DIY Dalgıç ROV: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Ne kadar zor olabilir? Suya daldırılabilir bir ROV yapmanın birkaç zorluğu olduğu ortaya çıktı. Ama eğlenceli bir projeydi ve bence oldukça başarılı oldu. Amacım bir servete mal olmaması, sürüşünün kolay olması ve su altında gördüklerini gösteren bir kameram olmasıydı. Sürücü kontrollerinden sarkan bir kablo fikrinden hoşlanmadım ve zaten çeşitli radyo kontrol vericilerim var, bu yüzden verici ve kontrol kutusu ayrıyken gittiğim yön buydu. Kullandığım 6 kanallı vericide sağ çubuk ileri/geri ve sol/sağ için kullanılıyor. Sol çubuk Yukarı/Aşağı ve Saat Yönünde/CCW'yi çevirin. Bu, dörtlü helikopterlerde vb. kullanılan kurulumla aynıdır.

İnternete baktım ve bazı pahalı ROV'lar gördüm ve birkaç tane "vektörlü itici" gördüm. Bu, yan iticilerin 45 derecelik açılarla monte edildiği ve ROV'u herhangi bir yönde hareket ettirmek için güçlerini birleştirdiği anlamına gelir. Zaten bir mecanum tekerlekli rover yapmıştım ve oradaki matematiğin geçerli olacağını düşündüm. (Ref. Sürüş Mecanum Wheels Çok Yönlü Robotlar). Dalış ve yüzeye çıkma için ayrı iticiler kullanılır. Ve "vektörlü iticiler" kulağa hoş geliyor.

Sürüş kolaylığı için derinlik tutuşu ve yön tutuşu istedim. Bu şekilde sürücünün dalış/yüzey geçişi veya yeni bir istikamete dönüş dışında sol çubuğu hareket ettirmesi gerekmez. Bunun da biraz zorlayıcı olduğu ortaya çıktı.

Bu Eğitilebilirlik, bunu kendiniz yapmak için bir dizi talimat olarak tasarlanmamıştır. Amaç, daha çok, kendi dalgıç ROV'larını inşa etmeyi planlıyorlarsa, birinin yararlanabileceği bir kaynak sağlamaktır.

Adım 1: Çerçeve

Bu kolay bir seçimdi. Başkalarının ne yaptığını görmek beni 1/2 inç PVC boruya doğru itti. Ucuz ve çalışmak kolaydır. Yan iticileri ve yukarı/aşağı iticileri barındıracak genel bir tasarım buldum. Montajdan hemen sonra sarıya boyadım. Ah evet, şimdi bir denizaltı! Su basması için borunun üstüne ve altına delikler açtım. Malzemeyi tutturmak için PVC'ye dişler çektim ve 4 40 paslanmaz vida kullandım. Bir çoğunu kullandım.

Daha sonraki bir aşamada gösterilen, 3d baskılı yükselticiler tarafından alttan uzak tutulan kızaklardır. Pilin çıkarılıp değiştirilebilmesi için yükselticilere ihtiyaç vardı. Pili tutmak için bir tepsiyi 3d yazdırdım. Pil, bir cırt bant ile tepsiye sabitlenmiştir. Kuru Tüp ayrıca cırt bantlarla çerçeveye tutulur.

Adım 2: Kuru Tüp

İlk resim yüzdürme testidir. İkinci resim, itici tellerinin, yerleşik mermi konektörlerine nasıl yönlendirildiğini göstermeye çalışır. Üçüncü resim daha çok aynı artı saksı derinliği ölçer ve telleri için ek çıkıntı. Dördüncü resim, kuru tüpün ayrılmasını gösterir.

yüzdürme

Kuru Tüp elektroniği içerir ve pozitif yüzdürme gücünün çoğunu sağlar. İdeal olan az miktarda pozitif yüzdürmedir, bu nedenle işler ters giderse ROV sonunda yüzeye çıkar. Bu biraz deneme yanılma aldı. Bir şamandıra testi sırasında burada gösterilen tertibat, suya batması için birkaç kilo kuvvet aldı. Bu, pili gemiye takmak için herhangi bir kolay karara yol açtı (gücün ip üzerinden gelmesinin aksine). Ayrıca borunun uzunluğunun kesilmesine yol açtı. 4 inçlik bir tüpün inç uzunluk başına yaklaşık 1/4 pound yüzdürme sağladığı ortaya çıktı (matematiği bir kez yaptım ama bu bir tahmin). Ben de en alta PVC "kızaklar" koydum. Yüzdürmeyi ince ayarlamak için kurşun atışı koyduğum uçlarda vidaları var.

