Подводная лодка на радиоуправлении своими руками: Самодельная подводная лодка с надводной wi-fi антенной / Хабр

Самодельная подводная лодка с надводной wi-fi антенной / Хабр

Как всё начиналось

Всех приветствую. Я Максим и хочу поделиться информацией о том, как собирал радиоуправляемую подводную лодку без каких-либо знаний об электронике в начале своего пути.

Сам я по образованию художник анимации и компьютерной графики — программированием или электроникой никогда не занимался. У меня имелся только небольшой запас знаний о пайке, которые передал мне мой дед, когда я еще был школьником начальных классов.

Всю жизнь меня интересовала тема подводных исследований, началось всё тогда же, в детстве, с Ж.И. Кусто, а закончилось разработкой игры про подледные океаны Европы. Но, впрочем, сейчас не об этом.

Решив, что пора увлечения перевести в плоскость практики — я отправился на Youtube. Получил горсть самых базовых знаний и дальше мой путь лежал уже на AliExpress, как и у многих. Закончилось всё покупкой 27-ми наименований различных модулей и прочих компонентов.

Сотрудник почтового отделения был очень недоволен когда искал 27 посылок…

Начало работ над подлодкой и первые неудачи

Спойлер

В конце представлен видеоролик с обзором проекта, а в самой статье я расскажу об интересных проблемах, с которыми я столкнулся и о которых не упомянул в видео.

Сначала я нашел человека, разбирающегося в подводных лодках не понаслышке, он помогал мне с теорией и тестами.

Далее я сразу приступил писать свой первый код для Arduino. Это был код для управления двумя двигателями подлодки. Два потенциометра: левый управляет общей мощностью двигателей, а правый поворотом подлодки (уменьшает мощность у одного из двигателей, в зависимости от положения потенциометра). Все это я выводил на недорогой дисплей, так как планировал делать отдельный пульт управления (в итоге подлодка управляется через смартфон).

Учитывая, что я еще неделю назад не знал как работают потенциометры, то восторг мой был неописуем.

Не останавливаясь на достигнутом я пошел в строительный магазин и в аптеку. В строительном набрал разных полипропиленовых труб, муфт и хомутов, а в аптеке я взял несколько шприцев Жане.

Трубы, соответственно, пошли на корпус подводной лодки, а шприцы на модуль изменения плавучести. Как раз модуль изменения плавучести и оказался самой проблемной частью для меня.

Модуль изменения плавучести

Задачи у этого модуля достаточно простые, набирать воду и выдавливать её обратно по команде. И встал вопрос — как толкать поршень шприца, имея горсть сервоприводов, моторчиков и набор шестерней? Вот так точно толкать не стоит:

Это был первый опыт взаимодействия с шестернями и прочими мелочами. Кстати, я смог переделать сервопривод sg90 под вращение на 360°: сточил фиксатор на главной шестерне, который крутил потенциометр, а сам вал потенциометра приклеил в нулевом положении, чтобы случайно не вращался даже со стёсанным ограничителем.

Фото шестерни

Это всё равно не помогло решить задачу — я не смог надежно зафиксировать шестерню, взаимодействующую с зубчатой рейкой. Полученный инженерный опыт помог мне со второго раза осилить модуль изменения плавучести: я взял более мощную серву, толстую шпильку с резьбой и гайку, которую закрепил на поршне. В этот раз не стал возиться с модификацией сервопривода, решил, что проще использовать внешний драйвер и подключиться напрямую к мотору сервы.

Я у мамы инженер

Гибкая муфта по-васянски

Алюминиевый каркас для жесткости

На поршне был размещен лазерный дальномер, чтобы я мог определять в режиме реального времени — в каком он сейчас положении. Ну и опираясь на эти данные о расстоянии, я прописал блокировку поршня, когда он находится в крайних позициях. Возможно, есть и более простые методы определения положения поршня, но я случайно нашел у китайцев очень дешевый модуль — дальномер VL53L0X и решил использовать именно его. В итоге остался очень доволен, библиотека простая, работает как надо, советую. Точность в замкнутом пространстве шприца у него где-то 5мм, в принципе, мне этого было достаточно.

