使用JLCPCB制造的定制电子设备建造的竞赛级水下ROV

利维坦I是由埃及亚历山大大学的学生机器人团队robot - tech设计、制造和组装的下一代远程操作车辆(ROV)。该系统是我们参加MATE和UMVC等全球竞赛的旗舰产品，在这些竞赛中，现实世界的水下任务，如物体检索、导航和检查，都是在极端条件下进行的。

今年，我们进一步挑战，设计了一个全新的内部架构。我们的ROV的核心是多个定制pcb，全部由JLCPCB制造，这使我们能够以高精度和高性能快速原型，迭代和部署。我们很自豪地说，我们的系统是100%的学生建造-从机械设计到嵌入式代码和电子硬件。

定制PCB模块

今年robot - tech最重大的改进之一是主板。它的唯一用途是为系统分配电源，产生和处理信号，并作为多个辅助板的汇聚区。它包括三个主要单元：电源调节和分配单元(PRDU)，主控单元(MCU)和反馈单元(FBU)。

a)电源管理为满足系统的电源需求，采用多级转换，提供3.3V、5V、12V三种电平。主板配备了两个强大的村田DRQ1250 (48-12V)转换器，每个转换器能够处理高达50A的负载电流。此外，Fulree转换器(48-12V)为所有关键控制组件(如树莓派和传感器)提供电源。XL4005转换器提供5V输出，具有限流和可调电压，而LD1117稳压器将5V降至3.3V，用于传感器和逻辑ic。滤波电容器和led协助诊断和保护。

b)主控单元(MCU)由运行ROS的树莓派供电，该单元具有16通道PWM驱动器和安全的SPI/I2C通信，可以对所有外设进行精确控制。

c)反馈单元(FBU)集成了IMU、气压传感器、温度传感器和检漏模块，确保环境监测、基于pid的稳定性，并在需要时紧急停机。

辅助板

ESC板支持6个ESC，通过子弹头连接器和集成去耦电容器供电。

电机驱动板定制以匹配我们的系统，针对两个PWM引脚进行了优化，并在内部构建以有效地处理单电机控制。

开关单元基于mosfet的六通道电路控制闪光、直流阀和附加负载。带边缘连接器的双层PCB确保易于维护。

PWM接口板具有16通道伺服驱动器，用于隔离PWM信号的产生。包括当前感应每个推进器与自动警报异常。

保护板包括撬锁电路，带有齐纳二极管和电阻的GPIO保护，状态led和主动冷却，以保护树莓派。

USB集线器外接电源集线器，采用FE1.1S控制器。支持4个USB 2.0接口，具有过流、ESD、反极性保护功能。可安全使用多达16台摄像机。

为什么这很重要

海洋机器人是一个先进的领域，在埃及，学生很少有机会获得这种水平的实践经验。这就是为什么每块板都很重要。感谢JLCPCB，我们能够自信地进行原型设计，并构建一个值得国际竞争的强大系统。

教育的影响

这个项目使我们的团队在以下方面获得了深厚的技能：

•嵌入式系统与PCB设计

•信号完整性和电源管理

•与ROS的系统集成

•在真实环境约束下进行测试

最后的话

我们非常感谢JLCPCB过去的支持，并希望这个项目不仅展示了他们的服务价值，而且还展示了它对真正的学生工程师的影响。

本文编译自hackster.io