Создаём подводный дрон своими руками
Содержание:
- Введение
- Шаг 1: Дизайн
- Шаг 2: Рама
- Шаг 3: Движители
- Шаг 4: Навигация
- Шаг 5: Камеры
- Шаг 6: Подсветка
- Шаг 7: Блок управления
- Шаг 8: Питание
- Шаг 9: Контроль
- Шаг 10: Кабель
- Заключение
У многих людей есть любимое занятие, хобби, которое приносит им много позитивных эмоции. Не исключение и те люди, которые любят машинки на радиоуправлении, пилотируемые вертолеты, квадрокоптеры и, конечно же, подводные лодки. Самое интересное занятие - это строительство такого аппарата своими руками: можно самостоятельно определиться с оборудованием и оснасткой устройства, придумать его внешний вид и функциональные возможности, разработать управление и контроль над лодкой, и многое другое.
Эта инструкция поможет Вам сделать или почерпнуть много полезной информации о строительстве беспилотного подводного аппарата у себя дома.
Шаг 1: Дизайн
Для того, чтобы сохранить плавучесть и придать необходимый вес для погружения, автор решил сделать свой аппарат, состоящий из труб различного диаметра: три больших трубы посередине, обрамленные трубами маленького размера.
Шаг 2 : Рама
Рама состоит из обычных ПВХ труб, предназначенных для стоков и водопровода. Большие трубы имеют диаметр 50 мм, маленькие, предназначенные для рамки, - 20 мм. Фронтальная сторона труб большого диаметра предназначена для установки вовнутрь оборудования: камер, диодных фонариков для подсветки. Необходимо аккуратно вырезать и отшлифовать прозрачное оргстекло.
Садим оргстекло на специальный клей-герметик, устойчивый к воде. С обратной стороны трубы устанавливаем торцевые резиновые заглушки и обжимаем их хомутами соответствующего диаметра. Это обеспечивает герметичность и позволяет нам легко снять их в случае необходимости ремонта или обслуживания оборудования.
Для вывода кабелей и проводов делаем отверстия соответствующие штуцерам для прозрачных шлангов - водонепроницаемых каналов для проводки.
Штуцера монтируются в трубы с помощью герметика и имеют "елочку" на концах для плотного и герметичного соединения со шлангом.
Исходя из размеров больших труб, спаиваем маленькие трубы специальным паяльником в раму, форма которой представлена на картинке.
Большие трубы фиксируются на раме пластмассовыми хомутами, часто используемыми электриками для скрепления проводки.
Шаг 3: Двигатели
Один из наиболее важных составляющих беспилотного подводного аппарата - это движение. Как средство тяги было решено использовать погружные насосы небольших размеров - 4 насоса (производительностью 4,2 куб.м./час). 2 - для движения вперед/назад и поворота. 2 - для движения вверх/вниз.
Для увеличения тяги автор использовал следующий метод:
1. Отрезал белый корпус помпы освободив вал насоса.
2. Используя адаптер опоры, предназначенный для крепления пропеллера на валу вертолета, закрепил его на валу насоса и прикрутил к нему винт, купленный в интернет-магазине, который занимается продажами комплектующих для моделирования кораблей и лодок.
Шаг 4: Навигация
Для точной навигации был использован электронный компас Dinsmore 1490 (на картинке). Главной особенностью этого компаса является первичная самостоятельная установка позиции Север. Все остальные направления автоматически выстраиваются. Этот компас очень чувствителен и воспринимает все изменения в магнитном поле Земли, поэтому убедитесь, что вы установили его достаточно далеко от электромагнитов подруливающих насосов. Четыре провода в серебристой обмотке отвечают за передачу сигналов (координат) при столкновениях в ПК.
Шаг 5: Камеры
Чтобы иметь возможность видеть все происходящее под водой, в подводном аппарате просто необходима камера. Если вы собрались погружаться глубоко, логичней будет применить черно-белую инфракрасную камеру. Для небольших глубин подойдет самая простая цветная камера с RCA выходом, подходящим для подключения к компьютеру. Если вы действительно хотите хорошую картинку, вам нужно приобрести более дорогую камеру с автоматическим переключением в режим ночного видения и со встроенной ИК-подсветкой. РС карта подключается к камере через RCA выход и продается с программой для просмотра и захвата видео.
