Автопилот для катера своими руками

Шаг 8: Пайка электрокомпонентов

Окончательная электросхема поделки является почти копией прототипа 3, за исключением того, что вместо Arduino Uno используется ATmega328 (см. фото), причем каждый из двух чипов смонтирован на отдельной печатной плате и на фото это “разделение” показано пунктирной линией. Еще одно преимущество “разделения” в том, что для кажой платы имеется свой регулятор напряжения, то есть лучше отводится тепло выделяемое при функционировании мозгосамоделки. Вместо непосредственной пайки компонентов на плату, их я смонтировал через контактные разъемы, что позволяет их при необходимости заменять. Так же для возможного апгрейда по краям плат с микроконтроллерами я припаял контактные разъемы.

Программируются AtMegas очень просто, нужны лишь FT232 и компьютер. В предназначенный разъем на платах устанавливается FT232, а она в свою очередь через USB кабель подключается к компьютеру, на котором установлен софт для Arduino.

Микроконтроллеры ATmega “контактируют” между собой по нескольким соединениям, одно из которых предназначен для передачи значения GPS-положения. Так же 13 контакт одного ATmega соединяется с ТХ контактом другого ATmega. Обе цепи микроконтроллеров должны быть запитаны от одной батареи и для этого я впаял штекерные разъемы “мама”, а к батарее через переходник смонтировал Y разъем.

Полный список необходимых деталей представлен ниже, и самые затратные детали из него это модуль GPS, катер и приемо-передатчик радиоуправления.

Запчасти и компоненты:

• резистор 10кОм — 4шт.
• резистор 1кОм — 2шт.
• резистор 220 Ом — 4шт.
• регулятор напряжения LM7805 — 2шт.
• регулятор напряжения L78L33ACZ — 2шт.

• чип ATmega328 — 2шт.
• светодиод 5мм — 4шт.
• кристалл осцилятора 16MHz clock crystal — 2шт.
• кнопка нормально выключенная — 2шт.
• керамический конденсатор 30пФ — 4шт.
• керамический конденсатор 0.1мФ — 2шт.
• электролитический конденсатор 47мФ — 2шт.
• Н-канальный МОП-транзистор — 2шт.
• штекерный разъем “мама” JST RCY — 3шт.
• штекерный разъем “папа” JST RCY — 1шт.
• диод N5408 — 2шт.
• контактные разъемы
• терминальная плата FT232

• GPS модуль NEO-6M — 1шт.
• монтажная плата 5х7см — 2шт.
• приемник и передатчик HK-GT2B — 1шт.
• компас HMC5883L 3-Axis — 1шт.
• катер на радиоуправлении — 1шт.

Шаг 9: Монтаж автопилота в корпус катера

Для установки компонентов автопилота в корпусе катера я использовал такую же дощечку, что и для прототипа 3. Платы прикреплены к ней с помощью винтов, а батарея хомутами-стяжками. Сама установочная доска крепится в корпусе также на липучку, с помощью липучки крепится и GPS-антенна, а модуль GPS просто вставляется в контактный разъем терминальной платы.

Приемник радиоуправления подключается к цепи микроконтроллера с помощью самостоятельно изготовленного кабеля из припаянных к проводам “мама”-штекеров и “папа”-контактов с другой стороны и закрепленных горячем клеем. Двигатели подключены к схеме через штекерные разъемы изолированные горячим клеем в соответствии со схемой.

Шаг 10: Программинг AtMegas

Как было сказано ранее, для программинга микроконтроллеры подключаются к компьютеру через плату FT232. Далее в программе для Arduino в настройках выбирается соответственно «Arduino Nano w/ ATmega328» вместо «Arduino Uno». Сам мозгокод очень похож на код для прототипа 3.

Код первого микроконтроллера анализирует GPS данные и отправляет результат на второй микроконтроллер через последовательное соединение. Во время отправки данных светодиод на 13 контакте будет мигать, и светиться, если GPS-координата на зафиксирована.

Код второго микроконтроллера выполняет больше функций. Он принимает GPS-координаты текущего положения, вычисляет расстояние от этого места до следующей точки, сравнивает свое направление с необходимым азимутом и соответственно с этим управляет двигателями. Еще код отключает опцию автопилота если присутствует сигнал от пульта ДУ. В этом случае, код обрабатывает сигнал получая из него необходимую скорость каждого двигателя. Сам маршрут, то есть последовательность GPS-точек для прохождения поделкой, также прописан в этом коде.

Перед использование мозгоподелки необходимо откалибровать компас второго микроконтроллера. Для этого я использовал библиотеку helscreams compass library, которая сделала все необходимое. После того как процесс калибровки завершится должен засветиться зеленый светодиод..

