ethernet კაბელი. მე მას პოლიპროპილენის თოკზე 50 ფუტი ჩავაგდე. მე გამოვიყენე კაბელის ბოლოზე დამაგრებული ბურთულიანი კალმის ბოლო და დაახლოებით ერთი საათი დამჭირდა თოკზე გასასვლელად. დამღლელი, მაგრამ იმუშავა. თოკი უზრუნველყოფს დაცვას, ძალას გაყვანისთვის და გარკვეულ პოზიტიურ ბუანსს. კომბინაცია კვლავ იძირება, მაგრამ არც ისე ცუდად, როგორც Ethernet კაბელი თავისთავად.

ოთხი საკაბელო წყვილიდან სამი გამოიყენება.

• კამერა ვიდეო სიგნალი და მიწა - Arduino OSD ფარი საკონტროლო ყუთში
• ArduinoMega PPM სიგნალი და მიწა <---- RC მიმღები საკონტროლო ყუთში
• ArduinoMega ტელემეტრიული სიგნალი RS485 - შესატყვისი RS485 Arduino Uno საკონტროლო ყუთში

Instructables– ის სხვა შემსრულებლის კომენტარების საფუძველზე მივხვდი, რომ ტბის ფსკერზე მიბმა არ იქნებოდა კარგი. საცურაო აუზის ტესტში ეს არ იყო პრობლემა. ასე რომ, მე 3d დაბეჭდილი რამოდენიმე clip-on floats გამოყენებით PLA და სქელი კედლები, ვიდრე ჩვეულებრივი. ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს მცურავებს, რომლებიც განლაგებულია კვანძზე, უფრო მჭიდროდ არის დაჯგუფებული ROV– სთან, მაგრამ საშუალოდ დაახლოებით 18 ინჩის დაშორებით. ისევ სხვა კონტრიბუტორის კომენტარის მიხედვით, მე ჩავყარე ბუდეები ბადისებრ ჩანთაში, რომელიც მიბმულია შეკრების პაკეტზე, რომ ვნახო, საკმარისი მაქვს თუ არა.

ნაბიჯი 5: ელექტრონიკის ბორტზე

პირველი სურათი აჩვენებს კამერას და კომპასს. მეორე სურათი გვიჩვენებს, თუ რა ხდება მასალის დამატებისას. მესამე სურათი გვიჩვენებს ქვემოდან დამონტაჟებულ საავტომობილო კონტროლერს ალუმინის ფილებით, როგორც ალტერნატიული გათბობის ნიჟარები.

მშრალი

• კამერა - მიკრო 120 გრადუსიანი 600TVL FPV კამერა

  დამონტაჟებულია 3D დაბეჭდილ საყრდენზე, რომელიც ვრცელდება გუმბათში

• დახრის კომპენსაციის კომპასი - CMPS12

  • ჩამონტაჟებული გირო და აქსელერომეტრის მაჩვენებლები ავტომატურად ინტეგრირებული მაგნიტომეტრის მაჩვენებლებთან კომპასის კითხვისთვის რჩება სწორი, რადგან ROV მოძრაობს გარშემო
  • კომპასი ასევე უზრუნველყოფს ტემპერატურის კითხვას

• საავტომობილო დრაივერები - Ebay - BTS7960B x 5

  • დიდი სითბოს ნიჟარები უნდა მოიხსნას სივრცის დაზოგვის მიზნით
  • დამონტაჟებულია სითბოს გადაცემის ცხიმით ¼”ალუმინის ფირფიტებზე
  • ალუმინის ფილები დამონტაჟებულია უშუალოდ ალუმინის ელექტრონული თაროების ორივე მხარეს
  • გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ მძღოლები კარგად მუშაობენ სიმძლავრის ქვეშ, ამიტომ სითბო არ არის პრობლემა
• არდუინო მეგა
• RS485 მოდული სერიული ტელემეტრიული სიგნალის გასაძლიერებლად

• მიმდინარე სენსორი დენის მოდული

  • უზრუნველყოფს ელექტროენერგიის 3A– მდე 5 ვ სიმძლავრეს
  • ზომავს ამპერიმეტრს 90A– მდე 12v ძრავის მძღოლებზე
  • ზომავს ბატარეის ძაბვას
• სარელეო (5 ვ) 12 ვ სინათლის მუშაობისთვის

სველი

• წნევის (სიღრმის) სენსორის მოდული-ამაზონი-MS5540-CM

  ასევე უზრუნველყოფს წყლის ტემპერატურის კითხვას

• 10 ამპერი/სთ 12 ვოლტიანი AGM ბატარეა

მე მქონდა შეშფოთება, რომ ბევრი ელექტრული კონტაქტი წყალს ექვემდებარებოდა. მე შევიტყვე, რომ სუფთა წყალში არ არის საკმარისი გამტარობა, რომ გამოიწვიოს პრობლემა (მოკლე ჩართვა და ა. არ ვარ დარწმუნებული, როგორ ჩაივლის ეს ყველაფერი ზღვის წყალში.

