DIY सबमर्सिबल आरओवी: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

यह कितना कठोर हो सकता है? यह पता चला है कि सबमर्सिबल आरओवी बनाने में कई चुनौतियाँ थीं। लेकिन यह एक मजेदार प्रोजेक्ट था और मुझे लगता है कि यह काफी सफल रहा। मेरा लक्ष्य यह था कि यह एक भाग्य खर्च न करे, ड्राइव करना आसान हो, और यह दिखाने के लिए एक कैमरा हो कि वह पानी के नीचे क्या देखता है। मुझे चालक के नियंत्रण से तार लटकने का विचार पसंद नहीं आया, और मेरे पास पहले से ही विभिन्न प्रकार के रेडियो नियंत्रण ट्रांसमीटर हैं, इसलिए मैं जिस दिशा में गया, ट्रांसमीटर और नियंत्रण बॉक्स अलग था। मेरे द्वारा उपयोग किए जाने वाले 6 चैनल ट्रांसमीटर पर, दाहिनी छड़ी का उपयोग आगे / पीछे और बाएँ / दाएँ के लिए किया जाता है। बायां स्टिक ऊपर/नीचे है और घड़ी की दिशा में/सीसीडब्ल्यू मुड़ें। यह वही सेटअप है जिसका उपयोग क्वाड-कॉप्टर्स आदि पर किया जाता है।

मैंने ऑनलाइन देखा और कुछ मूल्यवान आरओवी देखे और कुछ को "वेक्टर्ड थ्रस्टर्स" के साथ देखा। इसका मतलब है कि साइड थ्रस्टर्स 45 डिग्री के कोण पर लगे होते हैं और आरओवी को किसी भी दिशा में ले जाने के लिए अपनी ताकतों को जोड़ते हैं। मैंने पहले से ही एक मेकनम व्हील रोवर बनाया था और मुझे लगा कि वहां का गणित लागू होगा। (रेफरी। मेकनम व्हील्स ओम्निडायरेक्शनल रोबोट्स चलाना)। डाइविंग और सरफेसिंग के लिए अलग-अलग थ्रस्टर्स का इस्तेमाल किया जाता है। और "वेक्टर्ड थ्रस्टर्स" अच्छा लगता है।

इसे चलाने में आसानी के लिए, मैं डेप्थ होल्ड और हेडिंग होल्ड चाहता था। इस तरह ड्राइवर को डाइविंग/सर्फेसिंग या नए हेडिंग की ओर मुड़ने के अलावा बाईं स्टिक को बिल्कुल भी हिलाने की जरूरत नहीं है। पता चला कि यह भी एक चुनौती थी।

यह निर्देशयोग्य इसे स्वयं करने के लिए निर्देशों के एक समूह के रूप में अभिप्रेत नहीं है। इरादा एक संसाधन प्रदान करने के लिए अधिक है जो किसी को अपना सबमर्सिबल आरओवी बनाने का इरादा रखने से आकर्षित कर सकता है।

चरण 1: फ़्रेम

यह एक आसान विकल्प था। यह देखने के लिए कि अन्य लोगों ने क्या किया है, मुझे 1/2 इंच पीवीसी पाइप की दिशा में धकेल दिया। यह सस्ता और काम करने में आसान है। मैं एक समग्र डिजाइन के साथ आया था जो साइड थ्रस्टर्स और अप/डाउन थ्रस्टर्स को समायोजित करेगा। असेंबली के तुरंत बाद मैंने इसे पीला कर दिया। अरे हाँ, अब यह एक पनडुब्बी है! मैंने इसे बाढ़ की अनुमति देने के लिए टयूबिंग के ऊपर और नीचे के छेदों को ड्रिल किया। सामान संलग्न करने के लिए मैंने पीवीसी में धागे को टैप किया और 4 40 स्टेनलेस स्क्रू का इस्तेमाल किया। मैंने उनमें से बहुत कुछ इस्तेमाल किया।

