ورکشاپ آموزشی - آیسی مدار
رفتن به محتوا

زیردریایی کنترلی با ESP32 و دوربین FPV

رباتیک و هوشمندسازی
۰ نظر
۶۰ نفر
کد ۳۲۰۸

دنیای ساختنی‌های رادیوکنترلی همیشه جذابه، اما وقتی پای یک زیردریایی مجهز به دوربین وسط میاد، ماجرا خیلی هیجان‌انگیزتر می‌شه. توی این پروژه قراره یه زیردریایی مینیاتوری بسازیم که با برد ESP32 کنترل می‌شه و می‌تونه تصاویر زیر آب رو به صورت زنده روی گوشی یا لپ‌تاپت پخش کنه. این پرنده زیرآبی که بهش ESP-DIVE می‌گیم، طوری طراحی شده که به لطف مخازن بالاست (Ballast) می‌تونه مثل یه زیردریایی واقعی تو عمق آب فرو بره و بالا بیاد.

استفاده از پرینت سه‌بعدی برای ساخت بدنه، ماژول‌های شارژ بی‌سیم برای جلوگیری از نفوذ آب و یک رابط کاربری تحت وب، این پروژه رو به یکی از خفن‌ترین ساختنی‌های الکترونیکی تبدیل کرده. فرقی نمی‌کنه بخوای تو استخر تستش کنی یا دل به دریا بزنی؛ این زیردریایی تا عمق 5 متری همراهته. پس قطعاتت رو آماده کن تا تو آیسی‌مدار قدم‌به‌قدم این غول زیرآبی رو با هم بسازیم!

قطعات موردنیاز

  • ماژول افزاینده ولتاژ 3.7 به 5 ولت
  • ماژول شارژر بی‌سیم (فرستنده و گیرنده) 5 ولت 1 آمپر
  • ماژول درایور موتور دوگانه DRV8833
  • موتور DC براشلس گشتاور بالای 050
  • 3 عدد سروو موتور SG90
  • 2 عدد موتور گیربکس‌دار N20 با سرعت 104 دور بر دقیقه
  • 12 عدد ال‌ای‌دی 3 میلی‌متری سفید پرنور
  • خازن الکترولیتی 47 میکروفاراد (THT)
  • رید سوییچ (سوئیچ مغناطیسی در حالت عادی باز)
  • ماسفت نوع N مدل SI2300DS
  • ماسفت نوع P مدل SI2301DS
  • 2 عدد ترانزیستور NPN مدل BC847B
  • مقاومت‌های مختلف (150 اهم، 10 کیلواهم، 47 کیلواهم، 51 کیلواهم، 100 کیلواهم، 1 مگااهم)
  • 2 عدد پتانسیومتر کشویی خطی 10 کیلواهم
  • 4 عدد پتانسیومتر تریمر 10 کیلواهم
  • کانکتورهای JST PH-2.0
  • پین‌هدرهای نری و مادگی
  • جک پاور DC-005
  • 5 متر کابل کواکسیال SMA
  • مبدل آنتن U.FL به SMA
  • سیم‌های الکتریکی ضخامت 20-AWG
  • 2 عدد باتری لیتیوم پلیمر 3.7 ولت 500 میلی‌آمپر
  • برد مدار چاپی اختصاصی کنترلر (PCB)
  • کارت حافظه میکرو اس‌دی (4 تا 64 گیگابایت)
  • پیچ‌های M1.6 و M3 در سایزهای مختلف
  • مهره‌های رزوه‌دار M3 (اینسرت حرارتی)
  • 16 عدد آهنربای نئودیمیوم (5 در 3 میلی‌متر)
  • وزنه‌های تعادل سربی یا آهنی
  • بلبرینگ‌های پلاستیکی و شیشه‌ای ضدآب
  • لوله‌های پلاستیکی، اکریلیک و طلق شفاف برای بدنه
  • فیلامنت پرینتر سه‌بعدی (ترجیحا PETG یا ABS)
  • چسب قطره‌ای، چسب حرارتی و اپوکسی
مرحله ۱

طراحی سه‌بعدی بدنه زیردریایی

برای این پروژه یه بدنه سه‌بعدی بی‌نقص طراحی شده تا نیازی نباشه خودت درگیر مدل‌سازی بشی. می‌تونی فایل‌های STL رو از منابع پروژه دانلود کنی و مستقیم بفرستی برای پرینت.

قبل از چاپ هم دستت بازه تا تنظیمات رو تو نرم‌افزار اسلایسر شخصی‌سازی کنی یا از کدهای جی‌کد آماده که تنظیمات بهینه‌ای دارن استفاده کنی.

