Unterwasserentfernungsmessung / -erfassung

Ich arbeite an einem Projekt der Universität, das ein ROV enthält. Ich versuche, einen einfachen Weg zu finden, um ein Distanzerkennungssystem zu erstellen, das nicht viel Arbeit erfordert. etwas sehr einfaches, das bis zu 20 cm messen kann, mit einer fairen Auflösung.

Ich habe mich mit Ultraschall befasst, aber anscheinend funktioniert es nicht gut in Wasser + die Abdichtung ist ein Ärger, auch Infrarot ist nicht ideal. Ich habe einen Fischfinder gekauft, damit ich den Schallkopf verwenden kann, aber das hat auch viele Hindernisse, dh das Erstellen von Filtern.

Gibt es eine einfache Möglichkeit, einen Fischfinder zu hacken oder eine einfache Sensoreinheit mit einer MCU und einem Sensor zu erstellen?

Wenn auf die Anforderung zum Hacken eines vorgefertigten Geräts verzichtet werden kann, ist eine kostengünstige und einfach zu implementierende Option für Entfernungssensoren:

• Verwenden Sie einen 405-Nanometer-Blau-Laser als Projektionselement. Diese sind bei eBay für etwa 13 US-Dollar erhältlich : Verwenden Sie Epoxy-Vergussmasse, um das Modul wasserdicht zu machen - die Objektivhalterung ist bereits wasserdicht, verwenden Sie kein Epoxy für das Objektiv.
• Alternativ können Sie einen noch günstigeren 405-nm-5-mW-Laserpointer ( bei eBay weniger als 5 US-Dollar ) modifizieren, um ihn wasserdicht zu machen und Stromkabel herauszuziehen. Sie können den Finger eines transparenten chirurgischen Gummihandschuhs ausprobieren, um eine praktikable Abdichtungsoption zu erhalten.
• Für eine erweiterte Abdeckung: Teilen Sie den Laserstrahl mit einem parallelen Prisma - eine 5-Wege-Aufteilung wäre ideal für 5 Strahlen in einer flachen Ebene.
• Verwenden Sie einen Fototransistor oder Fotodarlington als Sensorelement - wählen Sie ein Teil mit guter Empfindlichkeit am blauen Ende des sichtbaren Spektrums
• Montieren Sie das Sensorelement in der Nähe des Lasers und zeigen Sie in die gleiche Richtung wie der Laser.
• Um die Selektivität zu verbessern, platzieren Sie einen violettblauen Gelfilter vor dem Fototransistor, um einfallendes Licht zu blockieren oder signifikant abzuschwächen, das vom gewünschten (405 nm) Teil des Spektrums entfernt ist.
• Wenn sich die Laser + Sensor-Kombination einer reflektierenden oder dispersiven Oberfläche nähert, nimmt die Intensität des auf den Fototransistor einfallenden blauen Lichts (405 nm) zu. Dies tritt auch dann auf, wenn keine Spiegelreflexion von der Oberfläche vorliegt, da die kollimierten Laserstrahlen aufgrund der Bildung von Speckle-Mustern immer noch in Quellrichtung zurückreflektiert werden.
• Leider funktioniert dieser Ansatz nicht, wenn das Wasser eine signifikante Blasenaktivität oder Schwebstoffe aufweist, da die Intensität des Speckle-Musters auch ohne eine feste reflektierende Oberfläche vor ihm hoch bleibt.
• Obwohl dies etwas kontraintuitiv klingt, ist die Intensität des reflektierten Signals in Wasser eines 1 mW blauen Lasers typischerweise stark genug, um von einem Fototransistor erfasst zu werden, obwohl es keine senkrechte reflektierende Oberfläche gibt, auf die der Laser einfällt - während eine direkte Reflexion vorliegt Der Fototransistor wird wahrscheinlich überfordert, daher sind geeignete Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.
• Kalibrieren Sie die Intensität des empfangenen Signals auf dem Fototransistor auf Entfernung, und Sie haben Ihren Unterwasser-Proximitätssensor.
• Vergessen Sie nicht, Epoxy-Verguss zu verwenden, um alle freiliegenden Leiterbahnen, Komponenten, Drähte und Verbindungen wasserdicht zu machen.