Коды для каждого микроконтроллера являются, по сути, сочетаниями моих предыдущих кодов, и найти их можно в конце мозгоруководства.

Шаг 11: Монтаж компаса

Во время тестирования третьего прототипа я заметил, что при включении двигателей мозгокомпас отклоняется на 10 градусов влево, очевидно, что это существенная погрешность. Устранялась эта “неприятность” перемещением компаса к носу катера, поэтому я и разместил сам компас спереди.

Компас также оказался достаточно чувствителен к наклону, поэтому при монтаже я соорудил для него подложку из листового пеноматериала и двустороннего скотча внутри передней части катера. С автопилотом компас соединяется кабелем из проводов с припаянными контактами, закрепленными горячим клеем.

Шаг 12: Испытания

После тестирования катера-самоделки в ванной, я, наконец, провел реальные испытания на уже знакомом пруду! Для этого я запрограммировал маршрут из трех точек в виде треугольника, с помощью ДУ отвел катер от берега и включил автопилот. Катер несколько раз успешно прошел маршрут, заходя в каждую заданную точку!

Во время плавания катер использовал только треть мощности, что примерно равно скорости пешехода. Я задал такую скорость чтобы не перегревать транзисторы, да и для безопасности заплыва.

Через неделю после первого успешного испытания я провел серию дополнительных испытаний заставляя двигаться катер по различным траекториям: треугольник, круг, зиг-заг и т.д. Мозгоподелка вела себя великолепно!

Правда два раза провод последовательного соединения с односторонней связью двух микроконтроллеров отсоединялся. К счастью, с помощью ДУ я подгонял катер к берегу, снова подсоединял провод односторонней связи и отправлял катер в очередное плавание. При испытаниях GPS не терялся, а каждого заряда батареи хватало примерно на 10 минут.

Шаг 13: Размышления об апгрейде

По существу, катер с автопилотом готов, но есть простор для совершенствования. Во время тестовых заездов я заметил, что после поворота поделка начинает колебаться. Причина в том, что компас недостаточно скомпенсирован, и после поворота он все-таки наклоняется и из-за этого начинаются колебания. Исправить это можно установкой акселерометра, а лучше совмещенными компасом и акселерометром, например GY-511, который также как и мой компас использует протокол I2C. При его монтаже придется лишь немного изменить распайку.

По поводу маршрута. Код который я написал для самоделки очень прост, поэтому катер не следует заданному маршруту целиком, а просто направляется от точки к точке, к тому же не компенсирует занос. Чтобы исправить это я собираюсь применить ПИД — регулятор в следующем коде.

Еще у меня есть SD карт-ридер, который можно использовать для записи GPS данных, но он вроде работает на более низких напряжениях.

Файл Autopilot_GPS это код для ATmega, подключенного к GPS, а Autopilot_Main для основного микроконтроллера ATmega. В остальных файлах код для первых прототипов.

Своим мозгопроектом я не просто доволен, ведь он воплотился, я еще рад тому, что приобрел много полезных знаний и навыков, от программирования до проектирования электросхем, и в дальнейшем планирую заняться более масштабными проектами

А сейчас всем удачи в ваших самоделках! Надеюсь было интересно 🙂

( Специально для МозгоЧинов #Boat-Autopilot

Источник

Форум водкомоторников и водномоторников — катера, лодки, лодочные моторы, путешествия и рыбалка

Катера, лодки, лодочные моторы, мотоциклы, путешествия, мототуризм, фото видео съемка видеомонтаж

• Home
  • Гостевая книга
• Судовой журнал
  • Путешествия по воде
  • Путешествия по земле
  • Фоторепортажи
  • Разбор полетов
• Каталог
  • » Водный транспорт
    • + добавить плавсредство
    • + добавить компанию
• Фотогалерея
  • Новые фотографии
  • » 3D Панорамы
• Кинозал
  • + Добавить видео
• Полезное
  • Катера и моторы
  • Материалы по фото
  • Материалы по видео
  • Мотоциклы, велосипеды и автомобили
  • Экзамены онлайн вода
• Рундук
  • » Сервис-мануалы
    • Mercury
    • Suzuki
    • Honda
    • Tohatsu
    • Yamaha
    • Остальные моторы
  • + Загрузить
• Объявления
  • Категория — Вода
  • Категория — Суша
  • Куплю, приму, ищу
  • Дать объявление

Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Модератор: Valery

Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение Tracker » 09.12.2011 06:21

Хочу поделиться тем что сделал себе сам и чем возможно заинтересуетесь вы.