Su Geçirmez Conta

Dikişleri ve delikleri kapatmak için epoksi kullanmaya ve neopren göbeksiz konektörler kullanmaya karar verdiğimde, ROV güvenilir bir şekilde su geçirmezdi. Bir süre "su geçirmez" ethernet konektörleriyle uğraştım ama sonunda bunlardan vazgeçtim ve sadece küçük bir delik açtım, kabloyu içeri yönlendirdim ve deliği epoksi ile "çöpeledim". Göbeksiz konektörler yerine sıkıldıktan sonra, onları çıkarmaya çalışmak zordu. Küçük bir beyaz gresin bulaşmasının Kuru Tüpün ayrılmasını ve bir araya getirilmesini çok daha kolay hale getirdiğini keşfettim.

Akrilik kubbeyi monte etmek için kubbenin kenarını almak için bir çıkıntı bırakarak 4 ABS kapakta bir delik açtım. Başlangıçta sıcak tutkal denedim, ancak bu hemen sızdı ve epoksiye gittim.

İçeri

Tüm iç elektronikler, 1/16 inçlik bir alüminyum levha üzerine monte edilmiştir (çekmelerle birlikte). Sadece 4 inç genişliğindedir ve tüpün uzunluğunu uzatır. Evet, elektriği ilettiğini biliyorum ama aynı zamanda ısıyı da iletiyor.

Gelen teller

Arka 4" ABS kapağında 2 inçlik bir delik delinmiş ve 2" ABS dişi adaptör yapıştırılmış. 2"lik bir fişte Ethernet kablosunun geçmesi ve yerleştirilmesi için bir delik açılmıştır. 3"'lik küçük bir parça Yapıştırılmış ABS ayrıca "saksılama" için küçük bir daire alanı yaptı.

Bol gibi görünen delikler açtım (her itici için 2 tane), ama keşke daha fazlasını yapsaydım. Her deliğin içine bir dişi mermi konektörü takıldı (havyadan sıcakken). İtici kabloları ve pil uçları, lehimlenmiş erkek mermi konektörlerine sahip.

Derinlik ölçer telinin geçmesi ve yerleştirilmesi için bana bir yer vermek için küçük bir ABS tümseği ekledim. İstediğimden daha da dağınık hale geldi ve kabloları, içinde yuvaları olan küçük bir tutucuyla düzenlemeye çalıştım.

3. Adım: Kendin Yap İticileri

İnternetten birçok fikir aldım ve sintine pompası kartuşlarını kullanmaya karar verdim. Her biri nispeten ucuz (yaklaşık 20 $ +) ve doğru miktarda tork ve hıza sahipler. Yukarı/aşağı iticiler için iki adet 500 Galon/saat kartuş ve yan iticiler için dört adet 1000 GPH kartuş kullandım. Bunlar Johnson Pompa Kartuşlarıydı ve onları Amazon'dan aldım.

İtici muhafazalarını Thingaverse, ROV Sintine Pompa İtici Montajı'ndan bir tasarım kullanarak 3 boyutlu yazdırdım. Pervaneleri de yine Thingaverse'den bir tasarım olan ROV Bilge Pump Thruster Propeller ile 3d olarak bastım. Biraz adapte oldular ama oldukça iyi çalıştılar.

4. Adım: Bağlama

50 fit uzunluğunda Cat 6 Ethernet kablosu kullandım. 50 fitlik polipropilen ipin içine ittim. Kabloya bantlanmış bir tükenmez kalemin ucunu kullandım ve ipi iterek yaklaşık bir saat sürdüm. Sıkıcı, ama işe yaradı. Halat koruma, çekme gücü ve bir miktar pozitif yüzdürme sağlar. Kombinasyon hala batıyor, ancak Ethernet kablosu kadar kötü değil.

Dört kablo çiftinden üçü kullanılır.

• Kamera Video sinyali ve toprak -- Kontrol kutusundaki Arduino OSD kalkanı
• Kontrol kutusunda ArduinoMega PPM sinyali ve toprak <---- RC alıcısı
• ArduinoMega Telemetri sinyali RS485 -- kontrol kutusunda uyumlu RS485 Arduino Uno

Başka bir Instructables katılımcısının yorumlarına dayanarak, ipin bir göl dibinde sürüklenmesinin iyi olmayacağını anladım. Yüzme havuzu testinde sorun çıkmadı. Bu yüzden PLA ve normalden daha kalın duvarlar kullanarak bir grup klipsli şamandıra 3 boyutlu yazdırdım. Yukarıdaki resim, ROV'a daha yakın, ancak ortalama olarak yaklaşık 18 inç aralıklı olarak gruplandırılmış, ip üzerine yerleştirilmiş şamandıraları göstermektedir. Yine diğer katılımcının yorumlarına göre, yeterli olup olmadığını görmek için şamandıraları ip demetine bağlı bir ağ torbaya koydum.