При тестировании возникла еще одна проблема — поршень сильно приклеивается к стенкам шприца. Не знаю с чем связано, но для старта движения поршня требуется прикладывать значительное усилие, после начального застревания дальше идет нормально. Перепробовали почти все виды смазок — многие из них сделали только хуже. Именно по этой причине пришлось добавлять алюминиевый каркас для модуля.

Моторы

С двигательной системой я остановился на самом простом решении и взял готовые подводные моторы. До этого опробовал вариант с мотором внутри корпуса. Заказал дейдвудную трубку в наборе с валом и винтами, но по мере изучения вопроса выяснилось, что для моих целей нужна целая система: сложный сальник, фланцы и т. д. Иначе будет протекать в любом случае. У меня в планах на будущее забросить подлодку куда-то на Ладогу и управлять ею через 3G сети, восседая дома на диване, а значит любые возможные протечки приведут к малой автономности аппарата.

В будущем планирую использовать только подводные моторы, скорее всего бесколлекторные. На данный момент используются вот такие, коллекторные:

Управляю ими используя ШИМ. Продавец говорит, что они на 8 метров глубины максимум, что, опять же, накладывает некоторые ограничения сразу.

Корпус

С корпусом была интересная задача — сделать герметичное соединение, которое бы легко разбиралось. Задачу не выполнил, пришлось всё заклеивать намертво. Когда шприц набирает воду — создается давление внутри корпуса и все наши крепления просто выдавливало. В итоге все важные провода вывели на герметичный разъем, через который можно и зарядить аппарат, и прошить бортовую Arduino, и подключить антенну.

Да, антенна у нас подключается при помощи кабеля и находится в надводном положении, гарантируя надежную связь. Но об антенне чуть позже.

Дополнительные фото

Корпус состоит из полипропиленовых труб 50мм и муфт. Места соединений замазаны герметичной пастой, а сверху, для прочности, залиты термоклеем. В торец вывели носик шприца, герметичный разъем, тумблер включения и два провода для прожекторов. Прожекторы закреплены на носовой затопляемой части, такая конструкция позволила сместить центр тяжести ближе к центру подлодки.

Мозги подлодки

Это самая интересная для меня часть. Когда начинал прорабатывать схему, то еще не знал как работают, например, конденсаторы и для чего они нужны. Очень радовался, когда при выключении питания — светодиод на Arduino медленно тускнел за счет ёмкого конденсатора.
На деле же они в схеме пригодились для сглаживания пиков, возникающих в цепи из-за работы коллекторных моторов. Также они нужны для подключения стабилизатора напряжения.

Аккумулятор у нас из двух ячеек, соответственно 8.4 В напряжение идет на моторы, а 5 В после стабилизатора — на Arduino и прочие датчики. Полноразмерная

схема (кликабельно):

Сначала многое не получалось только по той причине, что собирал всё на макетной плате. Никак не мог понять почему не работает та или иная часть схемы. В итоге всё начал паять и положительные результаты тестов не заставили себя ждать.

Одна из интересных проблем возникла и с дальномером. Библиотека у него хорошая, но вот если установить режим точности на средний или высокий, то будет тормозиться весь скетч и управление выйдет с пингом в 2000 мс минимум. Из-за этого дальномер у нас в режиме FAST, но его точности все равно хватает для наших задач.

Следующее, с чем я столкнулся, это кабель-менеджмент. Диаметр корпуса 50 мм. Кажется, что этого много, пока не начинаешь пытаться разместить всё внутри. Я использовал прям чрезмерно жирные кабели, предназначенные для аудио, что меня сильно подвело.

Хотелось именно медные, так как удобно их паять, и чтобы не переламывались, как, например, алюминиевые. В следующий раз на поиски хороших проводов уделю больше времени.

Далее сложности возникли только с антенной.

Антенна

В качестве антенны я решил использовать esp8266 и управлять подлодкой через смартфон по Wi-Fi. Только вот у китайцев есть большое разнообразие модулей на базе ESP8266, я приобрел три разных, но смог подключить и прошить только один из них — ESP-01.

