Drone Bawah Air:Kisah Kegilaan

Artikel ini menjelaskan proses desain, pengembangan, dan operasi perakitan prototipe drone bawah air yang ditenagai oleh Raspberry Pi.

Saya telah menonton banyak program tentang penemu di saluran Discovery dan suatu kali saya memutuskan untuk melakukan sesuatu yang menarik sendiri, sehingga itu bisa sangat mengesankan dan sekaligus sulit:beberapa motor listrik, pengontrol, penanganan, kamera. Setelah membeli banyak barang yang berguna (dan tidak terlalu berguna), saya mulai berpikir proyek seperti apa yang harus saya mulai. Akhirnya saya sampai pada kesimpulan bahwa ada banyak drone yang terbang dan mengemudikan, tapi ini bukan tentang drone bawah air (ha ha, tapi seperti yang saya pahami sekarang, saya salah besar).

Setelah menjelajahi Internet, saya menemukan beberapa proyek menarik, tetapi kebanyakan dari mereka sedang dalam tahap pengembangan atau tidak murah (3k++ dolar). Mereka yang tertarik dengan proyek ini dapat menemukannya di sini.

Ke depan, saya dapat mengatakan bahwa saya memiliki prototipe kerja yang dapat berenang beberapa meter, meskipun memiliki pro dan kontra. Saya tidak dapat menyatakan bahwa akhirnya saya memiliki barang yang mudah dikendalikan atau hal-hal yang dapat melakukan lebih dari sekadar menenangkan antusiasme insinyur saya. Tapi semua unit ini bekerja dengan baik, dan sangat penting bahwa kesalahan dan pengalaman saya dapat membantu seseorang untuk menciptakan sesuatu yang sangat signifikan (bahkan jika itu hanya akan signifikan untuk dirinya sendiri).

Karena banyak pekerjaan yang telah diselesaikan, artikel ini dapat dibagi menjadi beberapa bab berikut:

• Ide gila (penggoda)
• Memilih komponen
• Pemrograman ESC
• Konfigurasi Server Raspberry Pi
• Penanganan motor listrik menggunakan Raspberry Pi
• Giroskop
• Kontrol Senter Raspberry Pi
• Protokol komunikasi server-klien
• Aplikasi untuk Android
• Aliran video
• Kontrol layar dan joystick
• Perakitan dan pengujian konstruksi
• Kesimpulan

Ide gila (penggoda)

Yah, Pertama saya ingin mengatakan bahwa saya seorang amatir, dan sebagian besar hal yang saya lakukan, dilakukan dengan trial and error ilmiah, karena menyenangkan bagi saya untuk membangun sesuatu dan mengujinya, daripada membiarkan semua kemungkinan dan memahami, bahwa itu tidak akan berhasil secara teori. Ada berbagai kemungkinan proyek dan ide, dan di antaranya ada ide yang sangat tidak masuk akal (salah satunya akan dijelaskan di bawah, hanya untuk bersenang-senang). Tugas pertama dan utama bagi saya adalah membangun rumah tertutup dalam kondisi domestik dan pada saat yang sama mentransmisikan torsi ke baling-baling penggerak. Seperti yang biasa terjadi, ide-ide di awal bukanlah yang paling cerdas (dan saya tidak terbiasa berpikir dua kali), jadi saya mencoba eksperimen dengan mentransmisikan torsi menggunakan magnet. Saya telah memilih desain paling sederhana dan membuat perangkat "teknologi tinggi" seperti itu:

Dua magnet disekrup pada roda gigi dan dihubungkan ke motor listrik (dengan memperhatikan polaritas magnet), ada pelat di antara roda gigi yang meniru dinding rumahan. Jika Anda memiliki keinginan untuk menutup artikel dan menjulurkan mata setelah melihat ini, ini adalah reaksi normal, tetapi saya memperingatkan Anda di awal Meskipun ada beberapa cacat, setelah meluncurkan model, Anda pasti dapat mengatakan:"Namun itu bergerak” (c).

Torsi ditransmisikan, bagian-bagiannya berputar, tetapi magnet meningkatkan gesekan. Satu lagi kelemahan, selain puluhan lainnya, adalah jika Anda menghentikan sekrup imajiner, magnet akan kehilangan kontaknya dan tidak akan saling menempel lagi karena perbedaan kecepatan

Ini bukan ide terbaik meskipun Anda merakit model seperti itu menggunakan bantalan, roda gigi, dan magnet, karena efisiensi, kemudahan penerapan, dan akal sehat adalah titik lemah model ini.

