LiIon Akku

Nun habe ich mich mit dem Bau des Akkus beschäftigt. Da ich bereits vor kurzer Zeit einen neuen Akku für mein altes ROV bauen musste, war dies recht schnell erledigt.

Der eigentliche Akkupack besteht aus 9 Lithium-Ionen Rundzellen mit jeweils 3300 mAh. Diese habe ich zu einem 3S3P Pack verlötet, sodass sich ein 10,9 V Akku mit 9900 mAh Kapazität ergibt.
Das Gehäuse entstand aus 2 Teilen auf dem 3D-Drucker. Leider hat mein Drucker nur ein Bauvolumen von 120*120*120 mm. Deshalb musste ich dieses große Teil in 2 Hälften ducken und dann mit Bolzen verbinden.

Die Zellen sind bereits im Gehäuse und müssen noch mit dem Stecker verlötet werden

Nach dem Löten sieht alles schon viel geordneter aus. In der Mitte sitzt ein Temperatursensor um den Akku zu überwachen.

Der Akku ist in eine flexible Vergussmasse eingegossen. Links ist der Anschlusstecker zu sehen. Da die originalen Souriau-UTS Stecker sehr lang sind habe ich ein Teil des Steckergehäuses kurzerhand durch ein selbst erdachtes Teil ersetzt.

Propellertest

Die Testpropeller

Den Propellern habe ich dieses mal große Aufmerksamkeit geschenkt und habe eine Testreihe von verschiedenen Blattgrößen und Steigungen ausprobiert. Durch den 3D-Drucker ist das Fertigen der Propeller ein sehr geringer Aufwand und ich habe insgesamt 12 Varianten probiert.

Der Teststand: Kunststoffkiste, Alurohr, Küchenwaage und ein paar gedruckte Kunststoffteile

Die Propeller habe ich dann auf einem schnell gebauten Teststand auf ihren Standschub getestet.
Letztendlich ist zunächst einmal ein 40 mm 2-Blatt Propeller mit 12mm Blattbreite und 20° Blattwinkel der beste. Ich werde aber sicherlich noch etwas weitermachen und neue Varianten ausprobieren.
Damit ich mit den anderen Komponenten weiterkomme, lege ich das Thema nun erst einmal zur Seite und mache mit dem Frame und den WTCs weiter.

Frame

In den letzten Wochen war ich mal wieder so im Baufieber das ich das Posten vergessen habe.
Im Moment verbringe ich die meiste Zeit damit Komponenten festzulegen und beim Konstruieren am PC. 

Ich meine Konsruktion soll so Kompakt wie nur möglich sein. Das ROV, der Controller und das Kabel sollen zum Transport in einen kleinen Kunststoffkoffer passen. Trozdem soll das neue ROV wartungsfreundlicher, stabiler und leistungsfähiger sein als das vorherige.

Gestern habe ich die Konstruktion des Frames abgeschlossen und alle Teile im Maßstab 1:5 ausgedruckt um alles noch einmal zu prüfen.

ROV-Frame in 1:5

Nach der Prüfung und kleinen Änderungen konnte ich alle Bauteile auf einem Wasserstrahlschneider ausschneiden lassen. Es ist ein toller Augenblick wenn nach wochenlanger Konsruktionsarbeit die Teile binnen weniger Minuten von einer Maschine gefertigt werden und man sie in die Hand nehmen kann.

Der Frame besteht aus Polypropylen (kurz: PE).

Erstes Bauteil

Der erste Thruster ist fertig.  Es ist erst einmal ein schneller Versuch ob alles so passt wie ich es mir vorstelle. In den nächsten Tagen geht's weiter.

Neue Propeller

Die ersten Teile für das neue ROV entstehen gerade. Im Moment arbeite ich gerade an den Druckereinstellungen um neue Propeller auf dem 3D-Drucker zu fertigen.
Dann möchte ich über eine Versuchsreihe ermitteln welche Steigung und Propellergeometie die effektivste ist.

