ROV الغاطسة DIY: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

ما مدى صعوبته؟ اتضح أن هناك العديد من التحديات لصنع ROV الغاطسة. لكنه كان مشروعًا ممتعًا وأعتقد أنه كان ناجحًا للغاية. كان هدفي ألا يكلف ثروة ، وأن يكون من السهل قيادتها ، وأن يكون لديّ كاميرا لإظهار ما تراه تحت الماء. لم تعجبني فكرة وجود سلك يتدلى من أدوات تحكم السائق ، ولدي بالفعل مجموعة متنوعة من أجهزة إرسال التحكم اللاسلكي ، لذلك هذا هو الاتجاه الذي سلكته ، مع فصل جهاز الإرسال وصندوق التحكم. في جهاز الإرسال المكون من 6 قنوات التي استخدمتها ، يتم استخدام العصا اليمنى للأمام / للخلف ولليسار / لليمين. العصا اليسرى لأعلى / لأسفل وتدور في اتجاه عقارب الساعة / CCW. هذا هو نفس الإعداد المستخدم في المروحيات الرباعية ، إلخ.

بحثت على الإنترنت ورأيت بعض ROVs باهظة الثمن ورأيت بعضها مع "الدافعات الموجهة". هذا يعني أن الدفاعات الجانبية مركبة بزوايا 45 درجة وتجمع قواها لتحريك ROV في أي اتجاه. لقد قمت بالفعل ببناء عربة جوالة ميكانوم واعتقدت أن الرياضيات هناك ستطبق. (المرجع. قيادة عجلات ميكانوم روبوتات متعددة الاتجاهات). تُستخدم الدفاعات المنفصلة للغوص والسطوح. و "الدافعات الموجهة" تبدو رائعة.

لسهولة قيادتها ، أردت تثبيتًا عميقًا وتثبيتًا في الاتجاه. بهذه الطريقة لا يتعين على السائق تحريك العصا اليسرى على الإطلاق باستثناء الغوص / الصعود على السطح أو الالتفاف إلى اتجاه جديد. تبين أن هذا كان أيضًا نوعًا من التحدي.

لا يُقصد من Instructable أن يكون مجموعة من التوجيهات للقيام بذلك بنفسك. القصد من ذلك هو توفير مورد قد يستمد منه شخص ما إذا كان يعتزم بناء ROV الغاطسة الخاصة به.

الخطوة 1: The Frame

كان هذا اختيارًا سهلاً. بالنظر لمعرفة ما فعله الأشخاص الآخرون دفعني في اتجاه أنبوب PVC 1/2 بوصة. إنه رخيص وسهل العمل معه. لقد توصلت إلى تصميم شامل يستوعب الدوافع الجانبية والدفاعات لأعلى / لأسفل. بعد فترة وجيزة من التجميع قمت برشها باللون الأصفر. أوه نعم ، الآن غواصة! لقد قمت بحفر ثقوب في أعلى وأسفل الأنبوب للسماح له بالفيضان. لإرفاق الأشياء ، قمت بضغط الخيوط في PVC واستخدمت 4 40 براغي غير قابلة للصدأ. لقد استخدمت الكثير منهم.

تظهر في مرحلة لاحقة زلاجات يتم تعليقها بعيدًا عن الأسفل بواسطة رافعات ثلاثية الأبعاد مطبوعة. كانت هناك حاجة إلى الناهضين لجعله بحيث يمكن إزالة البطارية واستبدالها. لقد قمت بطباعة صينية ثلاثية الأبعاد لحمل البطارية. البطارية مؤمنة في الدرج بشريط فيلكرو. يتم تثبيت الأنبوب الجاف أيضًا على الإطار بأشرطة فيلكرو.

الخطوة الثانية: الأنبوب الجاف

أول الموافقة المسبقة عن علم هو اختبار الطفو. تحاول الموافقة المسبقة عن علم الثانية لإظهار كيف يتم توجيه أسلاك الدفع إلى موصلات رصاصة بوعاء. الصورة الثالثة هي أكثر من نفس الشيء بالإضافة إلى النتوء الإضافي لمقياس عمق القدر وأسلاكه. تظهر الموافقة المسبقة عن علم الرابعة تفكيك الأنبوب الجاف.