Akhirnya, diputuskan untuk tidak memutar otak dan mengambil motor tanpa sikat, dan jika perlu, tutupi belitan motor dengan pernis. Jadi idenya adalah memasukkan kabel dari rumah ke dalam air dan hanya untuk menyegelnya. Akan jauh lebih mudah daripada membuat model dengan segel oli dan oli atau mekanisme rumit lainnya untuk menjauhkan komponen mekanik dan elektronik dari air.

Jadi mari kita beralih ke hal-hal yang lebih penting.

Memilih komponen

Di bawah ini Anda akan menemukan daftar berbagai hal yang digunakan untuk membuat perangkat.

Motherboard

Di antara berbagai pengontrol, saya memilih Raspberry Pi 3B. Saya tidak akan merekomendasikan papan seperti Arduino untuk proyek ini, karena itu tidak akan mengelola tugas yang begitu rumit, karena perlu untuk mengontrol setidaknya 4 motor, dioda, giroskop, mengirim aliran video dari kamera dan pada saat yang sama menerima dan memproses perintah dari perangkat kontrol. Raspberry Pi 3B dilengkapi dengan Wi-Fi dan Ethernet bawaan untuk konektor RJ-45, yang pasti akan membantu Anda dengan semua operasi ini.

Saluran komunikasi

Ya, Anda benar, kabel twisted-pair. Itu selalu sulit untuk mentransfer data di bawah air. Air adalah perisai yang sangat baik, dan, oleh karena itu, Anda dapat melupakan transfer data nirkabel apa pun (penggemar "dan bagaimana dengan kapal selam" - cari tahu berapa ukuran antena untuk implementasi transfer semacam itu dan biaya teknologi, kompleksitas dan lebar saluran transmisi). Jadi tidak ada jalan keluar lain. Ada checklist yang berhasil lolos:

• Kemampuan untuk mentransfer data di bawah air.
• Kecepatan transfer data di bawah air.
• Universalisme (sangat cocok dengan Raspberry Pi 3B dan pemancar).

Ada kabel khusus untuk air dengan mengambang netral dan, tetapi Anda tidak dapat membeli 100 meter secara terpisah, dan saya tidak ingin menghabiskan 500+ dolar untuk sebuah gulungan.

Pemancar dasar

NEXX mini ​​router Ada 3 opsi transfer utama:

• Cobalah menyambungkan antena Wi-Fi dari air ke darat (dalam hal ini, alih-alih menggunakan kabel twisted-pair, sebaiknya gunakan kabel solid), tetapi ada banyak poin kontroversial.
• Buat koneksi jembatan klien-server antara dua Raspberry Pi 3B (akan lebih sesuai, tetapi lebih mahal dan merepotkan).
• Hubungkan mini-router dengan Raspberry menggunakan kabel twisted-pair. Opsi ini diambil sebagai dasar, karena ini adalah yang paling dapat diandalkan, cepat dan murah. Pengalaman telah membuktikan bahwa ini adalah pilihan yang cukup baik.

Motor listrik

N2830/2212 1000KV

Setelah menguji 3 motor yang berbeda, saya memilih model ini. Anda mungkin bertanya mengapa? Nah, cukup bertenaga, memiliki sumbu kedua sehingga Anda dapat menggunakan 2 baling-baling. Secara umum, semua motor beroperasi secara normal di dalam air sampai ganggang atau pasir masuk ke dalam motor. Jika Anda memilih kecepatan tinggi dan kurang bertenaga, Anda akan menemukan bahwa jenis motor ini tidak cocok untuk air. Motor yang lebih murah juga jauh dari harapan. Yah, kualitas sesuai dengan harga.

Papan kontrol (ESC)

Ini juga cukup sederhana. Itu dapat diprogram untuk beralih maju/mundur, dan kekuatan 30 amp harus cukup untuk motor yang diuji. Selain itu, saya tidak perlu menunggu satu atau dua bulan untuk mengirimkannya dari China (tapi, tentu saja, ada satu tangkapan ).

Alat pemrograman USB Afro ESC

Alat pemrograman untuk ESC. Dengan perangkat ini Anda dapat mengunggah firmware yang diperlukan. Tapi sebenarnya, inilah tangkapannya. Saya harus menunggu satu setengah bulan untuk itu.

LED

CREE XHP50

Model ini dimaksudkan untuk membakar segala sesuatu dengan cahayanya. Jadi, inilah tujuannya.

Driver pulsa LED

7-30В 3А atau serupa

Ini sangat cocok untuk tujuan kita – ini menampung dua LED yang disebutkan di atas, dan juga terhubung ke Raspberry dan memungkinkan Anda untuk menyesuaikan kecerahan LED.

Sumber:Underwater Drone:Kisah Kegilaan