Катер на радиоуправлении

Водомет и поворотный механизм

При проектировании своего прикормочного кораблика я одновременно соотносил размер гребного винта, баллона для водомета и поворотного механизма. В результате перебора множества вариантов, остановил свой выбор на баллоне от дезодоранта. Внешний диаметр баллона составляет около 42 мм., что на 4 мм больше окружности винта, и на 3 мм. меньше диаметра поворотного механизма, который будет описан ниже.

После 153-х замеров я дрожащими руками вырезал отверстие в только что законченном корпусе своего кораблика.

Водомет вклеил на горячий клей. Сделал выемку для забора воды. Решил добавить кусочек алюминиевой перфорации для дополнительной жесткости баллона, так как метал в нем совсем тонкий и легко прогибался при небольших усилиях.

Далее я прикрепил к корпусу прикормочного кораблика крепление двигателя. Делал это таким образом: на дейдвуд прикрепил винт и жесткую муфту. К муфте – мотор, зафиксированный в креплении. После этого я выставил кораблик в таком положении, чтоб дейдвуд занял максимально вертикальное положение, при этом мотор оказывается в свободном подвешивании.

Осталось нанести немного клея, чтоб зафиксировать правильное положение крепления, а после его остывания, нанести уже количество клея необходимое для надежной фиксации.

Для «руля» в своем рыбацком корабле я использовал пластиковую баночку от корма для аквариумных рыб. Эта баночка, кстати, оказалась разделена перемычками на четыре части. Мне осталось все аккуратно вырезать и разметить для подсоединения к баллону водомета.

Рычаг для поворота сделан из стеклотекстолита толщиной 3 мм. Вырезал приблизительную форму, а потом вытесал напильником и наждачной бумагой выемку по форме баночки от корма.

Взял спицу от зонтика (толщина 2 мм.) и продел ее во влагозащитный пыльник для тяг (33х12мм).

Конец спицы загнул под углом 90 градусов и завел в сервопривод SG-90.

Выгрузка прикормки

Принцип выгруза прикормки такой: при подаче сигнала срабатывает соленоид, удерживающий при помощи защелки дно бункера, и оно свободно открывается под своим весом или весом прикормки.

Бункер для прикормки сделал из трех спаренных коробочек для мелких деталей. Дно из двухмиллиметрового текстолита подвесил на самую маленькую петлю, какую смог найти на хозяйственном рынке.

И все это прикрепил на одномиллиметровый уголок из нержавейки.

Кстати, бункеры сделал быстросъемными. Для этого я уголки креплю к катеру на гайки с «ушками», а кабель к соленоидом через разъем.

Вверху уголки (основы бункеров) скрепил ручкой катера, сделанной из алюминиевой трубки диаметром 10мм.. Вес выгрузки составил чуть больше килограмма самодельной карповой прикормки. Это много, но для моего прикормочного кораблика вполне допустимо.

Как сделать радиоуправляемый катер для доставки прикормки на рыбалке

Катер на радиоуправлении

Корпус

Изначально я рассчитывал использовать корпус от старой игрушки. Сын (он, так сказать, был в доле) с легкостью презентовал старый пиратский фрегат на колесиках. Но при предварительном взвешивании предполагаемого оборудования (аккумулятор, мотор, электроника, и т.п.) оказалось, что фрегату не хватает грузоподъемности.

К сожалению, я не смог найти в магазинах подходящей по форме игрушки за адекватную цену. И решил делать корпус для своего рыболовного кораблика самостоятельно. Опять-таки, пролистав множество форумов и статей, решил, что материалом послужит стекловолокно и эпоксидная смола.

Изготовление корпуса для кораблика я начал с построения болванки, на которую потом планировал наносить материалы. Болванку делал так: из ДВП и картона сделал остов. Закрепил его просто горячим клеем к листу ДВП.

Потом отсеки остова начал заполнять гипсом (алебастр). Маленький лайфхак: добавьте в алебастр немного уксуса, и он будет медленнее застывать, но при этом идет интенсивное выделение газов, так что не забывайте проветривать помещение.