Adım 5: Araç Elektroniği

İlk resim kamera ve pusulayı gösteriyor. İkinci resim, bir şeyler eklemeye devam ettiğinizde ne olduğunu gösterir. Üçüncü resim, alternatif ısı alıcıları olarak alüminyum levhalara sahip alt tarafa monte edilmiş motor kontrol cihazlarını göstermektedir.

Kuru

• Kamera – Mikro 120 Derece 600TVL FPV kamera

  Kubbeye doğru uzanan 3 boyutlu baskılı tutucuya monte edilmiştir

• Eğim Dengeli Pusula – CMPS12

  • ROV etrafında dönerken pusula okumasının doğru kalmasını sağlamak için Magnetometer okumalarıyla otomatik olarak entegre edilen dahili Gyro ve Accelerometer okumaları
  • Pusula ayrıca sıcaklık okuması sağlar

• Motor Sürücüleri – Ebay – BTS7960B x 5

  • Yerden tasarruf etmek için büyük Isı alıcıların çıkarılması gerekiyordu
  • ¼” alüminyum levhalar üzerine ısı transfer gresi ile monte edilmiştir
  • Alüminyum elektronik rafın her iki tarafına doğrudan monte edilen alüminyum levhalar
  • Deneyimler, sürücülerin kapasitelerinin altında çalıştığını gösteriyor, bu nedenle ısı sorun değil
• arduino mega
• Seri telemetri sinyalini güçlendirmek için RS485 Modülü

• Akım sensörü Güç modülü

  • Elektronik için 3A'e kadar 5v güç sağlar
  • 12v motor sürücülerine giden 90A'ya kadar Amper ölçer
  • Akü voltajını ölçer
• 12v lambaları çalıştırmak için röle (5v)

Islak

• Basınç (derinlik) Sensör Modülü – Amazon – MS5540-CM

  Ayrıca su sıcaklığı okuma sağlar

• 10 Amp/Saat 12 volt AGM akü

Birçok elektrik kontağının suya maruz kaldığı konusunda endişelerim vardı. Tatlı suda sorun oluşturacak kadar iletkenlik olmadığını (kısa devre vb.), akımın "en az dirençli yolu" (kelimenin tam anlamıyla) izlediğini öğrendim. Tüm bunların deniz suyunda nasıl olacağından emin değilim.

Kablolama Anahattı (bkz. SubDoc.txt)

Adım 6: Alt Çalıştırma Yazılımı

İlk video, Depth Hold'un oldukça iyi çalıştığını gösteriyor.

İkinci video, Heading Hold özelliğinin bir testidir.

sözde kod

Arduino Mega, aşağıdaki mantığı gerçekleştiren bir çizim yürütür:

1. Tether üzerinden PPM RC sinyali alır

   1. Verilerdeki Pin Değişim Kesintisi, bireysel kanal PWM değerlerini hesaplar ve bunları güncel tutar
   2. Gürültü değerlerinden kaçınmak için Medyan filtresini kullanır
   3. Sol/Sağ, İleri/Geri, Yukarı/Aşağı, CW/CCW ve diğer ctls'ye atanan PWM Değerleri.
2. Su derinliğini alır
3. CW veya CCW bükümünün bitmesine izin veren mantık

4. Sürücü kontrollerine bakar

   1. Yan iticileri sürmek için gücü ve açıyı (vektör) hesaplamak için İleri/Geri ve Sol/Sağ kullanır.
   2. Devreye Alma/Devre Dışı Bırakma Kontrolleri
   3. Büküm bileşenini hesaplamak için CW/CCW kullanır veya
   4. Yön hatası olup olmadığını görmek için pusulayı okur ve düzeltici büküm bileşenini hesaplar
   5. Dört iticinin her biri için güç ve yönü hesaplamak için güç, açı ve bükülme faktörlerini kullanır
   6. Yukarı/Aşağı iticileri çalıştırmak için Yukarı/Aşağı kullanır (bir kontrolörde iki itici) veya
   7. Derinlik hatası olup olmadığını görmek için derinlik ölçeri okur ve düzeltmek için Yukarı/Aşağı iticileri çalıştırır
5. Güç verilerini okur
6. Derinlik ölçerden (su sıcaklığı) ve pusuladan (dahili sıcaklık) sıcaklık verilerini okur