बाद के चरण में दिखाए गए स्किड हैं जो 3 डी प्रिंटेड राइजर द्वारा नीचे से दूर रखे जाते हैं। इसे बनाने के लिए राइजर की जरूरत थी ताकि बैटरी को हटाया और बदला जा सके। I 3d ने बैटरी को पकड़ने के लिए एक ट्रे प्रिंट की। ट्रे में बैटरी को वेल्क्रो स्ट्रैप द्वारा सुरक्षित किया गया है। सूखी ट्यूब को वेल्क्रो पट्टियों के साथ फ्रेम पर भी रखा जाता है।

चरण 2: सूखी ट्यूब

पहली तस्वीर उछाल परीक्षण है। दूसरा चित्र यह दिखाने का प्रयास करता है कि कैसे थ्रस्टर तारों को पॉटेड बुलेट कनेक्टर में ले जाया जाता है। तीसरी तस्वीर एक ही प्लस गहराई मीटर और उसके तारों को पॉट करने के लिए अतिरिक्त टक्कर है। चौथी तस्वीर सूखी ट्यूब को अलग करते हुए दिखाती है।

उछाल

ड्राई ट्यूब में इलेक्ट्रॉनिक्स होते हैं और अधिकांश सकारात्मक उछाल प्रदान करते हैं। आदर्श सकारात्मक उछाल की एक छोटी राशि है, इसलिए यदि चीजें गलत होती हैं तो आरओवी अंततः सतह पर तैर जाएगा। इसमें थोड़ा सा परीक्षण और त्रुटि हुई। एक फ्लोट टेस्ट के दौरान यहां दिखाई गई असेंबली को जलमग्न होने में कई पाउंड का बल लगा। इसने बैटरी को ऑन-बोर्ड माउंट करने का कोई भी आसान निर्णय लिया (जैसा कि टेदर पर आने वाली शक्ति के विपरीत)। इसने ट्यूब को लंबाई में नीचे काटने का भी नेतृत्व किया। यह पता चला है कि 4 इंच की ट्यूब प्रति इंच लंबाई में लगभग 1/4 पाउंड की उछाल प्रदान करती है (मैंने एक बार गणित किया था लेकिन यह एक अनुमान है)। मैंने नीचे पीवीसी "स्किड्स" लगाना भी समाप्त कर दिया। उनके सिरों पर पेंच हैं जहां मैंने उछाल को ठीक करने के लिए लीड शॉट लगाया।

वाटर टाइट सील

एक बार जब मैं एपॉक्सी का उपयोग करके सीम और छेद को सील करने के लिए बस गया, और नियोप्रीन हब-कम कनेक्टर का उपयोग करने पर बस गया, तो आरओवी मज़बूती से जलरोधक था। मैं "वाटरप्रूफ" ईथरनेट कनेक्टर्स के साथ थोड़ी देर के लिए संघर्ष करता रहा, लेकिन अंत में मैंने इन पर छोड़ दिया और बस एक छोटा सा छेद ड्रिल किया, तार का नेतृत्व किया, और एपॉक्सी के साथ छेद को "पॉट" किया। हब-रहित कनेक्टरों को जगह-जगह कसने के बाद, उन्हें निकालने का प्रयास कठिन था। मैंने पाया कि सफेद ग्रीस के एक छोटे से स्मियर ने ड्राई ट्यूब को अलग कर दिया और एक साथ धक्का देना बहुत आसान बना दिया।

ऐक्रेलिक गुंबद को माउंट करने के लिए मैंने गुंबद के किनारे को प्राप्त करने के लिए एक 4 एबीएस कैप में एक छेद बनाया। शुरू में मैंने गर्म गोंद की कोशिश की, लेकिन वह तुरंत लीक हो गया और मैं एपॉक्सी में चला गया।

के भीतर

अंदर के सभी इलेक्ट्रॉनिक्स 1/16 इंच की एल्युमिनियम शीट (स्टैंडऑफ के साथ) पर लगे हैं। यह सिर्फ 4 इंच चौड़ा है और ट्यूब की लंबाई बढ़ाता है। हाँ, मुझे पता है कि यह बिजली का संचालन करता है, लेकिन यह गर्मी का भी संचालन करता है।

