Developing an underwater sesnsing rig

Abstract

Utviklingen av en flerfunksjonell undervanns sensorrigg er en oppgave gitt av institutt for teknisk kybernetikk, som går ut på å lage en fungerende sensorrigg som måler fire ulike sensordataer. For å gjennomføre oppgaven har gruppen måtte designe og printe 3D modellerte deler som de elektriske komponentene kan festes på. Hovedoppgavene i denne oppgaven var å programmere koden til de fire sensorene, lage et batteriovervåkningssystem, og 3D printe- og modellere hardware planløsningen. Datainnsamling og kommunikasjon var ikke tatt hensyn til i dette prosjektet.

Koden til sensorene var utviklet hver for seg, men strukturen var den samme for alle sensorene. To av sensorene, temperatur og trykk, var fra produsenten BlueRobotics, og var laget for å passe i den vanntette beholderen som hører til prosjektet. De to andre sensorene, oppløst oksygen og konduktivitet, var fra produsenten Atlas Scientific. Disse to sensorene måtte bli kuttet for å tre på vanntette kapslinger, og ble også «rehoused» av NTNU verkstedet, avdeling elektronikk.

Koden for batteriovervåkning var uferdig ved prosjektslutt, da det oppstod problemer med å lese av verdiene fra PSM'en, og en ADC ble ødelagt. Dette viste seg å være fordi PSM'en ga en utgangsspenning på +12V, målt med voltmeter, istedenfor en verdi lavere enn VDD +0.3V som var oppgitt i databladet. Dette resulterte i at en ADC ble ødelagt, og videre utvikling måtte stoppes, da det var for stor risiko for å ødelegge annen elektronikk.

Den tredje hoveddelen var å 3D modellere og printe de utviklede modellene. Det var utviklet totalt ti modeller, og alle ble printet i 3D-printeren Ultimaker S5, med plastikktypen PLA.

Etter at sensorkoden var utviklet ble sensorene tested med en «funksjonalitetstest», da gruppen ikke hadde nøyaktige testvæsker tilgjengelig. Testen ble konkludert med at 3/4 sensorer virker som forventet, og det trengs mer feilsøking og utvikling på sensoren oppløst oksygen, fra Atlas Scientific.

Sluttproduktet er en funksjonell sensorrigg som kan lese verdier fra tre sensorer, få spenningsforsyning fra batteriet, og har en 3D modellert hardware planløsning. Sluttproduktet ble ikke helt ferdig utviklet, og mulige videre utviklinger er ferdigstilling av batteriovervåkningen, og ferdigstilling av sensoren for oppløst oksygen.

Developing multipurpose Underwater Sensing Rig is the project given by the Department of Engineering Cybernetics. In this project the group had to develop a working rig with four different sensors. The main tasks for this project were creating code for all four sensors, develop code for battery monitoring, and model and 3D print a hardware solution. Data collection and communication was not taken into consideration during the project.

Each of the sensor codes were developed independently, though the structure were the same for all sensors. Two of the sensors used, this being temperature and pressure, were from BlueRobotics, and were manufactured to fit in the watertight enclosure. The other two sensors, dissolved oxygen and conductivity, were from Atlas Scientific. Because of this they needed to be cut, and rehoused to fit in the watertight enclosure. This was done with the help of NTNU workshop, department of electronics.

Because of problems caused by the PSM, and a destroyed ADC, the code for battery monitoring ended up incomplete. This ended up being because the PSM output a voltage of +12V on the ADC instead of the expected maximum of +3.3V. The datasheet for the ADC states that the analog pins can only sustain a voltage up to VDD+0.3V before breaking. This resulted in the ADC breaking, which prompted a halt in development as the group were running out of time and didn't want to risk destroying more of the electronics.

The third main part of the project was to 3D model and print a hardware layout. There were in total ten 3D printed parts which were all printed using the 3D-printer Ultimaker S5, with the plastic PLA.

After the sensorcode was developed a “functionality test” was performed. The test concluded with 3/4 sensors working as expected, but there is need for more research and development on the dissolved oxygen sensor from Atlas Scientific.

The final product is a functioning sensor rig which can read values from three of the sensors, be powered by the battery, and has a 3D modeled hardware solution. The final product is not completely finished, and there are possibilities for further development on both battery monitoring, and the dissolved oxygen sensor.