გაყვანილობის მონახაზი (იხ. SubDoc.txt)

ნაბიჯი 6: SubRun პროგრამული უზრუნველყოფა

პირველი ვიდეო გვიჩვენებს Depth Hold საკმაოდ კარგად მუშაობას.

მეორე ვიდეო არის Heading Hold ფუნქციის გამოცდა.

ფსევდოკოდი

Arduino Mega აწარმოებს ესკიზს, რომელიც ასრულებს შემდეგ ლოგიკას:

1. იღებს PPM RC სიგნალს კავშირზე

   1. მონაცემების Pin Change Interrupt ითვლის ინდივიდუალური არხის PWM მნიშვნელობებს და ინახავს მათ განახლებას
   2. იყენებს საშუალო ფილტრს ხმაურის მნიშვნელობების თავიდან ასაცილებლად
   3. PWM მნიშვნელობები ენიჭება მარცხნივ/მარჯვნივ, Fwd/Back, Up/Down, CW/CCW და სხვა ctls.
2. იღებს წყლის სიღრმეს
3. ლოგიკა დაუშვებს CW ან CCW ბრუნვის დასრულებას

4. უყურებს მძღოლის კონტროლს

   1. იყენებს Fwd/Back და Left/Right გამოთვლის ძალასა და კუთხეს (ვექტორს) მოძრავი გვერდითი ამწეებისათვის.
   2. ამოწმებს მკლავს/განიარაღებას
   3. იყენებს CW/CCW გადატრიალების კომპონენტის გამოთვლას ან
   4. კითხულობს კომპასს, რათა დაინახოს სათაურის შეცდომა და ითვლის მაკორექტირებელ ბრუნვის კომპონენტს
   5. იყენებს ძალას, კუთხეს და ბრუნვის ფაქტორებს, რათა გამოთვალოს ძალა და მიმართულება თითოეული ოთხი შემძვრელისთვის
   6. იყენებს ზევით/ქვევით ზევით/ქვევით წამწამების გასაშვებად (ორი წამყვანი ერთ კონტროლერზე) ან
   7. კითხულობს სიღრმის მეტრს იმის დასადგენად, არის თუ არა სიღრმისეული შეცდომა და გამოსასწორებლად აწარმოებს მაღლა/ქვევით ამწეებს
5. კითხულობს ენერგიის მონაცემებს
6. კითხულობს ტემპერატურის მონაცემებს სიღრმის მეტრიდან (წყლის ტემპერატურა) და კომპასიდან (შიდა ტემპერატურა)

7. პერიოდულად აგზავნის ტელემეტრიულ მონაცემებს Serial1

   სიღრმე, სათაური, წყლის ტემპერატურა, მშრალი მილის ტემპერატურა, ბატარეის ძაბვა, ამპერი, მკლავის სტატუსი, განათების სტატუსი, გულისცემა

8. უყურებს სინათლის კონტროლის PWM სიგნალს და რელსის საშუალებით ანათებს/გამორთავს შუქს.

ვექტორიანი ტრასტერები

გვერდითი ამწეების კონტროლის მაგია არის ზემოთ 4.1, 4.3 და 4.5 ნაბიჯებში. ამის გასაგრძელებლად, გადახედეთ კოდს Arduino ჩანართზე სახელწოდებით runThrusters ფუნქციები getTransVectors () და runVectThrusters (). ჭკვიანური მათემატიკა გადაწერილია სხვადასხვა წყაროდან, პირველ რიგში მათგან, ვინც მექანიკურ ბორბლებზე მუშაობდა.

ნაბიჯი 7: მცურავი კონტროლის სადგური (განახლებულია)

6 არხიანი RC გადამცემი

საკონტროლო ყუთი

ორიგინალური საკონტროლო ყუთი (ძველი სიგარეტის ყუთი), სადაც ელექტრონიკა არ იყო ქვესადგურზე, შეიცვალა მცურავი საკონტროლო სადგურით.