7. Periyodik olarak telemetri verilerini Serial1'e gönderir

   Derinlik, Yön, Su Sıcaklığı, Kuru Tüp Sıcaklığı, Akü Voltajı, Amper, Kol Durumu, Işık durumu, Kalp atışı

8. Light Control PWM sinyaline bakar ve röle aracılığıyla ışığı açar/kapatır.

Vektörlü İticiler

Yan iticileri kontrol etme büyüsü yukarıdaki 4.1, 4.3 ve 4.5 adımlarındadır. Bunu takip etmek için, Arduino sekmesindeki runThrusters işlevleri getTransVectors() ve runVectThrusters() başlıklı koda bakın. Zeki matematik, başta mecanum tekerlek gezicileri ile ilgili olanlar olmak üzere çeşitli kaynaklardan kopyalandı.

7. Adım: Yüzer Kontrol İstasyonu (güncellendi)

6 Kanallı RC verici

Kontrol kutusu

Sub'da olmayan elektronikleri tutan orijinal kontrol kutusu (eski puro kutusu), yüzer bir kontrol istasyonu ile değiştirildi.

Yüzer Kontrol İstasyonu

Elli ayak bağımın bir yere varacak kadar uzun olmadığından endişelenmeye başladım. Bir rıhtımda duruyorsam, o zaman ipin çoğu göle girerken alınacak ve dalış için hiç kalmayacak. Kontrol kutusuna zaten bir radyo bağlantım olduğu için, yüzen bir su geçirmez kontrol kutusu fikrini aldım.

Bu yüzden eski puro kutusunu kaldırdım ve kontrol kutusu elektroniklerini dar bir kontrplak parçasının üzerine koydum. Kontrplak, üç galonluk plastik bir sürahinin 3 inçlik ağzına kayar. Kontrol kutusundaki TV ekranının bir video vericisi ile değiştirilmesi gerekiyordu. Ve RC vericisi (hala kıyıdaki tek parça) artık üstüne video alıcısı monte edilmiş bir tablete sahip. Tablet isteğe bağlı olarak gösterdiği videoyu kaydedebilir.

Sürahinin kapağının üzerinde güç düğmesi ve voltmetre, bağlama aparatı, RC bıyıklı antenler ve üzerinde lastik ördek gibi video verici anten bulunur. ROV göle doğru çekildiğinde, kontrol sürahisini çok fazla devirmesini istemedim, bu yüzden ipin yönlendirildiği ve bir geri alma hattının bağlanacağı alt kısma bir halka yerleştirdim. Ayrıca, dik durması için sürahinin dibine yaklaşık 2 inç beton koydum.

Yüzer kontrol istasyonu aşağıdaki elektronikleri içerir:

• RC Alıcı – PPM Çıkışlı
• Arduino Uno
• OSD Kalkanı - Amazon
• Seri telemetri sinyalini güçlendirmek için RS485 Modülü
• Video Verici
• 3s Lipo Pil sağlığını izlemek için volt metre
• 2200 mah 3s Lipo Pil

Ekran Görüntüsü (OSD)

Dört helikopter dünyasında, drone ucundaki FPV (First Person Video) ekranına telemetri verileri eklenir. Zaten kalabalık ve dağınık olan Dry Tube'e daha fazla şey koymak istemedim. Bu yüzden telemetriyi videodan ayrı olarak baz istasyonuna göndermeyi seçtim ve bilgiyi orada ekrana koydum. Amazon'dan bir OSD Kalkanı bunun için mükemmeldi. Bir video girişi, video çıkışı ve herhangi bir karışıklığı gizleyen bir Arduino kitaplığı (MAX7456.h) vardır.

Alt Taban Yazılımı

Kontrol istasyonunda bir Arduino Uno üzerinde bir çizimde aşağıdaki mantık çalıştırılır:

1. Önceden biçimlendirilmiş seri telemetri mesajını okur
2. Ekran Görüntüsü kalkanına mesaj yazar

Adım 8: Gelecekteki Şeyler

Videoyu kaydetmek için OSD (Ekran Görüntüsü) ve küçük TV arasına oturmak için kontrol kutusuna bir mini DVR modülü ekledim. Ancak Yüzer Kontrol İstasyonundaki değişiklikle artık video kaydetmek için tablet uygulamasına güveniyorum.

Gerçekten hırslı olursam, bir kapma kolu eklemeyi deneyebilirim. Sadece iş arayan ipte kullanılmayan radyo kontrol kanalları ve kullanılmayan bir kablo çifti var.

Make it Move Yarışmasında İkincilik Ödülü