В теории, если заказывать теперь, то они уже будут с нужной прошивкой. Управление осуществляется через RemoteXY, а ему нужна определенная версия прошивки для AT-команд. Проблему с поиском нужной прошивки для управления через АТ-команды удалось решить только при помощи гайда от RemoteXY. Кстати, не реклама, просто понравился интерфейс, а уже потом я нашел более удобные и проработанные конструкторы интерфейсов для всяческих IoT.

После успешной прошивки я обвешал модуль необходимыми компонентами для работы и припаял ему USB разъем для удобного присоединения. Интегрировал ответную часть USB в пробку из под обычной бутылки и получилась простая проводная антенна с возможностью смены корпуса (замена бутылки).

Были и еще проблемы, помимо прошивки.

Плата ESP-01 должна работать от 3.3 В, а не от 5 В. Причем как логика, так и питание. Если логику я настроил через преобразователь уровня, то вот с питанием уже было лень возиться и я просто приклеил маленького ребенка радиатора на чип. От пяти вольт нормально работает, но очень сильно греется. Радиаторчик в итоге помогает не спалить чип.

Еще из проблем — я подобрал идеальный кабель для герметичного разъема, но он всего на 2 пина с экранированием, тогда как для антенны нужно 4 (питание и RX и TX для связи между антенной и Arduino на борту).

Выяснилось, что просто отдельно запитать нашу антенну не получится, так как для работы ESP+Arduino нужно обязательно иметь общую землю. Пришлось использовать экранирование в качестве земли у кабеля, а в саму антенну добавлять отдельный аккумулятор. Неудобно, но работает. Проще, конечно, найти кабель на 4 жилы и питать антенну аккумуляторами с подлодки.

На фото удачное совпадение диаметров кабеля, силиконовой трубки и обжимного отверстия у герметичного разъема.

Управление и прошивка

Управление осуществляется через интерфейс со смартфона. Интерфейс составил из готовых модулей прямо на сайте, получил исходный код интерфейса, а дальше осталось просто привязать различные элементы интерфейса к действиям внутри прошивки.

Перед получением исходного кода интерфейса, нужно указать в настройках тип модуля беспроводной связи, с которым будет взаимодействовать Arduino. Прошиваем только саму Arduino — с Wi-Fi модулем дальше общение идет автоматическое через AT-команды. Создается точка доступа, подключаетесь к ней со смартфона и управляете через заранее установленное приложение. Интерфейс приходит от Arduino, он зашит в прошивку и распознается уже самим приложением в смартфоне.

Это был мой самый первый код, я прямо тут его оставлять не буду, поскольку там используются только базовые навыки программирования и базовая математика. Были и сложные для меня моменты — я никак не смог с первого раза сделать обычную логическую операцию — чтобы сервопривод шприца при определенных значениях блокировался на движение в одну сторону.

Например, когда доходит до максимального набора воды — поршень должен остановиться на движение назад, но не должен блокироваться на движение вперед. И наоборот, когда вся вода выдавлена, поршень должен не идти вперед, но без проблем выполнять команды на обратный ход.

  if ((RemoteXY.button_1 == 1) && (RemoteXY.button_2 == 0) && (val_f < 100)) {
    pwm_UP = 1;
    pwm_DOWN = 0;
  }
  else if ((RemoteXY.button_1 == 0) && (RemoteXY.button_2 == 1) && (val_f > 25)) {
    pwm_UP = 0;
    pwm_DOWN = 1;
  }
  else {
    pwm_UP = 0;
    pwm_DOWN = 0;
  }

Вот такая логическая конструкция в итоге, где RemoteXY. button_# это кнопки в интерфейсе для погружения или всплытия.

Также, из сложного для меня в коде это фильтр значений дальномера (взял один из самых простейших в сети), ну и настройка значений для вольтметра. Фильтр был нужен из-за вышеупомянутого режима FAST у дальномера, входящие значения сильно прыгали и фильтр как раз помог с этим справиться. А вот вольтметр пригодился для индикации разряда аккумуляторов. На Arduino есть референсный пин, и если на него подавать не больше 1.1 вольт, то Arduino сможет достаточно точно определять подаваемое напряжение на этот пин. 8.4 В после делителя напряжения конвертируем в 1.1 В. И вот эта конвертация получилась неточная, пришлось опытным путем править значение напряжения, добавляя переменную в прошивку.