مرحله ۲

پرینت سه‌بعدی قطعات؛ مقاوم در برابر آب

برای پرینت قطعات بهتره سراغ فیلامنت‌های PLA نری، چون تو استفاده طولانی‌مدت زیر آب ممکنه آب رو به خودشون جذب کنن و نشتی بدن. بهترین انتخاب برای جلوگیری از نفوذ آب، متریال PETG یا ABS هست. چند تا نکته مهم:

  1. ابعاد پرینتر: ترجیحا بزرگتر از 320 در 320 در 385 میلی‌متر (البته با پرینترهای کوچیک‌تر هم میشه کار کرد).
  2. چسبندگی سطح: حتما حالت Brim رو روشن کن تا قطعات بلند حین چاپ از صفحه جدا نشن.
  3. ساپورت‌گذاری: برای قسمت‌های معلق ساپورت رو فعال کن، اما برای قطعاتی مثل پروانه موتور خاموشش کن تا تمیز دربیاد.

سرعت پرینت رو هم برای قطعات ساختاری پایین بیار تا لایه‌ها خیلی محکم به هم بچسبن و مقاومت بدنه به حداکثر برسه.

مرحله ۳

سفارش و آماده‌سازی برد کنترل مرکزی

برای اینکه سیم‌کشی‌های داخل زیردریایی شلوغ و نامرتب نشه، از یه برد مدار چاپی (PCB) اختصاصی به اسم Dive Controller استفاده می‌کنیم. فایل گربر این برد رو می‌تونی از فایل‌های پروژه برداری و برای چاپ به شرکت‌های تولید PCB سفارش بدی. موقع سفارش برد حتما به این تنظیمات دقت کن:

  1. تعداد لایه‌ها رو حتما روی 4 لایه تنظیم کن (برای این طراحی حیاتیه).
  2. تعداد بردهای مورد نیازت رو مشخص کن.
  3. ضخامت برد رو 1.6 میلی‌متر در نظر بگیر.
  4. رنگ دلخواهت رو برای چاپ انتخاب کن.
  5. گزینه Remove Mark رو بزن تا شماره سفارش روی برد چاپ نشه و ظاهرش تمیز بمونه.

سفارش دادن این بردها فوق‌العاده ارزون تموم می‌شه و تو چند روز به دستت می‌رسه. با داشتن این برد، همه‌چیز خیلی فشرده و تمیز کنار هم قرار می‌گیره.

مرحله ۴

مونتاژ و لحیم‌کاری قطعات SMD روی برد

بریم سراغ مونتاژ برد. اول کمی خمیر قلع روی پدها بزن و قطعات سمت رویی برد رو بچین. مقاومت‌های 51 و 47 کیلواهم برای مانیتورینگ ولتاژ، مقاومت پول‌داون 10 کیلواهم و ماسفت کانال N برای روشن کردن چراغ‌های جلو رو سر جای خودشون قرار بده. بعد از چیدن قطعات، می‌تونی با هویه، هیتر یا هات‌پلیت خمیر قلع رو ذوب کنی تا قطعات سر جاشون محکم بشن.

حالا برد رو برگردون و برای سمت پشت هم خمیر قلع بزن. قطعات مربوط به سوییچ پاور (مثل ماسفت کانال P، ترانزیستورهای NPN، مقاومت‌ها و مقاومت‌های محدودکننده جریان ال‌ای‌دی) رو با پنس با دقت بچین و لحیم کن. به همین راحتی بخش قطعات نصب سطحی (SMD) تموم شد!

مرحله ۵

تکمیل برد کنترل و نصب قطعات دیپ

حالا نوبت قطعات پایه‌دار (THT) می‌رسه. اول پین‌هدرهای مادگی 7 پین رو برای اتصال دوربین ESP روی سمت رویی برد لحیم کن. در سمت زیرین برد، پین‌هدرهای نری 6 و 4 پین رو برای درایور موتور و سرووها قرار بده.

می‌تونی با یه تکه کاغذ پین‌ها رو ثابت نگه‌داری و از روی برد لحیمشون کنی. بعدش کانکتور باتری JST و خازن 47 میکروفاراد رو نصب کن و پایه‌های اضافیشون رو بچین. ماژول درایور موتور DRV8833 رو در سمت زیرین برد نصب کن (حواست به جهت پایه‌ها باشه).

حالا نوبت مغز اصلی، یعنی برد XIAO ESP32-S3 Sense می‌رسه. پین‌هدرهای نری این برد رو با کمک یه برد سوراخ‌دار تراز کن و لحیم بزن. این ماژول طوری روی برد سوار می‌شه که دقیقا جلوی زیردریایی قرار بگیره تا دید کاملی برای دوربین فراهم بشه.