Когда болванка подсохла, я ее немного подправил и обклеил бумажным скетчем, чтоб потом было легче отделять ее от корпуса.

Стекловолокно, которое я использовал, еще называется стекломат. Продавец сказал, что для кривых форм лучше использовать его. Эпоксидка самая простая.

И снова минутка ТБ: Работать нужно в ХОРОШО проветриваемых помещениях. Не шучу. Это вам не в спичечном коробке мешать пару капель. Пару раз над корпусом рыболовного кораблика нагнулся во время нанесения слоя эпоксидки, и потом три дня отдышаться не мог и голова болела.

Нанес я таких 2-3-4 слоя. Раньше и я удивлялся самодельщикам: неужели нельзя посчитать два или три слоя ты нанес. Оказывается, во время работы иногда приходится класть слои внахлест, а иногда приходится накладывать латки. Поэтому лучше просто ориентироваться на толщину стенок корпуса.

Далее самое муторное занятие – шпатлевка.  Использовал вот такую универсальную шпатлевку со стекловолокном.

А также очень много грубой наждачной бумаги. Дальше процесс понятный: трешь, шпатлюешь, трешь, шпатлюешь. И так, пока не поймешь, что это лучшее, что ты способен сделать своими руками.

Когда я снял корпус с болванки, его вес составлял 1 кг 200 гр. Что довольно-таки хорошо для такой жесткости и такой грузоподъемности.

Красил, когда водомет уже был на месте (в следующем разделе описывается). Покраску проводил в три этапа: грунт и два слоя краски «Яхтная эмаль ПФ-167».

Крышка (палуба) катера и элементы управления на ней

Материалом для крышки послужил стеклотекстолит толщиной 2 мм.. Приложил корпус рыболовного кораблика к листу стеклотекстолита, обвел маркером контур, и вырезал электролобзиком нужную форму.

Вес крышки получился 590 грамм. Для такой жесткости вполне нормальный результат.

Далее, разместил на крышке главный тумблер питания (он идет в комплекте с резиновым колпачком),

Регуляторы мощности и тумблер для фонаря поместил в емкость от пудры, которую посадил на клей «жидкие гвозди» для полной гидроизоляции.

Для телефона-приемника и вольтметров я использовал внешнюю распределительную коробку.Также в ней помещаются контакты аккумулятора для заряда АКБ. На тыльной стороне вывел разъем для выгрузки.

Мотор. муфта. дейдвуд. винт

В этой главе расскажу о том, что является самым пугающим в судостроительстве для начинающих – о самодельном дейдвуде (гидроизолированный вал) и о том, что находиться по обе стороны от него: о винте и о моторе. Ну и как все это соединить своими руками, чтоб оно надежно и безотказно работало на прикормочном кораблике.

Самодельный дейдвуд для кораблика состоит из таких составляющих:

• Корпус – представляет собой тонкостенную трубку от старого холодильника. Внешний диаметр 5мм, внутренний – 4,5мм. Края пришлось вручную раскатать, чтоб по обе стороны встали подшипники с внешним диаметром 6 мм.
• Вал – это прут из нержавеющей стали диаметром 3 мм. С одной стороны нарезал резьбу М3 для крепления гребного винта.
• Подшипники 3*6*2 мм. Подшипники заказывал у китайца. На фото были подшипники с пыльниками, а по прибытию оказалось, что вместо пыльника там лишь проволочка какая-то. Китаец деньги вернул, но я решил уже ставить те, что есть.
• Сальники. Их роль исполняют изоляционные втулки TO-220 (радиодетали, если что). 

На фото выше и на видео ниже видно, как собирается дейдвуд.

При работе, масло около подшипников может нагреваться и становиться более жидким, поэтому я решил добавить еще сальники из простых резиновых колечек 3/5 мм. Вставляются они прямо перед подшипником.

В качестве густой смазки я использовал ЛИТОЛ-24. Есть несколько нюансов в заполнении дейдвуда. Нужно забить корпус дейдвуда смазкой так, чтоб внутри была только смазка, а не половина смазки, половина воды. Для этого у шприца отрезается носик, чтоб получилась прямая трубка.

