ROV sous-marin

Cet instructable vous montrera le processus de construction d'un ROV entièrement fonctionnel capable de 60 pieds ou plus. J'ai construit ce ROV avec l'aide de mon père et de plusieurs autres personnes qui ont déjà construit des ROV. Ce fut un long projet qui a pris un été et une partie de la rentrée scolaire.

Étape 1: Conception

Afin de maintenir le ROV stable dans l'eau, vous avez besoin d'un design lesté en bas et doté de flotteurs en haut.

Le premier ROV a été construit par Steve de ROV Homebuilt. Son site Web propose de nombreux modèles de ROV ainsi que des liens vers d'autres sites Web de ROV. Il intègre également plusieurs instructions pratiques dans son site. J'ai trouvé que ce site était inestimable dans la construction de mon ROV et le recommanderais à toute personne intéressée à construire son propre ROV.

Le deuxième ROV a été construit par Jason Rollette chez Rollette.com Son design est un peu différent mais toujours très efficace.

Pour mon ROV, j'ai décidé d'un grand tube central avec deux petits tubes situés de chaque côté, légèrement en dessous du tube central.

Étape 2: cadre

Voici le début du cadre que je construis pour le ROV. J'ai coupé des fenêtres en plexiglas et les ai poncées pour qu'elles s'insèrent dans le tuyau. Il s'agit d'un tuyau ABS de l'annexe 40, couramment utilisé pour les eaux usées. Lors de l'assemblage de ce tuyau, assurez-vous d'utiliser une colle à solvant spécialement conçue pour coller l'ABS. Le ciment PVC normal ne fonctionnera pas ou ne créera pas une mauvaise adhérence qui pourrait fuir. J'utilise également un scellant marin pour sceller le plexiglas et empêcher l'eau de pénétrer. À l'arrière, j'utilise des bouchons à vis au cas où j'aurais besoin d'accéder à nouveau aux piles ou à l'électronique. J'aurai besoin d'envelopper les fils dans du ruban de téflon pour le rendre étanche à l'eau.

Après quelques tests, j'ai constaté que les bouchons à vis fuyaient, alors je suis passé à des capuchons en caoutchouc qui ont un collier de serrage pour les fixer.

Étape 3: Propulseurs

L'une des caractéristiques les plus importantes d'un ROV est le mouvement. J'ai constaté que la plupart des gens utilisent des pompes de cale marines comme moyen de poussée. Les pompes BIlge présentent de nombreux avantages. Ils sont destinés à être submergés, ils sont assez puissants et ils sont faciles à ajouter à un ROV existant. La plupart les utilisent dans leur configuration actuelle, mais j'ai choisi d'utiliser des hélices pour augmenter la poussée. J'ai suivi les instructions des ROV construits à la maison. Dans les sections How To, il a des instructions sur la conversion d'une pompe de cale pour utiliser un accessoire. Les hélices provenaient de Harbor Models, elles ont une bonne sélection de plastique et de jolis accessoires en laiton, avec de nombreuses tailles différentes.

J'ai utilisé 4 pompes d'assèchement de la règle 1100 GPH, 2 pour avancer, reculer et tourner, et 2 pour monter et descendre.

Étape 1: Coupez tout le boîtier blanc de la pompe de cale, mais attention à ne pas couper dans le boîtier rouge du moteur

Étape 2: Utilisez un tournevis pour soulever la roue, la chose bleue pour exposer l'arbre du moteur.

Étape 3: J'utilise un adaptateur d'hélice pour un avion pour fixer l'hélice à l'arbre. Il a une vis de réglage, et je viens de serrer l'écrou contre le moyeu fileté sur l'hélice pour le verrouiller en position. J'ai dû re-enfiler l'adaptateur d'hélice car il était un peu trop gros. Par mesure de précaution supplémentaire, j'ai utilisé un frein-filet pour sceller l'ensemble.

Comme les fils ne s'alignaient pas, j'ai été obligé de re-taper l'adaptateur d'hélice. Bien que cela semble simple, il a fallu beaucoup de temps pour le faire correctement.

