Svenska ElektronikForumet

Som projektarbete sista året på naturlinjen på gymnasiet har jag och en klasskompis börjat på ett ROV-bygge som jag tänkte dokumentera här, och gärna vill få feedback på!

Tanken är att den ska vara liten, billig och helst inte kräva någon programmering. Funktionerna som prioriteras kommer därför att vara; ordentlig rörlighet, kamera och tillräcklig belysning. Sånt som skulle vara roligt om tid och budget tillåter är; gripklo, kompass, laserdioder för avstånds- och storleksuppskattning, vattendetektorer i skrovet samt allt annat kul som vi kommer hitta på att vi vill ha med under året.

Nu till själva konstruktionen:

Hittills är tanken att ROV'en ska bestå av ett vattentätt skrov gjort av 110 mm avloppsrör, där styrelektronik, kamera, LED-lampor och 12v batteri kommer att ligga. På skrovet kommer antagligen fyra 12v DC borstade motorer att monteras, otätade och monterade med rc-båtpropellrar. På undersidan hoppas vi kunna fästa ett par medar med justerbar tyngd, vilket också bidrar till att ROV'en blir stabil i vattnet.

Som styrsystem är det tänkt att vi kopplar ihop en massa (6) dubbleväxlande reläer som vi styr via en Cat5-kabel från ytan. I denna kabel kommer vi också att koppla in en kamera som använder baluner för att göra om kabeln från coaxial till twisted-pair. Vad det blir för monitor på ytan är ännu inte bestämt, men det skulle vara trevligt att kunna spela in dyk-videor till våran presentation av projektet i skolan.

Kontrollboxen på ytan kommer att bli ganska enkel med en arkad-joystick för framdrivning och svängande samt en vippströmbrytare, alternativt två knappar, för att justera djupet.

Här är en bild på vad vi åstadkommit hittills: I den ljusgråa biten sitter alltså en plexiglasskiva fäst i en gummilist och tätad med silikon, något som efter en snabb vattentestning verkar fungera bra. Eftersom baksidan är stängd med en plugg finns det 3 olika ställen att öppna ROV'en på för installation, inspektion och batteriladdning. På skrover sitter också något som kan bli våra motorfästen, nämligen gängade stavar fästa i sugproppar, som vi alltså skulle limma fast vid skrovet för att undvika onödiga genomföringar.

Uppdatering 24/09/2011:

Efter att de fyra 12v borstade motorerna levererats från electrokit.se passade vi på att köpa ett 2,2 Ah 12v batteri från Clas Ohlsson för en hundring. Batteriet var också väldigt passande då det var långsmalt, och därför lämnade plats för ett till likadant batteri liggandes parallellt, om det skulle behövas alltså. I samma butik hittade jag också ett paket 5 m slangklämmeband med lås till, som vi nu har använt för att utan genomföringar fästa de fyra motorerna.

På hobbex slog vi till på 4 propellrar som borde passa bra för våra motorer. Dock var våra axlar något för smala för propellrarna, vilket dock löstes av ett smart knep från personalen på hobbex; att sätta en stump sladdisolering över axeln, för att sedan trycka på propellern. Detta fungerade utomordentligt bra med någon centimeters isolering från en högtalarkabel, och propellrarna sitter nu stenhårt.

Efter att ha skurit slanklämmebanden till några lagom längder monterades motorerna, och sitter nu fast på ett sätt så att de blir enkla att justera, men samtidigt sitter väldigt stabilt. Dock är jag aningens orolig över att propellrarna alla är gängade åt samma håll, vilket kanske kommer att ge en del avdrift. Om så blir fallet borde det ju gå ganska enkelt att byta ut några av dom mot motsatt gängade. Jag är också lite osäker på hur driften uppåt och nedåt kommer att bli nu när motorerna som sköter detta inte sitter i mitten av ROV'en. Detta kanske dock går att lösas med att motorerna vinklas för att kompensera.
Synpunkter och frågor uppskattas!

Det blir oftast kallt på innerväggarna. Så det kan vara bra med lite avfuktningsmedel på lager. I synnerhet vid längre användning.

Jo precis, det är ju inte kul med kondens på "fönstret". Men då en del av testandet förhoppningsvis kommer att var i pool kan vi nog skjuta problemet framför oss

Tätning tätning tätning
Varje genomföring är ett potentiellt problem. Det blir naturligtvis värre ju djupare man siktar på att ta sig, men redan på botten av en pool (säg 2 m) så kan vattentrycket skapa problem som man inte märker i handfatet hemma. Ta t.ex. och läs igenom Jonas ROV här bland projekten (om ni inte redan har gjort det).
Det ska ju igenom i alla fall en TP-kabel och sladd till alla motorer genom skrovet, så det blir ju några hål.