Что касается муфты, то считаю своим долгом сообщить, что муфту нужно брать заводскую. Проверил множество самодельных резиновых и металлических вариантов, но пока не купил нормальную муфту и не выставил мотор в отвес, были постоянные проблемы с надежностью и биением.

При выборе мотора я был ошарашен ценами, поэтому начал искать альтернативы. Нашел самый мощный из дешевых – это электродвигатель 540-4065.

Думаю, что можно было даже взять немножко слабее моторчик, но не утверждаю, так как не проверял пока свой прикормочный кораблик с более слабыми моторами. Возможно, когда-то дойдет до этого дело, с целью увеличить запас хода от одного заряда АКБ.

Гребной винт делал самостоятельно из латуни толщиной 1 мм. Вырезал три одинаковых лопасти в форме поросячьего уха. И припаял их к бронзовой стойке с резьбой М3. Получилось хорошо, но советую купить, или придется делать приспособу для пропорциональной спайки лопастей.

После первых тестов стало ясно, что все работает хорошо, но при одном условии: если дейдвуд имеет точку опоры не далеко от винта. В моем случае винт находится на солидном отдалении от выхода дейдвуда из корпуса. Решил сделать фиксацию относительно корпуса водомета, припаяв три гайки МЗ к дейдвуду и соединив винтами водомет и дейдвуд.

Программирование микроконтроллеров ардуино

Ардуино – это, если кто не знает, микроконтроллеры для широкой публики. Весьма доступно и просто. Грубо говоря: подключил через USB к компьютеру, загрузил на него скетч (программа, в которой написано, что микроконтроллер будет делать) и все готово. Процесс установки драйверов и программы для загрузки описывать не буду. Все можно взять на сайте Arduino.

Если будут вопросы, то в сети полно детальных описаний этого процесса.

В моем прикормочном катере используется две платы Ардуино: одна УНО и одна НАНО.

Для Уно, помимо скетча, вам понадобятся библиотеки.

Увертюра

Три года назад под влиянием друзей увлекся карповой ловлей. Ловить меня научили, рассказали все секреты. Пошли первые карпы. И вот, однажды на рыбалке, я завистливым глазом увидел рыбака с карповым корабликом. Кораблик этот мне очень понравился. Спросил сколько стоит – он мне очень разонравился (1000$ «на минуточку»).

Принято первое решение: сделать кораблик для завоза прикормки своими руками. Пролистал форумы по RC моделированию, прикинул смету – почесал репу. Выходило по-бедному около 150$ на комплектующие. Да, и задача мне показалась слишком легкой (горе мне наивному).

Шаг 1: видеопрезентация

Небольшое видео обозначит направление этого мозгопроекта:

Шаг 2: прототип 1

Первый катер, то есть прототип 1, был самый простой по исполнению и должен был уметь:

• считывать GPS-координаты своего положения
• считывать азимут с компаса
• управлять сервоприводом руля
• использовать руль для следования курсу

А так же на нем я тестировал формулы маневрирования для создания действующего автопилота. Основой прототипа 1 был микроконтроллер Arduino Uno, в финальной версии я использовал ATmega328.

Считывание GPS-координат

На первом прототипе я установил самый дешевый GPS-модуль который смог достать, это UBlox PCI-5. Для его монтажа нужно было лишь припаять четыре провода к задней стороне платы, подсоединить их к Arduino и прикрепить антенну. Для обработки поступающих данных я использовал библиотеку TinyGPS , которая позволила мне получить координаты текущего положения, скорость, направление и много другого!

Шаг 3: прототип 2

Довольный результатами первой поделки я решил создать прототип 2 с программными доработками автопилота. Целями для второй самоделки были:

• плавание по заданным GPS-кооддинатам
• работа автопилота от аккумулятора
• тестирование и запись данных автопилота

Конструкция автопилота также претерпела некоторые изменения — была добавлена макетная плата ProtoSheild, на которую я установил сам Arduino и компас. Все компоненты смонтировал на фанерное основание и “упаковал” в пластиковый контейнер.

В этот же контейнер я попытался добавить приемник дистанционного управления, но безуспешно из-за нехватки свободного места.