Я увлекаюсь рыбной ловлей. А именно троллингом.
Прочитать что такое троллинг, думаю могут все.
С бортов лодки распукаются много спиннингов по горизонтали и плюс с кормы на даунриггерах распускаются как минимум 4 спина по вертикали. Ну и как вы думаете всем этим можно управлять, будучи в лодке одновременноь на руле и на троллинге?

Можно! Все в этой жизни можно делать своими руками.
Самый именитый настоящий лососятник в моем регионе всегда все делал только своими руками!
Одновременно рулил и одновременно вытаскивал лоха!
Кто ловил форель, попробуте представить себе это в реальной жизни?
Но, со временем, согласился, что легче и проще делать это при помощи автоматических помощников!
А именно авторулевого или автопилота!

Что необходимо иметь на лодку чтобы установить автопилот.
1. Лодка!
2. Мотор!
Это у вас есть! не правда ли?

Осталось добавить
3. крайне желательно гидравлическое упраление мотором!
4. специальный курсовой компьютер любой из фирм.
5. приборы управления этим самым курсовым компьютером.

Чтобы обьединить все это в удобную для использования сеть — картплоттер!

Далее я на своем примере расскажу какие приборы и как это все подключается

Re: Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение shkiper » 09.12.2011 06:45

Re: Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение TOPOR » 09.12.2011 06:46

Re: Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение shkiper » 09.12.2011 06:51

Re: Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение Боцитан » 09.12.2011 06:56

Re: Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение Tracker » 09.12.2011 06:56

Итак
При наличии на лодке гидравлического рулевого управления Sea Star было установлено следующее дооборудование

курсовой компьютер S1
гидравлическая помпа
датчик положения двигателя ( руля)
прибор управления автопилотом st6001

И получился комплект вот такой

[time]1323457174[/time] добавил:
В отношении именно гидропривода мотора, даже без применения к автопилоту.
Sea Star — это шутка которая выдерживает наш русский характер!
Остальное — не выдерживает! Есть знакомые и друзья которые продавали свою существующую гидравлику и ставили то, что у меня. [time]1323457864[/time] добавил:
Итак
Как выглядит предварительная схема

1. Курсовой компьютер
2. Гидропомпа
3. Датчик положения руля ( мотора)
4. приблор управления (seatalk)

[time]1323460573[/time] добавил:
Ниже я постараюсь выложить схему подключения автопилота к картплоттеру. Но сейчас я хочу акцентировать внимание на следующих моментах

1. Автопилот без датчика положения руля берет данные от картплоттера(GPS). Следовательно, чем меньше скорость тем хуже управляется авторулевой.
2. На волне авторулевой будет пытаться вести вашу лодку идеально по курсу, даже если скорость ваша менее 3 узлов. Т.е. для троллингистов, будет постоянно подрабатывать помпой. Естественно уменьшая ее ресурс.
3. Для более менее компенсации всех этих возмущений автопилота, нужно ставить датчик курса — компас, гиродатчик — гироскоп, датчик ветра! И только тогда ваш автопилот будет понимать куда и как ему уваливаться чтоб компенсировать воздействие скорости, волны и ветра

Re: Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение sort-jklub » 10.12.2011 08:31

Этот вариант отлично удовлетворяет всем требованиям для лодки до 7 метров.
Этой моделью я отлично пользовался несколько лет и очень доволен.

Я бы поставил такой же S 1000 на новую лодку, но для моторов Verado (электрогидропривод) не подходит.
Вынужден был заказать такой комплект :
1. Дисплей ST 70
2. Насос Тип 1 12 вольт
3. Курсовой компьютер SPX 10
Хотя его суть таже, что и S 1000. И ещё неизвестно, что будет удобнее, т.к. у S 1000 пульт дистанционного управления, что очень удобно для управления с рабочего места рыболова в открытом кокпите сзади, а не бегать по лодке каждый раз нажимая кнопочку.
Всё, включая пиво должно быть в шаговой доступности — управление курсом, коррекция скорости движения, спининги. Когда работаешь иногда длительное время по вываживанию рыбы среди островов, например, бегать на кнопочку нажимать, чтобы изменить курс, как-то не совсем удобно
Впрочем, это мой личный практический опыт.

Re: Авторулевой — автопилот на лодку — яхту

Сообщение Tracker » 11.12.2011 12:54

Сергей, когда лодку буду менять тоже буду ставить другое оборудование. А пока рассказываю о том что есть и как оно устроено.

Сама помпа гидропривода у меня стоит Raymarine type1 M81120

ссылки я привожу не для того чтобы вы там покупали, а просто ссылки на те вещи которые я тут обсуждаю. Есть более дешевые каналы покупок в часности на e-bay.

Да и еще, у меня стоял дистанционный пульт управления авторулевым, но я его отдал товарищу. Пока без пульта хожу. Только кнопками с прибора управляю.

Источник