के माध्यम से आने वाले तार

रियर 4" ABS कैप में 2 इंच का छेद ड्रिल किया गया है और 2" ABS फीमेल एडॉप्टर से चिपका हुआ है। ईथरनेट वायर के माध्यम से आने और पॉट होने के लिए 2" प्लग में एक छेद ड्रिल किया गया है। 3 का एक छोटा सा टुकड़ा " ABS से चिपके हुए ने "पॉटिंग" के लिए थोड़ा वृत्त क्षेत्र भी बनाया।

मैंने ड्रिल किया जो बहुत सारे छेद (प्रत्येक थ्रस्टर के लिए 2) जैसा लग रहा था, लेकिन काश मैंने और अधिक किया होता। प्रत्येक छेद में एक महिला बुलेट कनेक्टर मिला होता है (सोल्डरिंग आयरन से गर्म होने पर)। थ्रस्टर वायर और बैटरी लीड को पुरुष बुलेट कनेक्टर्स को मिला दिया गया।

मैंने गहराई गेज तार के माध्यम से आने और पॉट होने के लिए मुझे एक जगह देने के लिए थोड़ा एबीएस टक्कर जोड़ना समाप्त कर दिया। यह मेरे द्वारा पसंद किए जाने की तुलना में अधिक गड़बड़ हो गया और मैंने इसमें स्लॉट के साथ एक छोटे धारक के साथ तारों को व्यवस्थित करने का प्रयास किया।

चरण 3: DIY थ्रस्टर्स

मुझे वेब से बहुत सारे विचार मिले और बिल्ज पंप कार्ट्रिज के साथ जाने का फैसला किया। वे अपेक्षाकृत सस्ते (लगभग $20+) हैं और उनमें लगभग सही मात्रा में टॉर्क और गति है। मैंने अप/डाउन थ्रस्टर्स के लिए दो 500 गैलन/घंटा कार्ट्रिज और साइड थ्रस्टर्स के लिए चार 1000 GPH कार्ट्रिज का उपयोग किया। ये जॉनसन पंप कार्ट्रिज थे और मैंने उन्हें अमेज़ॅन के माध्यम से प्राप्त किया।

I 3d ने Thingaverse, ROV Bilge पंप थ्रस्टर माउंट के एक डिज़ाइन का उपयोग करके थ्रस्टर हाउसिंग को प्रिंट किया। मैंने प्रोपेलर को 3डी प्रिंट किया, फिर से थिंगवेर्स, आरओवी बिल्ज पंप थ्रस्टर प्रोपेलर के एक डिजाइन के साथ। उन्होंने थोड़ा अनुकूलन किया लेकिन बहुत अच्छा काम किया।

चरण 4: टीथर

मैंने कैट 6 ईथरनेट केबल की 50 फुट लंबाई का इस्तेमाल किया। मैंने इसे 50 फीट पॉलीप्रोपाइलीन रस्सी में धकेल दिया। मैंने केबल पर टेप किए गए बॉल पॉइंट पेन के सिरे का उपयोग किया और इसे रस्सी से धकेलने में लगभग एक घंटा लगा। थकाऊ, लेकिन यह काम किया। रस्सी सुरक्षा, खींचने की ताकत और कुछ सकारात्मक उछाल प्रदान करती है। संयोजन अभी भी डूबता है लेकिन उतना बुरा नहीं जितना कि ईथरनेट केबल अपने आप में।

चार केबल जोड़े में से तीन का उपयोग किया जाता है।

• कैमरा वीडियो सिग्नल और ग्राउंड - कंट्रोल बॉक्स में Arduino OSD शील्ड
• ArduinoMega PPM सिग्नल और ग्राउंड <---- RC रिसीवर कंट्रोल बॉक्स में
• ArduinoMega टेलीमेट्री सिग्नल RS485 - नियंत्रण बॉक्स में RS485 Arduino Uno से मेल खाता है