Плавание по заданным GPS-кооддинатам

Код для Arduino я написал таким образом, чтобы он поворачивал руль по направлению к следующей точке заданного маршрута: используя GPS-координаты для вычисления соотношений последующих точек и сравнивая их с компасом, вычисляется поворот руля. Если вычисленное значение правее, на 90 градусов, то руль повернется на 60 градусов.

Все это будет происходить в цикле, примерно так (этот код обобщенный):

while(distanceInMeters(gpslat, gpslong, waypointlat, waypointlong) < 5) {
	int bearing = GetBearing();
	int heading = GetHeading(gpslat, gpslong, waypointlat, waypointlong);	
	bearing = RealBearing(gpslat, gpslong, bearing);
	RudderTurn(RudderAngle(bearing, heading));
}

Пояснение кода таково: если расстояние между катером и следующей точкой более 5 метров, то складывая азимут катера и азимут следующей точки, получается действительный азимут, оба азимута посылаются функции the RudderTurn function, которая вычисляет нужный угол поворота и соответственно поворачивает мозгоруль.

Установка аккумулятора

Запитать Arduino от аккумулятора довольно просто. Для этого на микроконтроллере есть контакт Vin, и на него можно подать до 20В постоянного тока. У меня была литиевая батарея на 12.6В, к которой я припаял разъем и подключил ее к контакту Vin на Arduino.

Шаг 4: тестирование прототипа 2

Для того чтобы проверить прототип в действии я установил два светодиода, первый из которых будет светиться когда зафиксируется GPS-координата, а второй, когда будет достигнута эта точка.

Испытание прототипа

Пробы своего автопилота я проводил на местном поле. К своему ноутбуку я подключил автопилот и запустил последовательный монитор (часть программного обеспечения Arduino), который записывал GPS-координаты все время следования по заданным точкам. Я пользовался рулем который направлял меня к следующей точке, и я поворачивал, словно это был мозгокатер.

На представленных фото обозначен маршрут тестов. Если я оказывался ближе чем 5 метров к нужной точке, то автопилот переключался и начинал навигацию к следующей точке. В процессе этих тестов код поделки претерпел довольно много незначительных изменений.

Для конвертации последовательного текста в путь Google Earth, я импортировал текст в Excel, сохранив файл и далее следуя указаниям Earthpoint, преобразовывал файл в формат KML.

Шаг 5: первое судно

Судно, которое я сделал первым для этого проекта, было больше экспериментом, чем действующим прототипом. Просто я хотел посмотреть, смогу ли я создать функционирующий аэроглиссер самостоятельно или придется покупать.

Почти все детали судна, включая палубу, вырезаны из пеноматериала. Для тяги мотор сначала я взял щеточный, но потом заменил его двигателем без щеток с пропеллером 5х3. Этот 9-ти граммовый сервомотор я смонтировал на задней панели, а для проводов идущих к нему в контейнере высверлил отверстие.

Но в конце концов, эта самоделка не отправилась в плавание… Дело в том, что система ESC, которую я планировал использовать сгорела во время инцидента#Electric-Longboard/»> другого мозгопроекта, да еще GPS модуль наотрез отказался работать на поверхности пруда.

Шаг 6: модифицированный катер

А теперь снова вернемся к чертежам катера! На известном онлайн-ресурсе я купил новый катер. В комплект к нему входили никель-металл-гидридный (Ni-MH) аккумулятор на 7.4В, зарядное устройство, передатчик и плата приемника. С передатчиком возникли небольшие проблемы — нужно было найти 12 батареек АА, и я остался разочарованным не работающим катером. Но, для проекта это не критично и я продолжил.

Я выпаял два Н-канальных MOSFET-транзистора из цепи приемника, они пригодятся позднее. После этого обрезал все провода и загерметизировал горячим клеем все щели и трещинки, которые нашел в корпусе катера.

Два двигателя катера имели сложную систему охлаждения — очень шумный пропеллер, который нагнетал воздух на двигатели, еще на моторах стояли шунтирующие конденсаторы, и оба этих момента работали в мою пользу. А вот для маленького переключателя на верхней стороне мозгокатера я не нашел более достойного применения.