الطفو

يحتوي الأنبوب الجاف على الإلكترونيات ويوفر معظم الطفو الإيجابي. المثالي هو مقدار ضئيل من الطفو الإيجابي ، لذلك إذا ساءت الأمور ، فسوف تطفو ROV في النهاية على السطح. استغرق هذا قليلا من التجربة والخطأ. استغرق التجميع الموضح هنا أثناء اختبار الطفو عدة أرطال من القوة لغمره. أدى ذلك إلى اتخاذ أي قرار سهل لتركيب البطارية على متن الطائرة (على عكس الطاقة القادمة عبر الحبل). كما أدى إلى قطع الأنبوب بطول. اتضح أن الأنبوب مقاس 4 بوصات يوفر حوالي 1/4 رطل من الطفو لكل بوصة من الطول (لقد قمت بالحساب مرة واحدة ولكن هذا تخمين). انتهى بي الأمر أيضًا بوضع "زلاجات" PVC في الأسفل. لديهم براغي على الأطراف حيث أضع طلقة الرصاص لضبط الطفو.

ختم المياه المحكم

بمجرد أن استقرت على استخدام الإيبوكسي لإغلاق اللحامات والثقوب ، واستقرت على استخدام موصلات بدون محور النيوبرين ، كانت ROV مانعة لتسرب الماء بشكل موثوق. لقد كافحت لبعض الوقت باستخدام موصلات إيثرنت "المقاومة للماء" ، لكن في النهاية تخلت عن هذه الموصلات وحفرت للتو ثقبًا صغيرًا ، وقادت السلك للداخل ، و "أصبت" الفتحة بالإيبوكسي. بعد تشديد الموصلات بدون محور في مكانها ، كانت محاولة إزالتها صعبة. اكتشفت أن مسحة صغيرة من الشحوم البيضاء جعلت الأنبوب الجاف ينفصل ويدفع معًا بسهولة أكبر.

لتركيب قبة الأكريليك ، قمت بنحت ثقب في غطاء ABS مقاس 4 بوصات وتركت حافة لتلقي حافة القبة. في البداية جربت الغراء الساخن ، لكن ذلك تسرب على الفور وذهبت إلى الايبوكسي.

داخل

يتم تثبيت جميع الأجهزة الإلكترونية الداخلية على لوح ألومنيوم 1/16 بوصة (مع مواضع). يبلغ عرضه أقل من 4 بوصات ويمتد على طول الأنبوب. نعم ، أعلم أنها توصل الكهرباء ، لكنها أيضًا توصل الحرارة.

الأسلاك القادمة من خلال

غطاء ABS الخلفي مقاس 4 بوصات تم حفر ثقب بداخله بقطر 2 بوصة ولصق محول أنثوي مقاس 2 بوصة. حصل قابس 2 بوصة على فتحة لسلك الإيثرنت ليخرج من خلاله ويتم وضعه في وعاء. قطعة صغيرة من 3 بوصات. كما أن مادة ABS التي تم لصقها جعلت منطقة دائرة صغيرة من أجل "وضع الأواني".

لقد قمت بحفر ما بدا وكأنه الكثير من الثقوب (2 لكل دافع) ، لكنني كنت أتمنى لو كنت قد فعلت المزيد. حصل كل ثقب على موصل رصاصة أنثى يتم دفعه فيه (وهو ساخن من مكواة اللحام). حصلت أسلاك الدفع وأسلاك البطارية على موصلات الرصاصة الذكور ملحومة.

انتهى بي الأمر بإضافة القليل من عثرة ABS لإعطائي مكانًا لسلك مقياس العمق ليأتي ويوضع في وعاء. لقد أصبح الأمر أكثر فوضوية مما كنت أرغب فيه وحاولت تنظيم الأسلاك بحامل صغير به فتحات.