Varför "helst ingen programmering"? Det är naturligtvis lite komplicerat, speciellt om man inte gjort något liknande innan, men inför framtiden så är programmering... tja, kanske inte absolut nödvändig, men i de allra flesta fall så trillar man dit ändå, på något sätt. Speciellt om man pysslar med elektronik. Det kommer ta tid, det kommer bli problem, men det är en investering inför framtiden.
Å andra sidan är ju reläer skoj

Något ni bör undersöka i en förstudie är spänningsförlusterna i TP-kabeln när ni försöker dra era relän. Det beror helt på vilket relä man väljer, arbetsspänning och aktiveringsström osv., men det kan bli problem med resistansen i kabeln, TP-kabel har ju inte världens tjockaste ledare. Speciellt om man har längre kablar blir det ju värre, inte så skoj att ha en en-metersstump och simma precis bakom ROV:n. Något att undersöka är då att skicka styrsignaler genom kabeln och sätta en transistor vid varje relä. Sen kan det ju också bli problem med överhörning mellan ledarna i TP-kabeln också...

Kom ihåg freewheel-dioder på reläspolarna! Och avkopplingskondensatorer!

Jag har medvetet begränsat vad jag skrivit lite, en del av jobbet är ju att lära sig inhämta information. Tror jag fått med mer eller mindre tydliga nyckelord utan att ge hela svaret. Undrar ni så fråga vidare, men kom ihåg att ni själva ska lära er, inte bli serverade all information. Att rådfråga experter är dock aldrig fel! Men kom ihåg att alla har sin egen uppfattning om hur man ska lösa problemet, och det finns mer än ett rätt sätt.

Ja, min ROV tråd ger många tips hur man inte ska göra

Zhorts har förstås alldeles rätt. Det viktigaste är att minimera antalet hål, platser, sätt som vattnet kan ta sin in på. Ju fler genomföringar dessto större risk att vattnet tar sin in någonstans. Och tro mig, vattnet har en helt otrolig förmåga att ta sin in precis överallt och gärna där man minst anar det.

Så tips nummer 1, se till att ha så få genomföringar som möjligt, helst ingen men det blir förstås svårt

Tips 2, se till att det finns möjlighet att rädda ROV om någon skulle fallera. En enkelt sätt är att använda någon dragavlastning på navelsträngen så att man kan dra till ROV i den om den skulle sluta fungera eller börja läcka. Finns det ingen dragavlastning finns det en risk att man drar sönder genomföringen och ROV:n börjar läcka.

Tips 3, försök få navelsträngen flytneutral. Jag har inte det och det är nervöst varje gång man testar sin ROV. Visst, har man en fin sandstrand så är det normalt inga problem men ligger det en gren eller sten eller vad som helst kan jag garantera att navelsträngen förr eller senare kommer att fastna där. En flytneutral navelsträng minskar den risken eftersom kabeln håller sig ovanför botten.

Tips 4, man kan aldrig få för lite lampor under vattnet speciellt inte om man dykar i mer grumliga sjöar där sikten är liten.

Tips 5, försök att maximera avståndet mellan kameran och lamporna för att minska reflektioner i vattnet

Tips 6, snåla inte på kameran/skärm. Det är trots allt själva upplevelsen under vattnet man vill åt.

Tips 7, bestäm vilket djup ni vill nå till. En ROV som klarar 2 meter är enklare att bygga än en som ska klara 100 m. Trycket i vattnet ökar snabbt med djupet.

Tips 8, KISS-regeln, håll det enkelt. Överarbeta det inte. Se till att få ROV:n i vattnet. Ta det steg för steg. Vill ni kunna spela in, börja med att filma videoskärmen. Nästa steg kan vara att fästa en videokamera intill ROVs vanliga kamera etc.

Jag tycker ni har helt rätt approach. Ni börjar med de grundläggande funktionerna för att sedan bygga ut mer och mer. Säker kommer ni känna er begränsade med bara reläer men strunt i det nu. Kompass, djupmätare allt det där kan komma senare och kanske när ni känner er redo för fler utmaningar. Det kan jag möjligen saknar i er beskrivning är hur djup ni vill kunna nå. Ni kanske redan har tänkt på det men det framgår inte i er beskrivning.

/Jonas

Som absolut inte är ROV expert så mina tips är högst personliga och sådan som jag själv kommer att tänka på till min nästa ROV.