Тестирование

Тестирование проводили на заброшенном карьере с относительно чистой водой. Для тестов нужно было закрепить камеру и настроить подлодке дифферент (вместе с базовой нейтральной плавучестью).

Первую задачу решили просто установкой нужного винта под крепление камеры. Чтобы избежать вращений камеры — добавили немного пластилина.

Дифферент правили мешочком, который оказалось удобно зацеплять за хомут, а уже хомут можно легко перемещать вдоль подлодки. Количеством гаек в мешочке мы настроили нейтральную плавучесть, а дальше уже быстро подобрали положения хомута, чтобы подлодка не клевала носом. Решение о таком варианте было принято уже перед самой поездкой на карьер, просто напросто не оставалось времени сделать автоматическую систему правки дифферента. Её, в теории, очень легко сделать перемещением груза по резьбовой шпильке. В следующей подлодке опробую именно такой вариант. Вот, пожалуй, и вся подлодка.

Я записал два видеоролика, где более подробно рассказываю о сборке и показываю кадры, которые удалось снять под водой. Приятного просмотра:

Надеюсь, что материал был интересным. Далее будут эксперименты над камерой давления (для проверки герметичности аппаратов) и тесты подводных вёсел. По ним так же подготовлю материал в виде статьи, но уже с графиками и сравнениями тех или иных решений.

Как сделать подводную лодку на радиоуправлении

10.03.2015 Электронная техника

Из этих элементов мастер будет делать подлодку на радиоуправлении. Авторское видео канала Science Vetal внизу статьи.

Для этого необходимо 2 долларовых насоса. Arduino uno. Nano. Джойстик. Два радиомодуля. Сервопривод. Драйвер двигателя.

Аккумулятор на 7,4 вольта. Зарядное устройство для него. Корпусом есть бутылка на 375 миллилитров.

Собрал воды, дабы определить ее вес.

Из закона Архимеда направляться, что без воды, которая будет выталкиваться из емкости, обязан равняться весу самой емкости. В представленном случае лодка. Она обязана мочь плыть под толщей воды, не всплывая сампроизвольно. На поверхности не видно, всецело загружена в бассейн. Вес всей электроники с довеском для выравнивания 373 грамма.

Arduino UNO будет передатчиком, nano — приемником.
Все радиодетали продаются дешево в этом китайском магазине.

Скетчи загружаются легко. Приемник: https://drive.гугл.com/open?id=0B8pAOi0jFtLIbG45TVpYMHVYN2s

Передатчик: https://drive.гугл.com/open?id=0B8pAOi0jFtLIb3hEYVV4UlAyRDQ

Выбираем параметры и нажимаем кнопку загрузить.

Сейчас собираем пульт управления. Берем arduino и вставляем шилд. После этого nrf24 L01 вставляем в разъем.

Пульты готов, осталось лишь подключить питание. Употребляется аккумулятор. Схема не представлена, в скетче приемника написано подключение. Какая электронная начинка будет на подводном корабле.

Все это необходимо вложить в подлодки.

Посмотрим, как трудится изготовленное устройство. Сперва включаем неизменно пульт управления. Для чего лодку. Подводный катер погружается на дно за счёт положения регулятора глубины. Он является несложную совокупность. Кусочек пластмассы, петля.

Крепеж. Проволочка, которая выходит на сервопривод и крепится в.

На этом этапе опробования продемонстрировали, что лодка пока не совсем совершенная, она может плавать под водой, но нет поворотов. Мастеру это не весьма нравится, он желает заменить кроме этого корпус. Это будет в одном из следующих видео.

Случайные записи:

• Как сделать паяльник на батарейках
• Отзыв на 3d очки ritech 3d magic box

Подводная лодка на радиоуправлении

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Модель подводной лодки с резиномотором

  Подводные лодки — класс судов военноморских флотов, предназначенных для нанесения ударов по наземным целям и кораблям соперника из подводного положения….