Neubau!!!

Mein ArduROV betreibe ich jetzt seit einigen Jahren. Im Laufe der Zeit ist das Eine oder Andere bereits kaputt gegangen oder damals erdachte Lösungen haben sich als nicht optimal erwiesen.
Am ArduROV habe ich bereits viel umgebaut, verbessert usw. aber einige Dinge kann man im Nachhinein nicht mehr ändern. Deshalb gährt in meinen Gedanken schon länger die Idee eines komplett neuen ROVs.
Der Entwurf ist derzeit nur in meinem Kopf und auf einigen Schmierzetteln.

Dennoch habe ich schon einige Ziele für das neue ROV:

- kleiner und leichter zu transportieren - Das ArduROV nutze ich nur deshalb so selten weil es jedes mal ein Riesengeschleppe ist das ROV zu betreiben.

- bessere Manövrierbarkeit - Sechs statt vier Motoren

- leichtere Wartung

- neue und einfachere Controller - Nach vielen Tauchgängen mit dem alten ROV weiß man was man braucht und was nicht.

Vor kurzem habe ich meine Werkstatt um einen 3D-Drucker erweitert. Da meine Freizeit im Moment oft mit anderen (wichtigeren) Dingen gefüllt ist, erhoffe ich mir von dem Drucker eine erhebliche Arbeitserleichterung.

Als erstes werde ich den Drucker nutzen um neue Propeller für die kleineren Thruster zu fertigen und einen Test damit zu machen.

Wracktauchen

Mal wieder neues Videomaterial von zwei Tauchgängen zu zwei Bootswracks im See.

Das erste Wrack liegt auf 6 m tiefe und das zweite auf 12 m tiefe. Alles hat super funktioniert.

Erfolgreicher Test

Nach den vielen Rückschlägen der letzten Monate habe ich heute einen sehr erfolgreichen Tauchgang zu vermelden.

Der Tachgang war wieder in einem See bis ca 3,5m Tiefe. Leider war das Ufer an der Stelle die ich mir ausgesucht hatte recht flach. Deswegen konnte ich nicht zu einer tieferen Stelle vordringen. Dennoch war ich sehr zufrieden. Alle Änderungen die ich in den letzten Wochen eingebaut habe funktionierten tadellos.

Die größte Freude macht mir der neu eingebaute Greifer. Der Greifer ist sehr stark und ich konnte gleich zwei Gegenstände bergen. Bilder sagen mehr als tausend weitere Worte:

Sch.... passiert

Eigentlich wollte ich schon vor einigen Wochen mal wieder mit meinem ROV tauchen gehen und das noch kalte und klare Wasser für ein paar schöne Aufnahmen nutzen. Doch es kam leider alles anders.

Das Unheil begann damit das mein bisher tadelloser Akkupack den Dienst verweigerte. Die Spannung brach bereits bei geringsten Belastungen ein und ein Aufladen ließ mein Ladegerät auch nicht zu. Nach mehreren Versuchen musste ich mir eingestehen das mit dem Akku wohl etwas nicht stimmte.
Um den Akku in Augenschein zu nehmen musste ich das Gehäuse zerstören. Als ich dann den Akku freigelegt hatte, war mir ziemlich klar warum er nicht mehr lieferte.
Aus dem geöffneten Gehäuse drang ein Chlorgeruch den ich auch schon aus der Etnlüftungsöffnung wahrgenommen hatte.
Bei einem der früheren Tauchgänge muss das Gehäuse wohl undicht geworden sein und ein paar Tropfen Wasser sind eingedrungen. Also hat sich der Akku über die lange Lagerzeit zum nächsten Tauchgang tiefentladen und einige Korrosion angesetzt.

Es musste also ein neuer Akku her. Die 16 Ah NiMh Zellen von Saft sind leider im Moment nicht zu einem vernünftigen Preis zu bekommen. Deshalb habe ich beim Chinesen einen 16 Ah 4S LiPo Akku geordert und das gesamte Akkusystem umgestellt.