Zhorts: Absolut, tätningen är en av våra högsta prioriteringar. Jonas ROV har varit en av de största källorna till information och insperation än så länge! Angående genomföringar är tanken att vi helst bara ska ha en enda, där både tethern går ut och sladdarna till motorerna dras ifrån. Denna genomföring är också tänkt att gå ut i bakre änden av ROV'en som består av en sån här, och kommer alltså gå att byta ut om vi t.ex. inser att vi borrat för mycket.

Att vi (i alla fall till en början) helst inte vill ha en programmeringsbaserad lösning beror både på KISS-regeln och lite på budgeten, då de flesta microkontrollerlösningar verkar kosta ett par hundralappar. Dock är det möjligt att vi efter att ha lyckats med de flesta grundläggande funktionerna kopplar in en Velleman K8023, då vi skulle kunna behålla samma kontrollbox och reläer, men samtidigt få fler kanaler på färre poler i tethern. Med denna skulle vi t.ex. kunna börja koppla reläer för att tända och släcka lamporna, samt möjligen koppla in en griparm.

Tack för tipset om att göra lite mätningar! Själv är jag ganska ivrig av mig, och kommer säkert göra flera förhastade inköp om jag inte blir påmind om att mäta allt ordentligt först. Gissningsvis blir det dock reläer med ucoil på 5 volt, och med en kontrollbox som drivs på 6-9 volt.

Vad freewheel-dioder och avkopplingskondensatorer innebär blir spännande att behöva research'a sig fram till

JonasJ: Somsagt har vi redan lärt oss massor från ditt projekt! Angående att ha en fail-safe hade vi tänkt att kanske koppla in en vattendetektor i skrovet som är direktkopplat till relä'et som aktiverar uppåtkörning på verktikalmotorerna, vilket dock endast fungerar bra om motorerna har tillräckligt med kraft för att få den vattenfylld upp till ytan. Avlastar blir det nog också till att montera, dels för att inte påfresta genomföringen, men också då avlastningen kan vara fäst mer i ROV'ens mittpunkt, och därför minska problemen av att en drivande tether vill snurra på ROV'en.

Vi har funderat en del på hur man skulle kunna få tethern flytneutral på ett billigt och enkelt sätt, men ännu inte kommit på nått som känns självklart... Att fästa frigolitblock med buntband är väl nödlösningen, men känns inte särskilt professionellt

Menar du förresten 'aldrig få för mycket av' angående lamporna? Vi har nämligen inte ännu bestämt oss för om det kommer att bli ordentliga 20 watts halogenspotlights som fästs på utsidan, eller om vi ska satsa på LED's på bara några enstaka watt som sitter innanför samma fönster som kameran. Med tanke på tips nummer 5 kanske det lutar åt det tidigare. Är det förresten någon som testat att köra dessa utan isolering i vatten?

Apropå kamera så har vi nog inte på vår nuvarande budget råd med något flashigt, utan hade kanske tänkt oss denna. Som lösning på skärm- och inspelningsproblemet kom vi nyligen på lösningen att använda en sån här, som vi kopplar till en laptop med ett inspelningsprogram.

Vilket tryck konstruktionen kommer att klara har jag väldigt svårt att uppskatta, men vi blir egentligen nöjda bara den klara ett par meter. Det som jag tänker mig kan fallera är den 110 mm i diameter stora plexiglasfönstret är är 3 mm tjockt, men även det borde klara några meter. Sättet denna är fastsatt på är också så att trycket gör skarven tätare, så läckor hoppas vi kunna slippa på den fronten.

KISS-regeln kommer strikt att följas! Angående kompass/djupmätare/vattentermometer så är ju en idé (inte vår dock) att montera dessa på utsidan av ROV'en, så att man kan läsa av de olika värdena via kameran. Detta kräver ju dock en ordentlig bildkvalitet, men vi får som sagt se var vi hamnar.

Tackar hjärtligast för era gedigna svar!

Mvh Alex

En sån där rörpropp är ju inte gjord för att täta för tryck utifrån... Den är väl knappt avsedd för att täta för tryck alls? Vad har ni som mål att klara för djup?

Nerre: Egentligen har vi ju inget speciellt djupmål, men det skulle ju vara trevligt att kunna komma under 5 meter. Angående tätningarna i avloppsrören så är ju själva gummitätningarna väldigt tighta, men kommer antagligen bli antigen inkletade med vaselin eller ordentligt tätade med silikon för att klara trycket. Om det blir silikon kommer ju dock skruvlocket ovanpå att behöva extratätas (har redan en gummipackning som trycks ihop ju mer man skruvar åt) på ett sätt så att man fortfarande enkelt kan öppna för att t.ex. ladda batterier.

Jag är inte säker på att silikon är så vettigt heller, vattnet kan ju krypa in under silikonet om man har otur.