در نهایت، پین‌های اضافی که ممکنه به شیشه جلوی زیردریایی گیر کنن رو کوتاه کن. 12 تا ال‌ای‌دی رو برای چراغ‌های جلو نصب کن، آنتن رو متصل کن و برد کنترل آماده‌ست!

مرحله ۶

پروگرام کردن برد و تنظیمات نرم‌افزاری

برای برنامه‌نویسی برد، اون رو به کامپیوتر وصل کن و سورس‌کدهای مربوط به Camera Web Server رو تو نرم‌افزار Arduino IDE باز کن. پوشه دانلود شده رو از حالت فشرده خارج کن و فایل ino رو باز کن.

تو فایل appGlobals.h، بردهایی که استفاده نمی‌شن رو کامنت کن، برد XIAO ESP32-S3 رو فعال کن و لوازم جانبی (peripherals) و MCPWM رو روی true بذار تا موتورها و ال‌ای‌دی‌ها فعال بشن.

برای تنظیم هشدار باتری ضعیف هم می‌تونی فانکشن‌های مربوطه رو از کدهای پروژه جایگزین کنی تا وقتی باتری افت کرد، چراغ‌های جلو به نشانه هشدار چشمک بزنن. البته اگه داری دقیقا همین قطعات رو استفاده می‌کنی، می‌تونی کدهای از پیش آماده رو مستقیم آپلود کنی و نیازی به تغییرات دستی نداری.

از منوی Tools تنظیمات برد رو انجام بده (انتخاب XIAO ESP32-S3، فعال کردن CDC on boot، روشن کردن PSRAM و پارتیشن‌بندی پیش‌فرض)، پورت رو انتخاب کن و دکمه آپلود رو بزن.

بعد از اتمام کار، فایل‌های پوشه data رو روی یه کارت حافظه میکرو اس‌دی کپی کن و بنداز تو ماژول. یه باتری لیتیومی وصل کن و برای روشن شدن دستگاه، پدهای رید سوییچ پشت برد رو اتصال کوتاه کن.

مرحله ۷

کانفیگ پنل کنترل تحت وب

با لپ‌تاپ یا گوشی به شبکه وای‌فای دوربین ESP وصل شو و آی‌پی پیش‌فرض (192.168.4.1) رو تو مرورگرت وارد کن. وقتی پنل کنترل باز شد، روی Start Stream کلیک کن تا تصویر رو زنده ببینی. اگه تصویر برعکس بود، از تنظیمات Picture Settings گزینه V-flip رو روشن کن. بعد برو تو بخش Edit Config و سپس Peripherals، کنترل از راه دور و استفاده از سرووها رو فعال کن.

هشدار ولتاژ پایین رو روی 3.5 ولت تنظیم کن و پین مانیتورینگ رو روی GPIO 6 بذار. تو بخش RC Config هم پین‌ها رو این‌طوری مشخص کن:

  1. چراغ‌های جلو: پین 43
  2. موتور حرکت رو به جلو: پین 1
  3. موتور دنده‌عقب: پین 2
  4. سروو موتور سکان: پین 3

تو تب سرووها، کنترل‌های مربوط به دوربین رو برای هدایت مخازن بالاست تغییر بده:

  1. گزینه Pan برای پیستون جلویی (پین 4)
  2. گزینه Tilt برای پیستون عقبی (پین 5)

تغییرات رو ذخیره کن (Save and Reboot) تا برد ری‌استارت بشه. حالا وقتی دوباره وصل بشی، می‌تونی ولتاژ لحظه‌ای رو ببینی و با اسلایدرها موتورها رو کنترل کنی. رزولوشن دوربین رو روی SVGA (800 در 600) تنظیم کن تا هم کیفیت خوبی داشته باشی و هم فریم‌ریت بالای 20 فریم بر ثانیه رو تجربه کنی.

مرحله ۸

ساخت مخازن بالاست پیستونی

بریم سراغ ساخت مخازن آب برای غوطه‌ور شدن زیردریایی. برای مخزن بالاست عقبی، اول دو تا اینسرت حرارتی رو با هویه تو جای خودشون روی قطعه پلاستیکی نصب کن.

یه سرنگ 5 میلی‌لیتری بردار، لبه‌های اضافیش رو ببر تا چرخ‌دنده شانه‌ای روش صاف بشینه. سرنگ رو تو جاش محکم کن و با یه پیچ M3 فیکسش کن تا قاب جلویی کاملا کیپ بشه. پتانسیومتر خطی رو هم نصب کن و پین‌هاش رو صاف کن. چرخ‌دنده رو روی کشویی قرار بده و با چسب به انتهای پیستون سرنگ بچسبونش.