Далее встал вопрос безопасного размещения прототипа и для его решения я использовал небольшую досочку к низу которой, в районе двигателей, приклеил деревянную палочку, а еще к доске и к корпусу катера приклеил застежку-липучку, удерживающей силы которой хватит для “спасения” автопилота при переворачивании катера.

Шаг 7: прототип 3

Одним из недостатков двух предыдущих прототипов была медленная скорость обновления, то есть скорости реакции. Руль недостаточно быстро реагировал на изменение маршрута и этот момент был включен в список целей и задач нового прототипа:

• увеличение скорости реакции автопилота
• добавление контроллеров моторов
• программирование совместной работы двигателей
• установка приемника

Увеличение скорости реакции

Единственный минус библиотеки TinyGPS это медленность. Проблема в том, что Arduino Uno не может выполнять две вещи одновременно (в принципе может, на деле — нет). Простым решением может стать еще один микроконтроллер Arduino, который с помощью библиотеки TinyGPS будет обрабатывать данные GPS, а затем отправлять параметры на первый микроконтроллер автопилота. Но у меня не было еще одного Arduino.

Arduino Uno это, по существу, чип ATmega328 и еще несколько дополнительных компонентов. Зная это можно создать свой собственный Arduino на макетной плате. И для этого есть хорошее мозгоруководство.

К собранному самостоятельно Arduino, так же как и “старый” модуль, я подключил новый GPS-модуль Ublox NEO-6M. Для программинга самодельного Arduino использовал библиотеку Bill Porter’s Easy Transfer library, а “связал” оба микроконтроллера одиночным проводом, то есть односторонним последовательным соединением. Этот самодельный Arduino повысил скорость реакции автопилота с 4 Гц до 50 Гц!

Добавление контроллеров двигателей

Мне очень понравилась плата ProtoSheild для Arduino Uno, которую я использовал, но оказалось, что она не имеет достаточного пространства для крепления двух контроллеров двигателей. Поэтому я убрал эту мини-плату, и поставил другую, больших размеров.

Электроцепь контроллеров двигателей проста: МОП-транзистор (MOSFET), с помощью ШИМ, контролирует среднее напряжение, идущее к двигателю. Резистор 1кОм ограничивает силу тока чтобы не перегорел Arduino, а резистор 10кОм удерживает MOSFET закрытым, когда отсутствует входящий сигнал.

Программирование взаимодействия моторов

У данного катера отсутствует штурвал, то есть руль, и вместо него для управления используется два мотора. Их то я и решил задействовать, а не устанавливать сервомотор для управления. Контроллеры моторов я уже собрал, осталось только запрограммировать Arduino для управления этими контроллерами.

Программирование я начал с написания макета программы в начал с Visual Studio. По мере написания я отладил код, и в конце концов добился взаимодействия двигателей. Оставалось только переделать код с VS на Arduino, но это не трудно, так как языки C # и C очень близки.

Установка приемника радиоуправления

На прототип я смонтировал приемник ДУ для ручного управления самоделкой. Это тоже довольно просто сделать, нужно лишь считывать входящие значения функцией pulseIn и “научить” реагировать автопилот на эти значения.

Испытание прототипа

Прототип автопилота я установил внутри катера, подключил двигатели к контроллерам и запрограммировал маршрут плавания по местном пруду. После прохождения трех точек, поделка перестала работать и “сгасла”. Оказалось, что высокое напряжение от аккумулятора (12 В) “спалило” регуляторы напряжения 5 В.

Продолжение следует…

( Специально для МозгоЧинов #Boat-Autopilot

Электрическая схема

Все остаются на местах и никто никуда не убегает. Боятся нечего. Ниже приведена полная электрическая схема рыболовного катера. Схема большая, потому что детальная, но сейчас все станет понятно.

https://www.youtube.com/watch?v=UF1n_a_od8Y

Пунктирными линиями выделены отдельные блоки. Некоторые из них вы можете вообще не использовать, а некоторые заменить недорогим купленным аналогом. Лишь одна схема может показаться вам сложной, но вам даже не нужно ее понимать, а спаять при желании можно и то, чего не понимаешь.