• Над акваторией — летающая лодка

  В литературе по авиамоделизму не столь уж большое количество внимания уделяется радиоуправляемым моделям гидросамолетов, не смотря на то, что, как…

• Боевики заменили смертника беспилотной лодкой

  Хуситы, военизированная группировка, действующая на территории Йемена, начали применять дистанционно управляемые аппараты с взрывчаткой вместо…

• В египте нашли деревянную лодку времён пирамид

  «Хозяин» лодки, не смотря на то, что и не был при жизни участником семьи фараона, однако принадлежал к высшему кругу египетской знати. Экспедиция Карлова…

Tags:  drive google, лодка, подводной

Nautilus Drydocks Услуги по индивидуальному строительству

УСЛУГИ ПО ИНДИВИДУАЛЬНОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ

Следующая таблица обновляется настолько часто, насколько это возможно, и отражает мой текущий список проектов, а также приблизительные даты начала и завершения. Если вам интересно, когда я смогу начать новый проект для вас, пожалуйста, взгляните на последнюю запись, так как они расположены в приблизительном хронологическом порядке.

​

Если вы заинтересованы в вводе в эксплуатацию наращивания, нажмите здесь, чтобы перейти к часто задаваемым вопросам по наращиванию и форме запроса.

Ввод в эксплуатацию сборки

Ввод в эксплуатацию сборки

Если вы оказались в ситуации, когда у вас есть проект, с которым вы не можете справиться самостоятельно, или если у вас есть желание приобрести что-то конкретное и просто не не знаю с чего начать, может чем смогу помочь!

 

Теперь у меня более двадцати лет опыта создания моделей, от научно-фантастических до военных, от научной фантастики до фэнтези, от практических операций до демонстрационных моделей.

 

Вы можете заглянуть в мою галерею прошлых проектов, чтобы увидеть небольшой образец прошлой работы, которую я проделал, или посетить мой канал на YouTube, чтобы посмотреть сотни прошлых видеороликов о моих постройках.

 

Как правило, моя очередь на сборку резервируется примерно за 6 месяцев, но это может очень легко измениться в любом направлении в зависимости от моей рабочей нагрузки.

​

Перед тем, как обратиться за предложением, вот несколько часто задаваемых вопросов и вопросов, которые вы должны задать себе, прежде чем нажимать кнопку «Отправить» в форме ниже: 

1. Увлечение радиоуправляемыми подводными лодками не из дешевых. Полные сабвуферы RTR, основанные на небольших, недорогих преобразованиях пластиковых моделей и с базовой функциональностью, обычно начинаются с 2000 долларов и идут все выше и выше. Если это в пределах вашего бюджета, читайте дальше!
    

2. Вопросы, которые следует задать себе, прежде чем запрашивать цену:

   1. Я понимаю, как работают радиоуправляемые подводные лодки?

   2. Есть ли у меня навыки и опыт, необходимые для обслуживания модели?

   3. Могу ли я устранить неполадки модели, если возникнет проблема?

   4. Какие функции мне действительно нужны в моей лодке?

   5. Какие функции мне действительно нужны в моей лодке? Имейте в виду, что законы вероятности диктуют, что чем больше функций вы включаете в свою модель, тем выше вероятность того, что в любой момент времени одна из них перестанет функционировать. По моему опыту, самые простые модели доставляют больше удовольствия.
       

3. За что я отвечаю:

   1. Я предоставлю документ об объеме работ для наших записей до принятия депозита, в котором будет изложено все обсуждаемое, а также детали и цены.

   2. Предполагаемое начало строительства, которое я предоставляю, является именно этим: оценкой. Я буду заранее сообщать вам, как продвигается моя очередь сборки, и сообщать об обновлениях по мере приближения даты начала вашего проекта.

   3. Вы получаете подробные фотографии и видео всего процесса сборки от начала до конца, а также видео окончательной сборки, демонстрирующее вашу модель в работе. Ожидайте еженедельных обновлений, если не раньше.