یه موتور گیربکس‌دار N20 رو کنار سرنگ نصب کن و چرخ‌دنده حلزونی رو روی شفتش بچسبون تا با چرخ‌دنده شانه‌ای درگیر بشه. برای کنترل این موتور، از برد الکترونیکی یه سروو موتور 9 گرمی استفاده می‌کنیم (باید موتور و پتانسیومتر سروو رو جدا کنی و بردش رو اینجا بچسبونی).

با استفاده از دو تا پتانسیومتر تریمر، حد بالا و پایین حرکت پیستون رو تعیین می‌کنیم تا موتور بیش از حد نچرخه. پایه‌هاشون رو خم کن و طبق این الگو به پتانسیومتر خطی و برد سروو لحیم کن:

  1. پین جلویی تریمر چپ به پین اول پتانسیومتر خطی
  2. پین جلویی تریمر راست به پین بالا-چپ پتانسیومتر خطی
  3. پایه‌های باقی‌مونده تریمرها به پدهای مثبت و منفی برد سروو
  4. پد وسطی برد سروو به پین دوم پتانسیومتر خطی

حالا کابل سیگنال سه‌رشته‌ای رو هم به برد وصل کن و سیم‌ها رو با چسب مهار کن. مخزن دوم هم دقیقا به همین شکل ساخته می‌شه، فقط جای سه تا اینسرت حرارتیش متفاوته.

مرحله ۹

تست و کالیبره کردن مکانیزم بالاست

هر دو مخزن رو به برد کنترل وصل کن تا یه تست سریع بگیریم. چک کن که با نزدیک کردن کویل‌های شارژر، چراغش چشمک بزنه، موتورها به‌درستی بچرخن و پیستون‌ها عقب و جلو برن.

حالا نوبت کالیبره کردن پیستون‌هاست:

  1. اسلایدر رو تو پنل کنترل روی 180 (مخزن خالی) بذار و تریمر پایینی رو طوری با پیچ‌گوشتی بچرخون که پیستون دقیقا ته مسیر بایسته.
  2. اسلایدر رو روی صفر (مخزن پر) بذار و تریمر بالایی رو براش تنظیم کن.
  3. پیستون رو چند بار عقب و جلو ببر تا مطمئن بشی تو نقطه‌های 0، 90 و 180 بدون فشار و خیلی نرم متوقف می‌شه.

همین کار رو برای مخزن دوم هم تکرار کن. تنظیم دقیق این پیستون‌ها بهت اجازه می‌ده زیردریایی رو خیلی نرم به زیر آب ببری یا بیاریش روی سطح؛ حتی می‌تونی با تفاوت تو حجم دو مخزن، زاویه زیردریایی رو زیر آب تغییر بدی.

مرحله ۱۰

مونتاژ نیمه جلویی زیردریایی

سیم‌های تست رو جدا کن و بریم سراغ قاب جلویی. کویل گیرنده شارژر بی‌سیم رو تو جای خودش بچسبون (اگه کمی خم بشه مشکلی نیست) و یه آهنربای 5 میلی‌متری هم کنارش بذار تا کویل فرستنده راحت از بیرون بهش بچسبه.

ماژول افزاینده ولتاژ 5 ولت رو آماده کن (پورت‌های USBش رو دربیار تا جای کمتری بگیره)، سیم‌های ورودی و خروجیش رو لحیم کن و تو شکاف جلویی بچسبونش.

برای روشن/خاموش کردن دستگاه بدون نیاز به باز کردن بدنه، از یه رید سوییچ (سوئیچ مغناطیسی) استفاده می‌کنیم. اون رو تو محفظه کناری جا بزن، تستش کن و با چسب فیکسش کن. برای موتور اصلی هم یه کانکتور JST مادگی روی برد لحیم کن.

حالا دو تا باتری 500 میلی‌آمپری رو به صورت موازی به هم وصل کن تا هم ظرفیت دو برابر بشه و هم ولتاژ روی همون 3.7 ولت بمونه. برای این کار کانکتورهاشون رو موازی لحیم کن و بین پایه‌ها چسب بریز تا اتصالی نکنن.

باتری‌ها رو تو جایگاهشون قرار بده و به برد کنترل وصل کن. سیم‌های ماژول شارژر و افزاینده ولتاژ رو هم متصل کن و برد رو با چسب فیکس کن.