Den LiPo Akku habe ich in ein passendes Kunststoffgehäuse gesetzt und mit einer flexiblem Vergussmasse komplett eingegossen. An das Gehäuse kommt eine Buchse über die ich einerseits das ROV anschließen kann und andererseits auch den Akku mit Balancer laden kann.
Im Nachinein muss ich sagen das der Ausfall des Akkus auch seine Vorteile mit sich brachte.

- Der neue Akku ist wesentlich leichter als der alte (ca. 2kg zu 4 kg). Dadurch kann ich zwei Auftriebskörper weglassen und das ROV ist stromlinienförmiger.

- Mehr Energie im Akku durch die erhöhte Akkuspannung

- Der neue Akku ist kleiner so das ich mehr Platz im Technikabteil habe.

Der neue Akku vor dem Vergießen

Nachdem ich den Akku wieder fertig hatte, wollte ich natürlich wieder tauchen gehen....
Kommen wir zum nächsten Problem:
Während der Vorbereitungen zum Tauchgang rollte mir die vordere Endkappe vom Tisch. Die extra für diesen Fall angefertigte Schutzkappe löste sich im Flug und die Endkappe knallte mit dem Acrylglasdom voran auf dem Steinboden.

Der Dom zersprang und ich blieb für die nächsten Minuten erst einmal sitzen und versuchte die Wut auf mich selbst, die Schutzkappe und den Steinboden in den Griff zu bekommen.

Das Ergebnis einer Unachtsamkeit

Nach einer angemessenen Trauerzeit ging ich also die nächste Reparatur an. Den Acryldom habe ich vor vielen Jahren aus den USA geordert und ist meines Wissens nach ein Einzelstück gewesen. Ein einfaches "neu kaufen und Austauschen" war also nicht drin. Da die Hobbykasse im Moment leider nicht voll genug ist um mir einen Dom fertigen zu lassen habe ich ihn zunächst einfach durch eine 10mm starke Acrylplatte ersetzt. Jetzt kann ich leider die Kamera nicht mehr nach oben und unten schwenken aber das nehme ich erst mal in Kauf bis ich eine bessere Lösung gefunden habe.

Als diese Reparatur abgeschlossen war konnte es mich auch nicht mehr aus der Bahn werfen, das beim testen einer der Motorregler in Rauch aufgang.
Ich habe also noch einen Basteltag investiert und kurzerhand alle Regler gegen neue AfroESCs vom Chinesen ausgetauscht.

Jetzt ist das ROV also wieder tauchklar und ich bin gespannt was sich als nächstes zerlegt. In den nächsten Tagen soll jedenfalls getaucht werden.

Lego-Hydraulik

Bereits seit Monaten brüte ich über einer Lösung für einen einfachen Greifer.
Einige Versuche mit Gewindetrieben und Zahnrädern sind allesamt nicht zu einem brauchbaren Ergebnis gekommen.
Die einfachste Lösung wäre sicherlich ein Modellbauservo der einen Greifer auf und zu macht. Solche Greifer gibt es in verschiedenen Ausführungen zu kaufen.
Leider ist es recht schwierig einen Servo zuverässig für eine große Wassertiefe dauerhaft und wartungsfrei abzudichten.
Also erdachte ich eine Lösung mit einer Gewindestange die von einem langsam drehenden BL-Motor angetrieben wird. Leider blockierte sich die Mechanik ständig selbst und ich bin gar nicht bis zu einem Test am ROV gekommen. Ein Greifer der nur zu und nicht wieder auf geht ist irgendwie nicht ROV-tauglich...