Étape 4: navigation

Pour déterminer la direction du ROV, j'ai utilisé une boussole électronique. Il s'agit d'une boussole électronique Dinsmore 1490. Je l'ai obtenu de Zargos Robotics. J'ai utilisé ce schéma pour créer une représentation visuelle de la direction. Une remarque: cette boussole n'a pas de nord. Vous sélectionnez simplement une direction vers le nord, puis tout le reste s'alignera. Il est également très sensible à l'inclinaison de quelques degrés et il se fout en l'air. Il détecte les changements du champ magnétique terrestre, alors assurez-vous de le placer suffisamment loin des aimants, comme ceux des moteurs. Si vous avez besoin de plus d'informations sur la boussole, consultez ce site

Dans l'image, les quatre fils du boîtier en argent iront à la surface et s'interfaceront avec l'ordinateur pour me montrer la direction dans laquelle je me trouve. J'écris un programme qui fera pivoter une image du robot pour montrer la direction. Cependant, cela peut prendre un certain temps, donc pour l'instant je pourrais simplement utiliser les LED

Pour une boussole compensée en inclinaison, consultez celle-ci sur Sparkfun. Il est certainement haut de gamme, mais a également un prix énorme

EDIT: J'ai supprimé cela en raison de son incapacité à maintenir un cap stable. Cela est probablement dû à l'inclinaison que la boussole n'a pas pu gérer, ainsi qu'à l'interférence d'agrandissement.

Étape 5: appareil photo

De toute évidence, vous avez besoin d'un appareil photo pour voir ce qui se passe, non? Il existe plusieurs façons de procéder pour obtenir un appareil photo. Si vous prévoyez d'aller assez loin, une caméra infrarouge noir et blanc serait un bon pari. Pour les eaux moins profondes, la couleur fonctionne aussi bien, plus elle montre plus de détails (c.-à-d. La couleur?). Si vous voulez vraiment une bonne photo, optez pour une caméra sous-marine dédiée. Ceux-ci coûtent un peu plus, mais vous n'avez pas à vous soucier d'un boîtier, et ils passent souvent automatiquement en vision nocturne avec un éclairage infrarouge intégré lorsqu'il n'y a pas assez de lumière.

Je suis allé avec une caméra couleur de 30 $ de Spark Fun. Il a une sortie RCA que je connecterai à mon ordinateur. Ici, il est attaché à un support prêt à être installé.

La carte PC se connecte à l'appareil photo via RCA, et est également fournie avec un programme pour afficher et capturer le flux vidéo

Étape 6: Lumières

J'avais besoin de lumières assez lumineuses et aussi efficaces. Les LED sont exactement cela, et j'en ai trouvé chez Spark Fun Electronics. J'ai utilisé deux LED de 3 watts, et pour être honnête, elles sont aveuglantes. Ils deviennent un peu grillés, alors assurez-vous d'utiliser un dissipateur thermique pour prolonger la durée de vie de la LED. Spark Fun vend une carte de dérivation en aluminium qui a des points de soudure pour le fil et agit également comme un dissipateur de chaleur. Ils ont également différentes couleurs de LED.

J'ai attaché les LED à un support que j'ai fait à partir d'un support en L pour maintenir le au centre de la fenêtre. pour faciliter le changement, je les ai boulonnés sur une bande d'aluminium afin qu'ils puissent être ajustés ou remplacés

Les images ne montrent pas à quel point ces choses sont vraiment lumineuses. Après avoir cherché une seconde à un, j'avais des taches dans ma vision

Étape 7: Contrôle: Côté ROV

C'est probablement la partie la plus difficile de tout le processus de construction. J'ai vu de nombreuses approches différentes pour contrôler le ROV. Jason Rollette a utilisé un microcontrôleur, ce qui est vraiment la meilleure façon de procéder. Il a un contrôle analogique complet de tous les moteurs, et les données sont transmises via un câble Ethernet Cat 5e. Cependant, à moins que vous n'ayez les moyens d'imprimer une carte de circuit imprimé et de programmer un microcontrôleur, ce n'est pas le plus facile à assembler. Jason a un schéma du circuit et du PCB sur son site ici

Vous pouvez également utiliser des relais pour allumer et éteindre les moteurs. ce n'est pas aussi bon que le contrôle de gamme complète, mais c'est beaucoup plus simple et direct. Sur les ROV construits à la maison, Steve a utilisé des relais pour contrôler le Seafox, et il a un bon guide pour assembler n'importe quel nombre de moteurs contrôlés par relais.