Warum dies funktioniert, wenn Infrarot-LEDs oder -Laser dies nicht tun würden:

• Das rote Ende des sichtbaren Spektrums (und vor allem das Infrarot) wird etwa 100-mal so stark von Wasser absorbiert wie Violett / Blau: ^{aus diesem Artikel}

Warum dies mit einem Laser funktioniert, aber nicht unbedingt mit UV-LEDs:

• Das Licht einer LED wird nicht kollimiert und wird daher in der Rücklaufrichtung nicht signifikant verstärkt, wohingegen eine Kombination aus Reflexion und Beugung eine signifikante gepulste Intensivierung eines solchen zurückgesendeten Signals für einen kollimierten Laserstrahl durch Bildung von Speckle-Mustern bewirkt .

Dieser Unterwasser-Ultraschallsensor zur Entfernungsmessung ist möglicherweise genau das, wonach Sie suchen. Wie Michael Karas betonte, ist dieser Ultraschallsensor von 30 cm bis 3 m ausgelegt, sorry. Diese Site kann jedoch eine andere geeignete Option haben.

Sie können Ihr eigenes Modul mit einem Unterwasserwandler erstellen . Sie sollten lesen dies , wenn Sie nicht bereits haben.

Gibt es eine einfache Möglichkeit, einen Fischfinder zu hacken oder eine einfache Sensoreinheit mit einer MCU und einem Sensor zu erstellen?

Ich bin mit Fischfindern nicht sehr vertraut, aber ich würde wetten, dass Sie einen wirklich billigen Fischfinder mit Datenausgabe bekommen und versuchen könnten, diesen zu modifizieren, um mit Ihrem Projekt zu arbeiten. Ich denke jedoch, dass die Reichweite für Sie zu groß sein wird, da Sie nur 20 cm benötigen, wird ein Fischfinder (oder sein Wandler) in dieser Entfernung höchstwahrscheinlich nicht zu genau sein.

Dies ist die billigere Version des ersten Moduls, mit dem ich verbunden bin (zumindest glaube ich). Das wasserdichte Ultraschallsensor-Entfernungsmessmodul ist nicht für die Verwendung unter Wasser vorgesehen, kann jedoch je nach Tiefe Ihres Geräts für Sie funktionieren.

Ich bin bereits auf diese Wassertiefenmessung gestoßen und habe festgestellt, dass ein Drucksensor und ein Bubbler (dh ein Fischköder-Tanklüfter) gut funktionieren, wie in diesem YouTube-Video der Floating Dock Patrol https://youtu.be/0CRarPCHXk0 gezeigt und erklärt . Das Mikro in der Floating Dock Patrol stammt von Parallax (Raspberry Pi würde auch funktionieren). Ich finde die Antwort von Herrn Ghosh sehr interessant und werde es versuchen (ich bin gerade dabei, die Teile für die Laseridee zu beschaffen). Ich habe versucht, einen Fischfinder zu hacken, aber die Genauigkeit eines Fischfinders im flachen Wasser ist schlecht und es gibt viel Lärm. Ultraschallsensoren funktionieren nicht, da sie nur vom Wasser abprallen. Der Bubbler funktioniert bisher am besten, aber der blaue Laser könnte ein einfacherer Ansatz sein.

Ich bin vielleicht etwas spät dran, aber jeder der scharfen IR-Näherungssensoren funktioniert unter Wasser und ist ideal für kurze Entfernungen. Ich benutze sie für genau diese Anwendung in dem Projekt, an dem ich gerade arbeite. Sie müssen sie wasserdicht machen und hinter einem IR-zulässigen Gehäuse platzieren. Ich verwende ein GoPro-Gehäuse mit installiertem Sensor und installierter kleiner Durchgangsbohrung (kann von McMaster Carr oder einem ähnlichen Lieferanten bezogen werden). Sie haben eine nichtlineare Reaktion, und Sie müssen wahrscheinlich Werte auf die Reaktion des Sensors abbilden, basierend auf Tests, da IR im Wasser ziemlich stark abschwächt. Dieser Sensor ist jedoch kostengünstig und unglaublich einfach zu installieren und zu nutzen. Bemerkenswert ist, dass es nur für Anwendungen mit kurzer Reichweite ideal ist.

Als eine Art empirische Referenz legen meine Erfahrungen mit verschiedenen Fischfindern nahe, dass sie in weniger als 1 Fuß Wasser nicht gut funktionieren. Ich vermute, sie brauchen einen Mindestabstand, um das Spiegelbild richtig zu hören. Wenn der Schallkopf gegen eine ebene Fläche stößt, sind die Messwerte falsch. Es ist auch möglich, dass der Empfänger stark gerichtet ist. Wenn sich der Empfänger also <1 Fuß von der Reflexionsfläche entfernt befindet, verfehlt er die Reflexion.