   4. Я упакую модель для отправки как можно лучше. Он будет полностью застрахован на полную стоимость, если не оговорено иное. Хотя это случается редко (и очень неприятно), я не несу ответственности за повреждения модели во время транспортировки. Если повреждение действительно произойдет, я буду работать с вами, чтобы получить компенсацию от судоходной компании и снова вернуть его в форму корабля.
       

4. За что ВЫ ОТВЕЧАЕТЕ:

   1. Дайте мне знать о любых деталях, компонентах, электронике или комплектах, которые у вас уже есть и которые вы хотите включить в сборку.

   2. Предоставьте мне список желаемых функций и функций, которые вы хотели бы видеть включенными в сборку. Почти все возможно, если у вас есть деньги!

   3. Если вы провели исследование конкретной лодки, которую хотите смоделировать, и ресурсы, такие как чертежи, инструкции и особенно справочные фотографии, пришлите их!

   4. Требуется депозит в размере 1000 долларов США, чтобы сохранить ваше место в моей очереди на сборку. Я знаю, что жизнь случается и все может измениться. При отмене сборки в любое время до начала работ взимается плата за отмену в размере 150 долларов США. Любые расходы, понесенные при подготовке сборки, такие как покупка деталей, характерных для сборки, а также любые расходы на доставку, будут вычтены из суммы возмещения депозита.

   5. ​После того, как я начну работу над вашим проектом, вы получите полную стоимость сборки.

​

Готовы к работе?

 

 

Начните процесс здесь:

Сборка радиоуправляемой подводной лодки своими руками « Adafruit Industries – Создатели, хакеры, художники, дизайнеры и инженеры!

26 января 2022 г., 21:00

В наборе DIY Perks Мэтт собирает радиоуправляемую подводную лодку.

Как и всегда в случае с видео Perks, здесь есть чему поучиться, поскольку Мэтт объясняет механические принципы работы подводных лодок и устраняет неполадки на пути к успешному результату.

---

Adafruit публикует широкий спектр письменного и видеоконтента, включая интервью и репортажи о рынке производителей и мире технологий в целом. Наша страница стандартов предназначена для использования в качестве руководства по передовым методам, которые использует Adafruit, а также в качестве краткого изложения этических стандартов, к которым стремится Adafruit. Хотя Adafruit не является независимым журналистским учреждением, Adafruit стремится быть честным, информативным и позитивным голосом в сообществе — проверьте это здесь: adafruit.com/editorialstandards

Adafruit на мастодонте, присоединяйтесь! adafruit.com/mastodon

Хватит макетировать и паять – приступайте к изготовлению немедленно! Игровая площадка Adafruit’s Circuit Playground битком набита светодиодами, датчиками, кнопками, клипсами типа «крокодил» и многим другим. Создавайте проекты с помощью Circuit Playground за несколько минут с помощью сайта программирования MakeCode с функцией перетаскивания, изучайте информатику с помощью класса CS Discoveries на code.org, переходите в CircuitPython, чтобы вместе изучать Python и аппаратное обеспечение, TinyGO или даже используйте Arduino. ИДЕ. Circuit Playground Express — новейшая и лучшая плата Circuit Playground с поддержкой CircuitPython, MakeCode и Arduino. Он имеет мощный процессор, 10 NeoPixels, мини-динамик, инфракрасный прием и передачу, две кнопки, переключатель, 14 зажимов типа «крокодил» и множество датчиков: емкостное касание, ИК-близость, температура, свет, движение и звук. Целый огромный мир электроники и кодирования ждет вас, и он умещается на вашей ладони.

Хотите поделиться потрясающим проектом? Выставка Electronics Show and Tell проходит каждую среду в 19:00 по восточному времени! Чтобы присоединиться, зайдите на YouTube и проверьте чат шоу — мы опубликуем ссылку там.

Присоединяйтесь к нам каждую среду в 20:00 по восточноевропейскому времени, чтобы задать вопрос инженеру!

Присоединяйтесь к более чем 36 000 создателей на каналах Adafruit в Discord и станьте частью сообщества! http://adafru.