एक अन्य अनुदेशक योगदानकर्ता की टिप्पणियों के आधार पर, मुझे एहसास हुआ कि झील के तल पर टीथर को खींचना अच्छा नहीं होगा। स्विमिंग पूल टेस्ट में यह कोई समस्या नहीं थी। इसलिए मैंने पीएलए और सामान्य से अधिक मोटी दीवारों का उपयोग करते हुए 3डी क्लिप-ऑन फ्लोट्स का एक गुच्छा मुद्रित किया। ऊपर दिया गया चित्र टीथर पर तैनात फ़्लोट्स को दिखाता है, जो आरओवी के अधिक निकट समूहित हैं, लेकिन औसतन लगभग 18 इंच अलग हैं। अन्य योगदानकर्ताओं की टिप्पणियों के अनुसार, मैंने यह देखने के लिए कि क्या मेरे पास पर्याप्त है, मैं टेदर बंडल से बंधे एक जालीदार बैग में तैरता हूं।

चरण 5: ऑन बोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स

पहली तस्वीर कैमरा और कंपास दिखाती है। दूसरी तस्वीर दिखाती है कि जब आप सामान जोड़ते रहते हैं तो क्या होता है। तीसरी तस्वीर वैकल्पिक हीट सिंक के रूप में एल्यूमीनियम स्लैब के साथ अंडरसाइड-माउंटेड मोटर नियंत्रक दिखाती है।

सूखा

• कैमरा - माइक्रो 120 डिग्री 600TVL FPV कैमरा

  3डी प्रिंटेड होल्डर पर लगाया गया है जो इसे गुंबद में फैलाता है

• झुका मुआवजा कम्पास - CMPS12

  • बिल्ट-इन गायरो और एक्सेलेरोमीटर रीडिंग स्वचालित रूप से मैग्नेटोमीटर रीडिंग के साथ कंपास रीडिंग के साथ एकीकृत हो जाती है क्योंकि आरओवी चारों ओर घूमता है
  • कम्पास तापमान रीडिंग भी प्रदान करता है

• मोटर चालक - eBay - BTS7960B x 5

  • जगह बचाने के लिए बड़े हीट सिंक को हटाना पड़ा
  • ”एल्यूमीनियम स्लैब. पर डब्ल्यू हीट ट्रांसफर ग्रीस माउंट किया गया
  • एल्यूमीनियम इलेक्ट्रॉनिक्स शेल्फ के दोनों किनारों पर सीधे एल्युमिनियम स्लैब लगाए जाते हैं
  • अनुभव से पता चलता है कि ड्राइवर क्षमता के तहत अच्छी तरह से काम करते हैं, इसलिए गर्मी कोई समस्या नहीं है
• अरुडिनो मेगा
• सीरियल टेलीमेट्री सिग्नल को बीफ करने के लिए आरएस 485 मॉड्यूल

• वर्तमान सेंसर पावर मॉड्यूल

  • इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए 5v पावर का 3A तक प्रदान करता है
  • उपाय एम्परेज 90A तक 12v मोटर चालकों के लिए जा रहा है
  • उपाय बैटरी वोल्टेज
• रिले (5 वी) 12 वी रोशनी संचालित करने के लिए

गीला

• दबाव (गहराई) सेंसर मॉड्यूल - अमेज़न - MS5540-CM

  पानी का तापमान रीडिंग भी प्रदान करता है

• 10 एएमपी/घंटा 12 वोल्ट एजीएम बैटरी

मुझे चिंता थी कि बहुत सारे विद्युत संपर्क पानी के संपर्क में आ गए थे। मैंने सीखा कि ताजे पानी में, समस्या (शॉर्ट सर्किट आदि) पैदा करने के लिए पर्याप्त चालकता नहीं है, कि करंट "कम से कम प्रतिरोध का रास्ता" (शाब्दिक रूप से) लेता है। मुझे यकीन नहीं है कि यह सब समुद्री जल में कैसा होगा।

तारों की रूपरेखा (SubDoc.txt देखें)

चरण 6: सबरन सॉफ्टवेयर

पहला वीडियो डेप्थ होल्ड को अच्छी तरह से काम करते हुए दिखाता है।

दूसरा वीडियो हेडिंग होल्ड फीचर का परीक्षण है।

स्यूडोकोड

Arduino मेगा एक स्केच चलाता है जो निम्नलिखित तर्क करता है:

1. टीथर पर पीपीएम आरसी सिग्नल प्राप्त करता है

   1. डेटा पर पिन चेंज इंटरप्ट व्यक्तिगत चैनल PWM मानों की गणना करता है और उन्हें अपडेट रखता है
   2. शोर मूल्यों से बचने के लिए माध्यिका फ़िल्टर का उपयोग करता है
   3. PWM मान बाएँ/दाएँ, Fwd/बैक, अप/डाउन, CW/CCW और अन्य ctls को सौंपा गया है।
2. पानी की गहराई मिलती है
3. CW या CCW ट्विस्ट को समाप्त करने की अनुमति देने के लिए तर्क

4. ड्राइवर नियंत्रण को देखता है

   1. साइड थ्रस्टर्स चलाने के लिए एफडब्ल्यूडी/बैक और लेफ्ट/राइट टू कैल्क स्ट्रेंथ और एंगल (वेक्टर) का उपयोग करता है।
   2. बांह/निरस्त्रीकरण के लिए जाँच
   3. ट्विस्ट कंपोनेंट को कैल्क करने के लिए CW/CCW का उपयोग करता है या
   4. यह देखने के लिए कंपास पढ़ता है कि क्या शीर्षक त्रुटि है और सुधारात्मक मोड़ घटक की गणना करता है
   5. चार थ्रस्टरों में से प्रत्येक के लिए शक्ति और दिशा को शांत करने के लिए शक्ति, कोण और मोड़ कारकों का उपयोग करता है
   6. ऊपर/नीचे थ्रस्टर चलाने के लिए ऊपर/नीचे का उपयोग करता है (एक नियंत्रक पर दो थ्रस्टर) या
   7. यह देखने के लिए गहराई मीटर पढ़ता है कि क्या गहराई त्रुटि है और सही करने के लिए ऊपर/नीचे थ्रस्टर्स चलाता है
5. पावर डेटा पढ़ता है
6. गहराई मीटर (पानी का तापमान) और कंपास (आंतरिक तापमान) से तापमान डेटा पढ़ता है

7. समय-समय पर टेलीमेट्री डेटा Serial1 को भेजता है

   डेप्थ, हेडिंग, वॉटर टेम्प, ड्राई ट्यूब टेम्प, बैटरी वोल्टेज, एम्प्स, आर्म स्टेटस, लाइट्स स्टेटस, हार्टबीट

8. लाइट कंट्रोल पीडब्लूएम सिग्नल को देखता है और रिले के जरिए लाइट ऑन/ऑफ करता है।

वेक्टर थ्रस्टर्स

साइड थ्रस्टर्स को नियंत्रित करने का जादू ऊपर चरण ४.१, ४.३ और ४.५ में है। इसे आगे बढ़ाने के लिए, Arduino टैब पर कोड देखें जिसका शीर्षक runThrusters फ़ंक्शन getTransVectors () और runVectThrusters () है। चतुर गणित को विभिन्न स्रोतों से कॉपी किया गया था, मुख्य रूप से मैकेनम व्हील रोवर्स से निपटने वाले।

चरण 7: फ्लोटिंग कंट्रोल स्टेशन (अद्यतन)

6 चैनल आरसी ट्रांसमीटर

नियंत्रण बक्सा

मूल कंट्रोल बॉक्स (पुराना सिगार बॉक्स) जिसमें इलेक्ट्रॉनिक्स को सब पर नहीं रखा गया था, उसे फ्लोटिंग कंट्रोल स्टेशन से बदल दिया गया है।

फ्लोटिंग कंट्रोल स्टेशन

मुझे चिंता होने लगी कि मेरा पचास फुट का टेदर इतना लंबा नहीं है कि कहीं भी पहुंच सके। अगर मैं एक गोदी पर खड़ा हूं, तो झील में बाहर निकलते ही बहुत सारे तार ले लिए जाएंगे और गोता लगाने के लिए कोई नहीं बचेगा। चूंकि मेरे पास पहले से ही कंट्रोल बॉक्स के लिए एक रेडियो लिंक था, इसलिए मुझे फ्लोटिंग वाटरप्रूफ कंट्रोल बॉक्स की धारणा मिली।