C'est l'un des 4 contrôleurs de vitesse que j'utilise pour le contrôle du propulseur

Étape 8: alimentation

J'ai décidé de transporter des batteries dans mon ROV pour le rendre plus indépendant et réduire le nombre de câbles remontant à la surface. C'est l'une des deux batteries 12 volts 2, 5 ampères-heure que j'ai achetées chez Battery Mart. Je l'ai déjà câblé à un connecteur Deans Ultra afin qu'il puisse être facilement retiré si nécessaire. En raison du tirage en ampli des propulseurs, je pourrais avoir besoin d'incorporer un circuit de charge pour garder les batteries au maximum. Ils seront transportés dans les deux tubes latéraux et ajouteront le poids nécessaire au ROV

Étape 9: Contrôle: Surface

Nous entrons maintenant dans le domaine difficile du pilotage. Les deux personnes à qui j'ai parlé utilisent un ordinateur portable pour contrôler leur ROV, en utilisant un clavier ou un joystick pour déplacer le ROV. C'est génial car tout ce dont vous avez besoin est le ROV, le câble de commande et votre ordinateur portable.

Je voulais un contrôle analogique complet sans utiliser de microcontrôleur, j'ai donc choisi des ESC, des contrôleurs de vitesse électroniques. Ceux-ci devraient être familiers à tous ceux qui ont un modèle réduit d'avion ou de voiture. J'avais besoin d'inverser les contrôleurs de vitesse et je suis tombé sur certains chez Bane Bots. Ils sont branchés sur le récepteur à l'intérieur du ROV, et l'antenne est attachée à l'un des fils Cat 5. De là, j'ai utilisé ma télécommande Hitec avec le cristal et la fréquence appropriés.

La lumière est contrôlée par un interrupteur qui est actionné par un servo. La boussole n'a pas encore été configurée, mais je pense que je pourrais simplement utiliser un tas de LED au lieu d'essayer de l'interfacer avec mon ordinateur portable.

EDIT: J'ai depuis mis à niveau mon système de contrôle à l'aide d'un microcontrôleur Arduino et d'un servo-contrôleur. Je publierai mes résultats dès que j'aurai terminé les essais en mer.

Étape 10: Attache

Pour connecter le ROV au contrôleur, j'utilise 100 pieds de câble Ethernet Cat 5e. Il a 8 fils, qui correspondent parfaitement à mes plans. Je pourrais ajouter un deuxième câble si j'ai plus de fonctionnalités que je dois exécuter, mais pour l'instant ça a l'air bien.

Il s'agit d'un plénum classé Cat 5, ce qui signifie qu'il peut être tiré à travers les murs à l'aide d'une bande de poisson. Le revêtement est bien rétréci et possède un mince cordon en nylon à l'intérieur qui permet de répartir la charge sur l'ensemble du câble. Cela le rend plus durable et réduit les risques d'endommagement du câble dus à la charge.

J'aurai besoin d'ajouter des flotteurs au câble car il coulera probablement à cause de son poids.

Le connecteur que j'ai utilisé est un connecteur Ethernet Bulgin Buccaneer. Il facilite le transport du ROV en séparant le câble et le robot. Bulgin teste son connecteur à fond, ce qui est censé être évalué à 30 pieds pendant 2 semaines et à 200 pieds pendant quelques jours. Comme je prévois de ne pas dépasser 100, c'est bien dans les limites.

Étape 11: Test

La première fois que le ROV a vu de l'eau, je l'ai testée dans la piscine de mon oncle. Comme prévu, le ROV était trop dynamique. J'ai depuis ajouté des plombs que j'ai achetés dans un magasin de chasse pour ajouter du poids aux patins. La grenaille de plomb aurait été préférable car elle est plus fine et plus facile à utiliser, mais elle est vraiment chère. Le plomb me permet également d'ajuster le ballast avec un degré de précision raisonnable au cas où je devrais changer le poids sur place. Le ballast total requis était d'environ 8 livres, une charge assez importante. Le prochain test sera dans une autre piscine, puis, espérons-le, dans un lac! Si vous prévoyez de l'utiliser dans de l'eau salée, ce ne serait pas une mauvaise idée de le rincer ensuite pour limiter la corrosion.

Je vais essayer de poster quelques vidéos dans un futur proche pour montrer comment ça marche dans l'eau