قبل از لحیم کردن سیم‌های رید سوییچ، حتما باتری رو قطع کن تا برد یهو روشن نشه. بعد از لحیم‌کاری می‌تونی با نزدیک کردن یه آهنربا از بیرون بدنه، دستگاه رو روشن و خاموش کنی. مبدل آنتن رو از سوراخ PCB رد کن و به برد XIAO متصل کن. سروو، مخزن بالاست عقب و جلو رو به ترتیب وصل کن. یه شیلنگ پی‌وی‌سی 6 میلی‌متری به مخزن جلویی وصل کن و از فریم ردش کن.

در نهایت کویل شارژر رو هم وصل کن و اتصالات رو با وارنیش حرارتی بپوشون.

مرحله ۱۱

مونتاژ نیمه پشتی زیردریایی

تو نیمه پشتی، اول یه اینسرت حرارتی برای مخزن عقبی نصب کن. موتور اصلی حرکت رو با پیچ‌های M1.6 سر جاش محکم کن. بعد سروو موتور 9 گرمی مربوط به سکان رو ببند. یه شیلنگ کوتاه هم به مخزن عقبی وصل کن و با یه پیچ 16 میلی‌متری فیکسش کن.

حالا دو نیمه جلو و عقب رو به هم بچسبون و با پیچ‌های M3 محکم کن. اگه گل پیچ‌ها گیر می‌کردن می‌تونی کمی بسابیشون. شیلنگ مخزن جلویی رو به سمت عقب هدایت کن تا هر دو شیلنگ از پشت زیردریایی بیرون بیان.

سیم‌های کانکتور JST موتور رو بلند کن و به موتور اصلی لحیم بزن (اگه دیدی موتور برعکس می‌چرخه می‌تونی بعدا قطب‌ها رو جابه‌جا کنی). سیم‌کشی‌ها رو هم تمیز و مرتب کن.

برای آنتن، باید از یه کابل کواکسیال 5 متری استفاده کنیم تا آنتن روی سطح آب شناور بمونه و ارتباط قطع نشه. کابل رو از سوراخ پشتی رد کن، وارنیش حرارتی رو روش بنداز و به مبدل روی برد وصلش کن. با انبردست اتصال رو محکم کن و وارنیش رو حرارت بده تا حسابی آب‌بندی بشه. این کابل نباید مزاحم حرکت پیستون‌ها بشه.

در نهایت آنتن 2.4 گیگاهرتز رو به سر کابل کواکسیال ببند تا سیم‌کشی‌ها رسما تموم بشن!

مرحله ۱۲

ساخت کوپلینگ‌های مغناطیسی ضدآب

برای اینکه نیروی موتورها به بیرون از بدنه منتقل بشه اما آب نفوذ نکنه، از کوپلینگ‌های مغناطیسی استفاده می‌کنیم. آهنرباهای نئودیمیوم رو با قطب‌های متناوب (شمال، جنوب، شمال، جنوب) تو شیارهای کوپلینگ پرینت‌شده فشار بده. این کار باعث می‌شه دو قطعه کوپلینگ از پشت دیواره پلاستیکی به شدت به هم قفل بشن و با چرخش موتور، قطعه بیرونی بدون هیچ لغزشی بچرخه.

برای سکان هم از همین روش استفاده می‌کنیم، با این تفاوت که فقط 3 تا آهنربا نیازه تا حرکت چرخشی موتور به حرکت خطی سکان تبدیل بشه. حتما روی آهنرباهایی که تو تماس با آب هستن یه لایه ضخیم چسب قطره‌ای بریز تا به مرور زمان زنگ نزنن. برای آهنرباهای داخل بدنه، یه قطره چسب هم کافیه.

برای اینکه شفت موتور تحت فشار آهنرباها بیرون کشیده نشه، از یه بلبرینگ پلاستیکی تو محل اتصال استفاده کن. کوپلینگ رو به بلبرینگ بچسبون و با کمی حرارت، اون رو روی شفت موتور جا بزن تا روان بچرخه.

مرحله ۱۳

مونتاژ بخش دم و سیستم پیشرانه

درپوش پشتی رو بردار و اینسرت‌های حرارتی رو توش جا بزن. اگر از فیلامنت نامناسبی مثل PLA استفاده کردی، حتما کل قطعه رو با چسب قطره‌ای بپوشون تا مثل اسفنج آب رو به خودش جذب نکنه. متریال PETG برای مقاومت در برابر آب خیلی بهتره. حالا واشر لاستیکی (O-ring) 44 میلی‌متری رو دور درپوش بنداز تا کاملا کیپ بشه.

