Das Projekt startete ursprünglich von Null.
Dementsprechend wurde zunächst das U-Boot selbst mechanisch
konstruiert.
Danach wurden Sensoren, Aktoren und der ESP32
Mikrocontroller eingebaut, zusammen mit Antennen und Elektronik zur
Abschaltung, um Strom zu sparen. Die Laufzeit des Bootes im Standby
beträgt mit einem kleinen 1800mAh 12V Akku über 6 Tage.
Es wurde
eine Software entwickelt, welche es dem Boot erlaubt, autonom
Wegpunkte anzufahren, zu tauchen und aktiv die Tiefe zu regeln.
Außerdem kann sich das Boot auf den Grund des Sees setzen oder zu
einem beliebigen Zeitpunkt eine Wasserprobe entnehmen.
Die
Anweisungen hierzu werden über eine selbst programmierte,
umfangreiche Bluetooth Schnittstelle mit über 40 Befehlen in eine
Kette eingereiht.
Das Boot leitet Notfallmaßnahmen ein und kehrt
heim, falls ein Befehl nicht erfolgreich durchgeführt werden kann.
(zB. Boot setzt auf Grund auf, Motoren blockiert, kein GPS Signal,
maximale Tauchtiefe überschritten etc.)
Das Boot zeichnet Daten
(Temperatur, Position, Tiefe, Akkuspannung uvm) in eine Datei auf
einem SPIFFS Filesystem im Flash des Arduino auf, welche zur
Auswertung über Bluetooth ausgelesen werden kann.
In
zukünftiger Weiterentwicklung können mit wenig Aufwand
weitere Sensoren hinzugefügt werden.
Neue Sensoren und Aktoren
können leicht auf der Platine angefügt werden und an den ESP32
angeschlossen werden. Die Schnittstellen UART, I2C und SPI sind
bereits für Sensoren in Verwendung und können genutzt werden.
Die
Dichtigkeit des Bootes wurde auf 10m geprüft, sodass die maximale,
geregelte Tauchtiefe mit einer weiteren, in Reihe geschalteten
Ballastpumpe leicht auf 10m vergrößert werden könnte.
Zu den
vorhandenen Abschalteinrichtungen (Sleep mode des ESP32 und
Transistor zur GPS-Abschaltung) könnte der Stromverbrauch weiter
gesenkt werden, um noch längere Laufzeiten zu erreichen. Ein
größerer Akku erlaubt bereits jetzt ohne Veränderungen Standbyzeiten
von über einem Monat.
Zusätzlich könnte der Bug sowie das Heck
des Bootes mit einer strömungsgünstigen Verkleidung mit neutralem
Auftrieb eine effizientere Fahrt erlauben. |