इसलिए मैंने पुराने सिगार बॉक्स को हटा दिया और नियंत्रण बॉक्स इलेक्ट्रॉनिक्स को प्लाईवुड के एक संकीर्ण टुकड़े पर रख दिया। प्लाईवुड प्लास्टिक के तीन गैलन जग के 3 इंच के मुंह में फिसल जाता है। कंट्रोल बॉक्स से टीवी स्क्रीन को वीडियो ट्रांसमीटर से बदलना पड़ा। और आरसी ट्रांसमीटर (किनारे पर अभी भी एकमात्र हिस्सा) में अब एक टैबलेट है जिसके ऊपर वीडियो रिसीवर लगा है। टैबलेट वैकल्पिक रूप से उस वीडियो को रिकॉर्ड कर सकता है जो वह प्रदर्शित करता है।

जग के ढक्कन में पावर स्विच और वोल्टमीटर, टीथर अटैचमेंट, आरसी व्हिस्कर एंटेना और रबर डकी वीडियो ट्रांसमीटर एंटीना है। जब आरओवी झील में बाहर निकलता है तो मैं नहीं चाहता था कि यह नियंत्रण जग को बहुत दूर तक ले जाए इसलिए मैंने नीचे के पास एक रिंग स्थापित की जहां टीथर का नेतृत्व किया जाता है और जहां एक पुनर्प्राप्ति लाइन संलग्न की जाएगी। मैंने गुड़ के तल पर लगभग 2 इंच कंक्रीट को गिट्टी के रूप में भी रखा है ताकि यह सीधा तैरता रहे।

फ्लोटिंग कंट्रोल स्टेशन में निम्नलिखित इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं:

• आरसी रिसीवर - पीपीएम आउटपुट के साथ
• Arduino Uno
• ओएसडी शील्ड - अमेज़न
• सीरियल टेलीमेट्री सिग्नल को बढ़ाने के लिए RS485 मॉड्यूल
• वीडियो ट्रांसमीटर
• 3s लाइपो बैटरी स्वास्थ्य की निगरानी के लिए वोल्ट मीटर
• 2200 एमएएच 3एस लाइपो बैटरी

ऑन स्क्रीन डिस्प्ले (ओएसडी)

क्वाड-कॉप्टर की दुनिया में, टेलीमेट्री डेटा को ड्रोन के अंत में FPV (फर्स्ट पर्सन वीडियो) डिस्प्ले में जोड़ा जाता है। मैं पहले से ही भरी और गंदी सूखी ट्यूब में और सामान नहीं डालना चाहता था। इसलिए मैंने टेलीमेट्री को वीडियो से अलग बेस स्टेशन तक भेजने का विकल्प चुना और वहां स्क्रीन पर जानकारी डाल दी। Amazon का एक OSD Shield इसके लिए एकदम सही था। इसमें एक वीडियो इन, वीडियो आउट और एक Arduino लाइब्रेरी (MAX7456.h) है जो किसी भी गड़बड़ी को छुपाती है।

सबबेस सॉफ्टवेयर

निम्नलिखित तर्क नियंत्रण स्टेशन में एक Arduino Uno पर एक स्केच में चलाया जाता है:

1. पूर्व-स्वरूपित सीरियल टेलीमेट्री संदेश पढ़ता है
2. ऑन स्क्रीन डिस्प्ले शील्ड को संदेश लिखता है

चरण 8: भविष्य की सामग्री

मैंने वीडियो रिकॉर्ड करने के लिए ओएसडी (ऑन स्क्रीन डिस्प्ले) और छोटे टीवी के बीच बैठने के लिए कंट्रोल बॉक्स में एक मिनी डीवीआर मॉड्यूल जोड़ा। लेकिन फ्लोटिंग कंट्रोल स्टेशन में बदलाव के साथ अब मैं वीडियो रिकॉर्ड करने के लिए टैबलेट ऐप पर निर्भर हूं।

हो सकता है, अगर मैं वास्तव में महत्वाकांक्षी हो जाऊं, तो मैं एक हथियाने वाला हाथ जोड़ने की कोशिश कर सकता हूं। काम की तलाश में टीथर में अप्रयुक्त रेडियो नियंत्रण चैनल और एक अप्रयुक्त केबल जोड़ी है।

मेक इट मूव प्रतियोगिता में दूसरा पुरस्कार