الخطوة 3: الدوافع DIY

حصلت على الكثير من الأفكار من الويب وقررت استخدام خراطيش مضخة ماء آسن. إنها رخيصة نسبيًا (حوالي 20 دولارًا +) ولكل منها المقدار المناسب من عزم الدوران والسرعة. لقد استخدمت خرطوشتين سعة 500 جالون / ساعة للدفع لأعلى / لأسفل وأربع خراطيش 1000 GPH للدوافع الجانبية. كانت هذه خراطيش مضخة جونسون وحصلت عليها عبر أمازون.

لقد قمت بطباعة العلب الدافعة ثلاثية الأبعاد باستخدام تصميم من Thingaverse ، ROV Bilge Pump Thruster Mount. قمت أيضًا بطباعة المراوح ثلاثية الأبعاد ، مرة أخرى بتصميم من Thingaverse ، ROV Bilge Pump Thruster Propeller. لقد أخذوا القليل من التكيف لكنهم عملوا بشكل جيد.

الخطوة 4: الحبل

لقد استخدمت بطول 50 قدمًا من كابل Cat 6 Ethernet. لقد دفعته إلى 50 قدمًا من حبل البولي بروبلين. لقد استخدمت طرف قلم حبر جاف مثبتًا على الكابل واستغرقت حوالي ساعة لأدفعه عبر الحبل. ممل ، لكنه نجح. يوفر الحبل الحماية والقوة للسحب وبعض الطفو الإيجابي. لا تزال المجموعة تغرق ولكن ليس بشكل سيء مثل كابل Ethernet في حد ذاته.

يتم استخدام ثلاثة من أزواج الكابلات الأربعة.

• إشارة فيديو الكاميرا والأرض - درع Arduino OSD في صندوق التحكم
• ArduinoMega PPM إشارة وأرضية <---- مستقبل RC في صندوق التحكم
• ArduinoMega إشارة القياس عن بعد RS485 - مطابقة RS485 Arduino Uno في صندوق التحكم

بناءً على تعليقات من مساهم آخر في Instructables ، أدركت أن سحب الحبل على قاع البحيرة لن يكون جيدًا. في اختبار حمام السباحة لم تكن مشكلة. لذلك قمت بطباعة مجموعة من العوامات المثبتة باستخدام PLA وجدران أكثر سمكًا من المعتاد. تُظهر الصورة أعلاه العوامات المنتشرة على الحبل ، مجمعة بشكل أكثر قربًا من ROV ولكن يبلغ متوسط المسافة بينها حوالي 18 بوصة. مرة أخرى وفقًا لتعليقات المساهم الآخر ، أضع عوامات في كيس شبكي مربوط بحزمة الحبل لمعرفة ما إذا كان لدي ما يكفي.

الخطوة 5: على متن الإلكترونيات

أول صورة تظهر الكاميرا والبوصلة. تُظهر الموافقة المسبقة عن علم الثانية ما يحدث عندما تستمر في إضافة الأشياء. تُظهر الموافقة المسبقة عن علم الثالثة وحدات تحكم المحرك المثبتة على الجانب السفلي مع ألواح الألمنيوم كمشتتات حرارية بديلة.

جاف

• الكاميرا - كاميرا مايكرو 120 درجة 600TVL FPV

  مثبتة على حامل مطبوع ثلاثي الأبعاد يمتد إلى القبة

• بوصلة تعويض الإمالة - CMPS12

  • قراءات الجيروسكوب والتسارع المضمنة المدمجة تلقائيًا مع قراءات مقياس المغناطيسية لقراءة البوصلة تظل صحيحة عندما تنطلق ROV حولها
  • توفر البوصلة أيضًا قراءة درجة الحرارة

• محركات السيارات - Ebay - BTS7960B x 5

  • يجب إزالة أحواض الحرارة الكبيرة لتوفير المساحة
  • مركب مع شحم ناقل للحرارة على ألواح ألومنيوم بوصة
  • يتم تركيب ألواح الألمنيوم مباشرة على جانبي رف إلكترونيات الألمنيوم
  • تُظهر التجربة أن السائقين يعملون بشكل جيد أقل من طاقتهم ، لذا فإن الحرارة ليست مشكلة
• اردوينو ميجا
• وحدة RS485 لتعزيز إشارة القياس عن بعد التسلسلي