یه بلبرینگ پلاستیکی مجهز به ساچمه‌های شیشه‌ای رو برای شفت پروانه نصب کن تا حتی تو آب شور هم زنگ نزنه. برای خود شفت می‌تونی از یه لوله نازک پلاستیکی (مثل نی اسپری) استفاده کنی که هم سبکه و هم مقاوم. شفت رو از بلبرینگ رد کن، به کوپلینگ متصل کن و با چسب اپوکسی محکمش کن. تا چسب خشک بشه، یه اسپیسر فلزی 1 میلی‌متری زیر کوپلینگ بذار تا به دیواره نچسبه.

در همین حین، سکان رو آماده کن. از یه نی پلاستیکی دیگه برای میله سکان استفاده کن و اون رو به کوپلینگ مغناطیسی سکان متصل کن. بلبرینگ سوم رو انتهای مخروطی دم نصب کن تا شفت پروانه رو مهار کنه. قطعه رابط سکان رو هم بچسبون تا سکان بدون گیر کردن به شفت پروانه آزادانه حرکت کنه.

حالا درپوش پشتی رو به قطعه مخروطی دم وصل کن و با دو تا پیچ 16 میلی‌متری ببند. چک کن که شفت پروانه خیلی روان بچرخه و بعد شفت رو طوری ببر که فقط 6 میلی‌متر ازش بیرون بمونه.

کابل آنتن رو از هر دو بخش رد کن و از سوراخ پشتی دربیار. اطراف سوراخ کابل رو حسابی با چسب قطره‌ای و بعد چسب حرارتی یا اپوکسی آب‌بندی کن تا قطره‌ای آب داخل نره.

پروانه رو روی شفت نصب کن و با یه پین پلاستیکی (مثل پایه ال‌ای‌دی) فیکسش کن. هیت‌سینک‌هایی که تو کیت دوربین بود رو هم روی موتور بچسبون تا حین کار داغ نکنه.

برای تکمیل مکانیزم سکان، یه تکه سیم مفتول رو به کوپلینگ سکان متصل کن و چرخ‌دنده‌ها رو جا بزن تا حرکت چرخشی به حرکت چپ و راست تبدیل بشه. با مستقیم کردن سکان، چرخ‌دنده رو روی شفت بچسبون؛ حالا یه سیستم فرمان نرم و دقیق داری.

در نهایت، شیلنگ‌های بالاست رو تو سوراخ‌های درپوش پشتی جا بزن، اضافیشون رو ببر و دورشون رو با چسب قطره‌ای کاملا آب‌بندی کن.

مرحله ۱۴

اضافه کردن وزنه‌های تعادل

زیردریایی برای اینکه بتونه تو آب غوطه‌ور بشه نیاز به وزنه داره. از وزنه‌های آهنی 7 گرمی که برای بالانس چرخ استفاده می‌شن کمک می‌گیریم. برچسب پشتشون رو بکن و اونا رو تو محفظه‌های تعبیه‌شده روی فریم بچسبون (8 تا در جلو و 8 تا در عقب). حالا بریم سراغ وزنه‌های تنظیم‌شونده بیرونی (Exo-ballast).

وزنه‌ها رو تک‌تک جدا کن، برچسبشون رو بکن و داخل یه تکه وارنیش حرارتی قرار بده. وارنیش رو حرارت بده تا کیپ بشه. این کار باعث می‌شه وزنه‌ها تو آب زنگ نزنن و ظاهر تمیزی داشته باشن.

دو سر وارنیش رو با یه قطره چسب قطره‌ای کاملا ببند تا آب‌بندی بشه. چند تا وزنه اضافه هم به همین روش آماده کن تا بعدا برای تنظیم دقیق تعادل زیردریایی تو آب ازشون استفاده کنی. نگهدارنده این وزنه‌های بیرونی بعدا با پیچ روی بدنه نصب می‌شه.

مرحله ۱۵

آب‌بندی نهایی بدنه زیردریایی

برای شیشه جلوی زیردریایی، یه حباب پلاستیکی شفاف 40 میلی‌متری رو برش بزن و لبه‌هاش رو صاف کن. این شیشه رو با چسب قطره‌ای کاملا به درپوش جلویی بچسبون. از داخل هم یه لایه دیگه چسب بزن تا هیچ درزی نمونه. اگر قطعات رو با PLA پرینت گرفتی، حتما کل درپوش رو با چسب قطره‌ای بپوشون.

در نهایت واشر لاستیکی رو هم دورش بنداز. قبل از بستن کل دستگاه، حتما این قطعه رو زیر آب تست کن تا مطمئن بشی نشتی نداره. تا زمانی که کاملا کیپ نشده بی‌خیالش نشو! برای بدنه اصلی زیردریایی از یه لوله اکریلیک یا پلکسی‌گلاس استفاده می‌کنیم. برای برش دقیق لوله می‌تونی از ابزار راهنمای برشی که فایل سه‌بعدیش تو پروژه هست استفاده کنی.