Шаг 6: Подсветка
Хороший обзор под толщей воды с недостаточным количеством света в данном устройстве обеспечивают два мощных светодиода мощностью 3 ватт каждый. Светодиоды различной мощности можно легко приобрести в специализированном интернет-магазине. Диоды излучают большое количество тепла, поэтому не забудьте использовать теплоотвод, который представляет собой алюминиевую пластину с местами припоя для проводов питания и самого диода.
Для закрепления подсветки в трубе автор сделал Г-образные кронштейны, прикрепил хомутами к ним пластины со светодиодами, а затем приклеил к внутренней поверхности трубы приблизительно в центре. На фотографии видно, сколько света выдают светодиоды в рабочем состоянии. Это более, чем достаточно для подсветки при съемке под водой.
Шаг 7: Блок управления
Самая трудная часть всего процесса строительства - выбор блока управления. Существует множество различных подходов к управлению беспилотными подводными аппаратами. Некоторые используют микроконтроллер, который является самым лучшим средством. Он имеет полное аналоговое управление всех двигателей и передачу данных по кабелю Ethernet категории 5e.
В качестве альтернативы вы можете использовать реле для включения и выключения двигателей с регулировкой скорости вращения. Это не так удобно, как полный контроль диапазона, но это намного проще и дешевле.
Шаг 8: Питание
Для питания подводного аппарата используются 2 батареи Mart, имеющие напряжение 12 вольт и емкость 2,5 ампер-часов. Удобный разъем подключения в виде папа/мама позволяет с легкостью произвести демонтаж или замену оборудования. Сохраняя баланс аппарата, аккумуляторы были помещены в боковые трубы.
Шаг 9: Контроль
Управление и контроль над беспилотником осуществляется с помощью ноутбука, используя клавиатуру или джойстик для перемещения. Это очень удобно, потому, что для этого вам понадобится всего лишь кабель управления и ноутбук.
Чтобы обеспечить аналоговое управление с помощью микроконтроллера необходимо установить электронную систему контроля скорости такую, как используется в моделях радиоуправляемых самолетах или автомобилях. Она подключается к четырехканальному приемнику, помещаемому во внутрь аппарата, и имеющему порт для подключения Ethernet 5е кабеля и разъем антенны. В роле передатчика (излучателя) сигнала выступает пульт дистанционного управления с соответствующей рабочей частотой. Свет управляется с помощью переключателя, который активирует сервоприводы.
Шаг 10: Кабель
Для подключения подводного аппарата к контроллеру используется 30 метровый кабель Ethernet (длина кабеля выбирается самостоятельно, в зависимости от размеров водоема и глубины погружения). Он имеет 8 проводов, которые обеспечивают полное количество каналов передачи данных от устройства к компьютеру. Чтобы увеличить длину рабочего кабеля не обязательно менять провод. Автор идеи предлагает использовать специальный сборной коннектор Bulgin Buccaneer Ethernet, который обеспечивает водонепроницаемое соединение двух необходимых кусков провода.
Заключение:
Разобравшись, как устроен данный беспилотный подводный аппарат, можно с уверенностью сказать, что он не так уж и сложен, как казался изначально.
От себя хотелось бы добавить, что при первом запуске все равно придется балансировать и утяжелять агрегат свинцовыми грузилами, прикрепляя их к полозьям рамы. Больно уж легким он кажется, но это не проблема. Радует, что есть поле для экспериментов. Можно легко подобрать и применить оборудование и материалы на свой вкус. Разумеется, вам придется потрудиться, что бы найти и собрать все детали в единое целое. Но поверьте, это стоит того. Окунуться в подводный мир и увидеть неизведанное мечтает каждый человек, но лишь немного, кому это удается. Станьте одним из первых, приложив для этого немного усилий и средств.