• وحدة طاقة الاستشعار الحالية

  • يوفر طاقة تصل إلى 3 أمبير من 5 فولت للإلكترونيات
  • يقيس التيار حتى 90 أمبير يذهب إلى سائقي المحركات بجهد 12 فولت
  • يقيس جهد البطارية
• تتابع (5 فولت) لتشغيل مصابيح 12 فولت

مبلل

• وحدة استشعار الضغط (العمق) - أمازون - MS5540-CM

  يوفر أيضًا قراءة درجة حرارة الماء

• 10 أمبير / الساعة 12 فولت بطارية AGM

كانت لدي مخاوف من تعرض الكثير من نقاط التلامس الكهربائية للماء. تعلمت أنه في المياه العذبة ، لا توجد موصلية كافية لإحداث مشكلة (دوائر قصيرة وما إلى ذلك) ، وأن التيار يأخذ "المسار الأقل مقاومة" (حرفياً). لست متأكدا كيف سيكون كل هذا في مياه البحر.

مخطط الأسلاك (انظر SubDoc.txt)

الخطوة 6: برنامج SubRun

يظهر الفيديو الأول أن Depth Hold يعمل بشكل جيد.

الفيديو الثاني هو اختبار لميزة تعليق العناوين.

كود مزيف

يقوم Arduino Mega بتشغيل رسم يقوم بتنفيذ المنطق التالي:

1. يحصل على إشارة PPM RC عبر الحبل

   1. يحسب Pin Change Interrupt on البيانات قيم PWM للقناة الفردية ويبقيها محدثة
   2. يستخدم مرشح متوسط لتجنب قيم الضوضاء
   3. قيم PWM المعينة إلى Left / Right و Fwd / Back و Up / Down و CW / CCW و ctls الأخرى.
2. يحصل على عمق المياه
3. المنطق للسماح بتطور CW أو CCW للانتهاء

4. ينظر إلى ضوابط السائق

   1. يستخدم Fwd / Back و Left / Right لحساب القوة والزاوية (المتجه) لقيادة الدافعات الجانبية.
   2. الشيكات للذراع / نزع السلاح
   3. يستخدم CW / CCW لحساب مكونات تويست أو
   4. يقرأ البوصلة لمعرفة ما إذا كان هناك خطأ في العنوان ويحسب مكون الالتواء التصحيحي
   5. يستخدم عوامل القوة والزاوية والالتواء لحساب القوة والاتجاه لكل من الدافعات الأربعة
   6. يستخدم لأعلى / لأسفل لتشغيل الدافعات لأعلى / لأسفل (دفعتان على وحدة تحكم واحدة) أو
   7. يقرأ مقياس العمق لمعرفة ما إذا كان خطأ العمق ويقوم بتشغيل محركات الدفع لأعلى / لأسفل للتصحيح
5. يقرأ بيانات الطاقة
6. يقرأ بيانات درجة الحرارة من مقياس العمق (درجة حرارة الماء) والبوصلة (درجة الحرارة الداخلية)

7. يرسل بيانات القياس عن بُعد بشكل دوري حتى Serial1

   العمق ، العنوان ، درجة حرارة الماء ، درجة حرارة الأنبوب الجاف ، جهد البطارية ، الأمبيرات ، حالة الذراع ، حالة الأضواء ، نبضات القلب

8. ينظر إلى إشارة التحكم في الضوء PWM ويقوم بتشغيل / إيقاف تشغيل الضوء عبر المرحل.

القاذفات الموجهة

السحر للتحكم في الدوافع الجانبية في الخطوات 4.1 و 4.3 و 4.5 أعلاه. لمتابعة هذا الأمر ، انظر في الكود الموجود في علامة التبويب Arduino بعنوان وظائف runThrusters getTransVectors () و runVectThrusters (). تم نسخ الرياضيات الذكية من مصادر مختلفة ، ولا سيما تلك التي تتعامل مع المركبات الآلية ذات العجلات.

الخطوة 7: محطة التحكم العائمة (محدثة)

6 قنوات RC الارسال

صندوق التحكم

تم استبدال صندوق التحكم الأصلي (صندوق السيجار القديم) الذي كان يحتوي على إلكترونيات غير موجودة في الغواصة بمحطة تحكم عائمة.