لوله رو روی طول 288 میلی‌متر علامت بزن و با اره مویی خیلی تمیز ببر. لبه‌های تیزش رو با سنباده یا چاقو صاف کن. حالا لوله رو روی شاسی زیردریایی بکش تا به واشر لاستیکی عقب بچسبه و درپوش جلو رو هم جا بزن تا بدنه کاملا بسته بشه.

مرحله ۱۶

ساخت شناور آنتن

از اونجایی که امواج وای‌فای تو آب نفوذ نمی‌کنن، باید آنتن رو روی سطح آب نگه داریم. از یه تکه فوم فشرده (پلی‌استایرن) یه دایره ببر، لبه‌هاش رو گرد کن تا راحت روی آب سر بخوره و یه شیار تا وسطش ایجاد کن. کابل آنتن رو تو این شیار قرار بده.

قسمت‌های فلزی آنتن رو با وارنیش حرارتی بپوشون تا زنگ نزنن. این فوم مثل یه قایق کوچیک روی سطح آب می‌مونه و موقع حرکت زیردریایی، دنبالش کشیده می‌شه.

مرحله ۱۷

ساخت استند شارژر بی‌سیم

برای شارژ کردن زیردریایی نیازی نیست بدنه رو باز کنی! یه استند شارژر بی‌سیم طراحی شده که کویل فرستنده توش قرار می‌گیره. یه آهنربای کوچیک تو قاب استند بذار تا راحت به بدنه بچسبه. جک پاور DC رو هم لحیم کن و تو جاش قرار بده. برد فرستنده شارژر رو هم سیم‌کشی کن و داخل قاب بچسبون.

کویل فرستنده رو با سیم‌های کوتاه متصل کن و با کمک لوله اکریلیک تراز کن تا دقیقا روی نقطه شارژ بشینه. بعد کل محفظه قطعات رو با چسب حرارتی پر کن تا محکم بشه.

برای زیباتر شدن کار می‌تونی با ماژیک نوشته‌های روی شارژر رو رنگ کنی و روشون یه لایه چسب قطره‌ای بکشی. آداپتور 12 ولت رو وصل کن؛ حالا یه شارژر وایرلس بی‌دردسر داری.

شارژ کامل با این روش حدود 8 ساعت طول می‌کشه. اگه عجله داری می‌تونی درپوش جلویی رو باز کنی و مستقیم با کابل USB یا یه شارژر باتری لیتیومی باتری‌ها رو تو 1.5 ساعت شارژ کنی. از استند پرینت‌شده می‌تونی برای دکور و قرار دادن زیردریایی روی میز هم استفاده کنی. تبریک می‌گم! ساخت ESP-DIVE رسما تموم شد. این زیردریایی الان 608 گرم وزن داره و آماده‌ست تا دل به آب بزنه!

مرحله ۱۸

عیب‌یابی و نکات کلیدی

اگه تو تست‌های اول به مشکل خوردی اصلا نگران نباش؛ این نکات کمکت می‌کنه تا زیردریایی بی‌نقصی داشته باشی:

  1. هواگیری مخزن جلو: اول کار با یه سرنگ کمی آب تو شیلنگ جلویی پمپ کن تا مکش به درستی شروع بشه.
  2. آب‌بندی بی‌نقص: تمام سطوح پلاستیکی پرینت‌شده رو با چسب قطره‌ای بپوشون تا ریزنشتی‌ها گرفته بشن (مگر اینکه از PETG استفاده کرده باشی).
  3. تقویت واشرها: به واشرهای لاستیکی کمی گریس دی‌الکتریک بزن تا کیپ‌تر بشن.
  4. رفع بخارگرفتگی: داخل بدنه از پدهای سیلیکاژل استفاده کن تا رطوبت رو بگیرن و شیشه دوربین بخار نکنه.
  5. بهبود دید: می‌تونی به جای حباب شیشه‌ای، از یه طلق تخت استفاده کنی تا تصویر زیر آب انحنا نداشته باشه.
  6. محافظت از مدارها: روی بردهای الکترونیکی لاک ناخن بی‌رنگ بزن تا مقاومت بیشتری در برابر رطوبت داشته باشن.
  7. استفاده از متریال مناسب پرینت سه‌بعدی:
  8. بهترین انتخاب PETG یا PLA+ هست.
  9. پرینت رو با Retraction صفر و دمای کمی بالاتر انجام بده تا لایه‌ها کاملا به هم جوش بخورن.
  10. جلوگیری از تا شدن شیلنگ: اگه مکش ضعیفه، تو قسمت خمیدگی شیلنگ جلویی یه تیکه لوله سفت (مثل لوله خودکار) بذار تا تا نشه.
  11. شناور کردن کابل: چند تکه فوم کوچیک به کابل آنتن وصل کن تا کابل روی زمین کشیده نشه و گیر نکنه.
  12. تنظیم تعادل:
  13. با جابه‌جا کردن وزنه‌های داخلی و اضافه کردن چند وزنه در عقب، می‌تونی سنگینی دم زیردریایی رو بگیری.