Den bästa tätningen är att ha O-ringar som ligger i ett spår på ett sånt sätt att vattentrycket trycker dem mot skarven de skall täta.

Gjorde ett försök att rita en bild, O-ringen är röd, vattnet som trycker på är blått.

Visserligen kan en sträng sillikon fungera ungefär likadant, men den är nog för mjuk och kommer deformeras och så småningom tryckas in helt i springan till vänster.

Hm, jag får nog hålla med Nerre här. Jag har kollat på att använda rörpluggar också och problemet som jag ser det är att tätningslisten är så att säga åt fel håll. Å andra sidan så blir det ett övertryck i ROV när ni trycker in rörpluggen och kanske kan det trycket räcka för det djup ni vill nå. Det kan nog vara värt att prova först innan ni bygger in något som kan ta skada av vattenläckage.

Döh, tips 4 var inte helt korrekt skrivet. Jag menar förstås att man ska ha så mycket lampor eller om vi ska vara strikta, så mycket ljus som möjligt. Det är klart att det finns en praktiskt och ekonomiskt begränsning på vad man kan använda. Dålig ljus kan vägas upp av en bra kamera och vice versa. Men eftersom ni inte tänkt gå så många meter ner kan ni kanske klara er med billiga LED-lampor. Dealextreme säljer undervattensLEDar (de jag använder på min ROV). Ljuset är inte det bästa men man får åandrasidan en komplett lösning som är vattentät.

Det är bättre med en billig kamera som ger ett halvdan bild än ingen kamera alls!

Kommer ni på ett smidigt sätt att göra tethern flytneutral men inte klumpig får ni gärna säga till. Jag har inte kommit på något bra ännu heller. Alla lösningar jag har sätt innebär att man t.ex. sätter fast flytbojor men då blir tethern både klumpigare och tar mer plats.

Ja, det där har jag funderat mycket på... Sätta på en massa små flöten gör ju det hela klumpigare, ökar risken för trassel etc.

Min ide har ju varit att köra en 2-ledare bara och sen typ HomePlug eller nåt för kommunikationen. Har man då en 2-ledare som är som en 8 (i genomskärning, minns inte vad det kallas) så har man ju ett "spår" på varje sida av kabeln där man ju teoretiskt skulle kunna lägga in nån sträng av nåt som flyter.

Ananrs skulle det kanske gå att belägga hela kabeln med ett yttre skikt som ger flytkraft, ungefär så som de väl lägger på mantel på en kabel (man drar den genom smeten och sen ett lagom stort hål typ).

Men frågan i bägge fallen är ju om det går att hitta nån lämplig smet som ger flytkraft och är flexibel (fogskum skulle säkert ge flytkraft, men det bryts antagligen loss eller smulas sönder).

För att få kabeln att flyta lite bättre skulle man väl kunna dra på krympslang ett par nummer för stor längs hela kabeln sen limma/silikona/krympa/täta/tuggumma/vävtejpa i ändarna på så sätt ligger ju kabeln i ett hölje av luft som inte blir klumpigt i den benämningen..?

Eller någon nylonslang eller något lite robustare..

Det kommer inte att funka eftersom vattentrycket kommer pressa ihop krympslangen så att luften trycks ihop mest längst ner och minst längst upp. D.v.s. all luft hamnar högst upp.

Möjligen då om man krymper slangen med jämna mellanrum så man får "ballonger" på 20-30 cm, men jag tror inte man får helt tätt och då är det nog kört ändå....

Ni har antagligen helt rätt i att det kommer att krävas en del trixande för att få rören helt täta. Vi får nog leta upp lite gummiringar eller liknande. Angående tätning undrar jag också om det är någon av er som har förslag på ett billigt sätt att ordna med sladdgenomföringen? Nu när motorerna är på tänkte vi nämligen försöka ordna med lite kablar till dessa också.

Vad tror ni förresten om att använda bubbelplast lindat några varv runt sladden, med nån meters mellanrum, för att få den flytneutral? Kommer bubblorna att tryckas ihop för mycket och därför tappa flytkraft?

Nerre skrev:Det kommer inte att funka eftersom vattentrycket kommer pressa ihop krympslangen så att luften trycks ihop mest längst ner och minst längst upp. D.v.s. all luft hamnar högst upp.

Möjligen då om man krymper slangen med jämna mellanrum så man får "ballonger" på 20-30 cm, men jag tror inte man får helt tätt och då är det nog kört ändå....

Tyvärr tror jag det ligger något i det du säger..

Nytt försök, Sugrör/ slang i lämplig längd tätade i båda ändar med silikon som tejpas/limmas med jämna mellanrum längs kabeln. På så sätt får man avlånga flytbojar som inte blir så klumpiga.