Auf einer Modellbausmesse bewundere ich regelmäßig die Modelle von Baggern, Baumaschinen usw. Diese Modelle verfügen teilweise über eine voll funktionierende Hydraulikanlage. Soetwas wäre genau das richtige für einen ROV-Greifer, dachte ich mir. Leider sind diese Modellhydrauliken so teuer das es meine Mittel bei weitem übersteigt.
Also zurück ans Reißbrett. In meiner Bastelkiste fiel mir ein alter Lego-Pneumatikzylinder auf. Also damit sollte doch etwas gehen. Als Hydraulikpumpe besorgte ich mir aus China eine Mini-Schlauchpumpe. Diese Pumpen sind im Stillstand absolut dicht und können relativ großen Druck aufbauen.
Ein kurzer Test der Pumpe mit dem Lego-Zylinder und ich war mir sicher das das die Lösung für meinen ROV-Greifer ist.
Als Hydraulikmedium verwende ich einfach Wasser. Dann kann auch nichts passieren wenn mal etwas undicht ist.

Die Schlauchpumpe wird von einem einfachen Bürstenmotor angetrieben. Diesen wollte ich natürlich durch einen BL-Motor ersetzen. In meiner Bastelkiste fand sich noch ein billiger Kameragimbal Motor. Diesen Motor hatte ich bereits für den Versuch mit der Gewindestange verwendet. Leider hat der BL-Motor einen Wellendurchmesser von 3 mm. Diese Welle ist für die Schlauchpumpe zu dick und die Pumpe klemmt mit der dickeren Welle. Deshalb fertigte ich auf meiner Drehbank eine neue Welle mit einem Absatz auf 2,3 mm. Dies entspricht dann dem Durchmesser des Originalmotors und die Pumpe läuft mit dem Gimbalmotor wunderbar.

On Screen Display

In den letzten Tagen habe ich mich mit einem On Screen Display beschäftigt. Beim Steuern des ROVs ist es teilweise sehr schwer die Orientierung zu behalten. Die Sensorwerte die ich aufnehme, insbesondere Tiefe und Heading, lasse ich mir auf einem LCD Display im Messkoffer einblenden. Die Messwerte kommen aber teilweise verzögert oder gar nicht.Ich habe da noch ein Problem in meinen Programmen das ich bisher nicht beheben konnte.

Um das Übertragungsproblem zu lösen und um die Werte schnell ablesbar zu machen, lasse ich sie nun direkt in das Videobild der GoPro einblenden.

Für dieses Einblenden verwende ich einen MAX7456 Baustein von Hobbytronics. Mit dem Beispielprogramm auf der Hobbytronics Seite bin ich sehr schnell zum Erfolg gekommen. Das eigentliche Programm läuft auf einem ArduinoProMini der mit dem OSD Baustein verbunden ist.
Das Programm habe ich nur ein wenig verändern müssen um den Drucksensor auszulesen und die Tauchtiefe einzublenden. Dieses Programm werde ich nun erst einmal testen und dann erweitern.

Link zum MAX7456 Baustein
Link zum Beispielprogramm

OSD Display

Die Elektronik für das Kamerabild: Arduino Pro Mini, Max7456, Video Balun und Gimbal Steuerung

Das lange Warten

Es ist mal wieder still geworden in meinem Bastelkeller.

Nach den letzten Tauchgängen habe ich das ROV erstmal eingemottet und ein bisschen Pause gemacht. In nächster Zeit möchte ich mal wieder einige Tauchgänge machen und Verbesserungen am ROV austesten.

Ansonsten noch ein sehr interessanter Tip:
Openrov Trident

Nach eigen Stunden des hin und her Überlegens habe ich meine Hobbykasse geplündert und war einer der ersten die ein Trident bei Kickstarter geordert haben. Nach einigen Erfahrungen mit meinem ArduROV erfüllt das Trident viele Erwartungen die ich an ein einfaches ROV habe.
Leider muss ich jetzt bis November 2016 auf die Auslieferung meines Openrovs warten und habe somit noch viel Zeit an meinem selbstbau-ROV zu entwickeln.