برای آب شیرین از 4 تا 5 وزنه بیرونی و برای آب شور از 6 تا 7 وزنه استفاده کن تا به تعادل ایده‌آل برسی.

مرحله ۱۹

اولین شیرجه در استخر!

بالاخره وقت تست رسید! زیردریایی رو با نزدیک کردن آهنربا روشن کن و بندازش تو استخر تا آخرین حباب‌های هوا از دمش خارج بشن. با گوشی به وای‌فای وصل شو و پنل کنترل رو باز کن.

با اسلایدر سمت چپ موتور اصلی و با اسلایدر سمت راست سکان رو کنترل کن. گوشی رو افقی بگیر تا تصویر رو تمام‌صفحه ببینی و همزمان به دکمه‌های کنترل هم دسترسی داشته باشی. اسلایدر مخازن بالاست رو روی 90 بذار تا تعادل حفظ بشه؛ برای غوطه‌ور شدن روی 0 و برای اومدن روی سطح آب روی 180 تنظیمش کن.

فقط با دو تا لمس ساده، مخازن پر از آب می‌شن و زیردریایی خیلی نرم و باوقار به زیر آب می‌ره. صدای پمپ شدن آب موقع بالا اومدن هم حس هدایت یه زیردریایی واقعی رو بهت می‌ده.

شعاع چرخش ESP-DIVE کمی بازتر از درون‌های زیرآبی معمولیه، برای همین تو استخرهای بزرگ یا آب‌های آزاد خیلی بهتر جواب می‌ده. پس بریم سراغ یه چالش بزرگ‌تر...

مرحله ۲۰

تست زیردریایی در آب‌های آزاد

اینجا تست واقعی ESP-DIVE تو آب‌های آزاده؛ کاوش صخره‌های مرجانی از نزدیک! می‌تونی زیردریایی رو از روی یه قایق هدایت کنی و تا شعاع 50 متری شناور آنتن، اطراف رو بگردی.

کابل 5 متری آنتن بهت اجازه می‌ده حسابی تو عمق آب مانور بدی. مشخصات نهایی پروژه از این قراره: دوام باتری 30 دقیقه، برد کنترل 50 متر، حداکثر عمق 5 متر و سرعت نیم متر بر ثانیه. وزن دستگاه حدود 608 گرم و طولش 40 سانتی‌متره. هزینه ساختش هم به‌طور میانگین چیزی حدود 125 دلار تموم می‌شه.

مرحله ۲۱

کیفیت تصویر دوربین زیر آب

این تصویر با کیفیت SVGA (800 در 600 پیکسل) مستقیما از دوربین ESP-DIVE زیر آب گرفته شده و همونطور که می‌بینی هیچ اثری از بخارگرفتگی توش نیست.

دوربین OV3660 می‌تونه تا رزولوشن QXGA هم تصویر بده اما فریم‌ریت میاد روی 5 فریم بر ثانیه. برای هدایت زنده و روان زیردریایی، همون کیفیت SVGA با 20 فریم بر ثانیه بهترین انتخابه. گشت‌وگذار تو دنیای زیر آب با دستگاهی که با دست‌های خودت ساختی، لذتی داره که با هیچی قابل مقایسه نیست!

مرحله ۲۲

جمع‌بندی و پایان پروژه

تمام فایل‌های سه‌بعدی، کدهای برنامه‌نویسی و شماتیک‌ها تو فایل‌های ضمیمه وجود دارن تا به راحتی کارت رو شروع کنی. فقط یادت باشه مهم‌ترین بخش این پروژه آب‌بندی قطعاته؛ پس با حوصله تمام درزها رو بگیر تا قطعات الکترونیکی آسیبی نبینن و آب نفوذ نکنه. حالا که با نحوه ساخت این غول زیرآبی آشنا شدی، وقتشه آستین‌ها رو بالا بزنی.

فایل‌های پیوست

ZIP ESP32-CAM_MJPEG2SD-master.zip

تو میتونی اولین سازنده باشی!

اگه پروژه رو ساختی به اشتراک بزار و اعتبار هدیه بگیر

این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسی‌مدار بازنویسی و بهینه‌سازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.

آموزش‌های مشابه

گفتگو‌های کاربران

هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!