محطة تحكم عائمة

بدأت أشعر بالقلق من أن حبل قدمي الخمسين لم يكن طويلاً بما يكفي للوصول إلى أي مكان. إذا كنت أقف على رصيف ، فسيتم أخذ الكثير من الحبل للخروج إلى البحيرة ولن يتبقى أي شيء للغوص. نظرًا لوجود رابط راديو إلى صندوق التحكم بالفعل ، فقد حصلت على فكرة صندوق التحكم العائم المقاوم للماء.

لذا تخلصت من صندوق السيجار القديم ووضعت إلكترونيات صندوق التحكم على قطعة ضيقة من الخشب الرقائقي. ينزلق الخشب الرقائقي في فم 3 بوصات من إبريق بلاستيكي سعة ثلاثة جالون. كان لابد من استبدال شاشة التلفزيون من صندوق التحكم بجهاز إرسال فيديو. وجهاز إرسال RC (الجزء الوحيد الذي لا يزال على الشاطئ) يحتوي الآن على جهاز لوحي به مستقبل فيديو مركب في الأعلى. يمكن للجهاز اللوحي اختياريًا تسجيل الفيديو الذي يعرضه.

يحتوي غطاء الإبريق على مفتاح الطاقة ومقياس الفولتميتر ، ومرفق الحبل ، وهوائيات شعيرات RC ، وهوائي مرسل فيديو مطاطي. عندما تنسحب ROV إلى البحيرة ، لم أكن أرغب في قلب إبريق التحكم بعيدًا جدًا ، لذا قمت بتثبيت حلقة بالقرب من الجزء السفلي حيث يتم توصيل الحبل وحيث سيتم توصيل خط الاسترداد. أضع أيضًا حوالي 2 بوصة من الخرسانة في قاع الإبريق كصابورة بحيث تطفو في وضع مستقيم.

تحتوي محطة التحكم العائمة على الإلكترونيات التالية:

• جهاز استقبال RC - مع إخراج جزء في المليون
• اردوينو اونو
• OSD Shield - أمازون
• وحدة RS485 لتعزيز إشارة القياس عن بعد التسلسلي
• مرسل فيديو
• مقياس الفولت لمراقبة صحة بطارية ليبو 3s
• بطارية ليبو 2200 مللي أمبير 3 ثانية

على الشاشة (OSD)

في عالم المروحية الرباعية ، تتم إضافة بيانات القياس عن بعد إلى شاشة FPV (فيديو الشخص الأول) في نهاية الطائرة بدون طيار. لم أكن أرغب في وضع المزيد من الأشياء في الأنبوب الجاف المزدحم والفوضوي بالفعل. لذلك اخترت إرسال القياس عن بعد إلى المحطة الأساسية بشكل منفصل عن الفيديو ووضع المعلومات على الشاشة هناك. كان OSD Shield من Amazon مثاليًا لهذا الغرض. يحتوي على فيديو في الداخل ومخرج فيديو ومكتبة Arduino (MAX7456.h) تخفي أي فوضى.

برنامج SubBase

يتم تشغيل المنطق التالي في رسم تخطيطي على Arduino Uno في محطة التحكم:

1. يقرأ رسالة القياس عن بعد التسلسلية مسبقة التنسيق
2. يكتب رسالة على درع شاشة العرض

الخطوة 8: المستقبل

لقد أضفت وحدة DVR صغيرة إلى صندوق التحكم للجلوس بين OSD (العرض على الشاشة) والتلفزيون الصغير لتسجيل الفيديو. ولكن مع التغيير إلى Floating Control Station ، أعتمد الآن على تطبيق الجهاز اللوحي لتسجيل الفيديو.

قد أحاول ، إذا كان لدي طموح حقيقي ، إضافة ذراع خاطفة. هناك قنوات تحكم لاسلكية غير مستخدمة وزوج كبلات غير مستخدم في الحبل يبحث فقط عن عمل.

الجائزة الثانية في مسابقة Make it Move