მცურავი კონტროლის სადგური

დავიწყე იმის შეშფოთება, რომ ჩემი ორმოცდაათი ფუტიანი კავშირი არ იყო საკმარისი იმისათვის, რომ სადმე მივსულიყავი. თუ ნავსადგურზე ვდგავარ, მაშინ შეკრების უმეტესი ნაწილი ტბაში გადმოდის და მყვინთავებისთვის აღარ დარჩება. ვინაიდან მე უკვე მქონდა რადიოს ბმული საკონტროლო ყუთთან, მე მივიღე ცნება მცურავი წყალგაუმტარი საკონტროლო ყუთის შესახებ.

ასე რომ, მე მოვიშორე ძველი სიგარეტის ყუთი და საკონტროლო ყუთის ელექტრონიკა გადავიტანე პლაივუდის ვიწრო ნაჭერზე. პლაივუდი ჩადის პლასტმასის სამი გალონის დოქის 3 ინჩიან პირში. საკონტროლო ყუთიდან ტელევიზორის ეკრანი უნდა შეიცვალოს ვიდეო გადამცემით. და RC გადამცემს (ერთადერთი ნაწილი ჯერ კიდევ ნაპირზეა) ახლა აქვს პლანშეტი ვიდეო მიმღებით, რომელიც თავზეა დამონტაჟებული. ტაბლეტს შეუძლია სურვილისამებრ ჩაწეროს ვიდეო, რომელსაც აჩვენებს.

დოქის სახურავს აქვს დენის გადამრთველი და ვოლტმეტრი, შემაერთებელი მოწყობილობა, RC ვისკის ანტენები და რეზინის იხვის ვიდეო გადამცემის ანტენა. როდესაც ROV გამოდის ტბაში, მე არ მინდოდა, რომ ის ძალიან შორს დაეტოვებინა საკონტროლო დოქაში, ამიტომ მე დავაყენე ბეჭედი ბოლოში, სადაც მიმაგრებულია მიმაგრება და სადაც დამაგრებული იქნება საძიებო ხაზი. მე ასევე ჩავასხი დაახლოებით 2 სანტიმეტრი ბეტონი დოქის ბოლოში, როგორც ბალასტი, ასე რომ ის თავდაყირა მიცურავს.

მცურავი საკონტროლო სადგური შეიცავს შემდეგ ელექტრონიკას:

• RC მიმღები - PPM გამომავალით
• არდუინო უნო
• OSD ფარი - ამაზონი
• RS485 მოდული გააძლიერებს სერიული ტელემეტრიული სიგნალს
• ვიდეო გადამცემი
• ვოლტ მეტრი 3s Lipo ბატარეის ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის
• 2200 mah 3s ლიპო ბატარეა

ეკრანზე ჩვენება (OSD)

ოთხკუთხა სამყაროში, ტელემეტრიის მონაცემები ემატება FPV (პირველი პირის ვიდეო) ჩვენებას დრონის ბოლოს. მე არ მსურდა რაიმე ჩამედო ისედაც ხალხმრავალ და ბინძურ მშრალ მილში. ამიტომ მე ავირჩიე ტელემეტრიის გაგზავნა საბაზო სადგურამდე ვიდეოსგან დამოუკიდებლად და ინფორმაცია იქ ეკრანზე. ამაზონის OSD ფარი შესანიშნავი იყო ამისათვის. მას აქვს ვიდეო, ვიდეო გამოშვება და Arduino ბიბლიოთეკა (MAX7456.h), რომელიც მალავს ყოველგვარ არეულობას.

SubBase პროგრამული უზრუნველყოფა

შემდეგი ლოგიკა მუშაობს ესკიზზე Arduino Uno– ზე საკონტროლო სადგურზე:

1. კითხულობს წინასწარ ფორმატირებულ სერიულ ტელემეტრიულ შეტყობინებას
2. წერს შეტყობინებას ეკრანის ჩვენების ფარს

ნაბიჯი 8: მომავალი ნივთები

მე დავამატე მინი DVR მოდული საკონტროლო ყუთში OSD (ეკრანზე ჩვენებაზე) და პატარა ტელევიზორს შორის ვიდეოს ჩაწერისთვის. მცურავი კონტროლის სადგურის ცვლილებით, მე ახლა ვეყრდნობი ტაბლეტის აპლიკაციას ვიდეოს ჩაწერისთვის.

მე შემიძლია, თუ გავხდები ამბიციური, ვცდილობ დამამაგრებელი ხელი დავამატო. არსებობს გამოუყენებელი რადიო კონტროლის არხები და გამოუყენებელი საკაბელო წყვილი კავშირში, რომელიც მხოლოდ სამუშაოს ეძებს.

მეორე პრიზი Make it Move კონკურსში