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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Geschwindigkeit im Wasser


Autor: Marc Honegger (Gast)
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Hallo zusammen

Ich möchte gerne auf irgend eine Art und Weise die Geschwindigkeit
unseres Motorbootes messen. Dabei sollte es sich um eine feste
Installation handel, sodass die aktuelle Geschwindigkeit wie beim Auto
immer angezeigt wird.

Die frage ist nun, wie kann ich diese Geschwindigkeit messen? Hat
jemand erfahrung damit und kann mir Sensoren dafür nennen?
zB. per Staudruck oder eine Art Windrad für unter Wasser?

Grüsse Marc

Autor: jmoney (Gast)
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Die meisten Geräte mit GPS-Empfänger können dir die absolute
Geschwindigkeit anzeigen. Das ist sehr genau und du hast keine Gefahr
irgendeiner undichten Stelle am Boot. Außerdem kann man damit als
Nebeneffekt noch navigieren ;)

Autor: Marc Honegger (Gast)
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Danke für die Antwort.

Das war auch das erste an das ich gedacht, und auch schon versucht
habe.

Das promlem ist jedoch, dass ich später eine Art Tempomat für das Boot
bauen will, für dass ich auch die aktuelle Geschwindigkeit haben muss.

Beim GPS dauert es jedoch immer ca 3 - 5 sekunden bis die
geschwindigkeit konstant und korrekt angezeigt wird. (Mit Auto
getestet)
Auch die aktualisierungsrate ist "nur" 1Hz.

Ist also nicht so das wahre, der Wert sollte schneller aktualisiert
werden.

Autor: Zoltan (Gast)
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Das ist warscheinlich nicht die Preisklasse die du dir vorstellst:
 http://www.furuno.co.jp/english/pdf/DS80.pdf
 http://www.rdinstruments.com/media/index.html
Wenn du hingegen nur wenig Geld ausgeben möchtest:
 http://www.twogreens.com/wakeup/lifeatsea/logline.htm

Im Ernst: Ich denke dass ein Staudruckmesser wie in Flugzeugen unter
dem Bootsrumpf eine gute Möglichkeit wäre die Geschwindigkeit zu
messen. Oder du montierst einen kleinen Propeller unter dem Rumpf. Als
Kombination von beiden Ideen könntest du auch einen Durchflussmesser
bei Konrad und co
(http://www1.conrad.de/m/1000_1999/1400/1410/1414/1...)
einsetzen und sie ähnlich zu dem Staudruckmesser unter dem Kiel
montieren.

Autor: 123 (Gast)
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Aber wird die Anzeige beeinflusst, wenn er z.B. gegen oder mit einer
Strömung fährt...

1Hz müsste doch für so ein relativ träges System reichen, oder?

Autor: Marc Honegger (Gast)
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Gegen oder mit der Strömung ist egal. Es reicht die Geschwindigkeit
relativ zum Wasser zu messen. Ansonsten käme ich nicht ums GPS herum.

Habe mir auch zuerst gedacht dass es eigendlich reichen könnte, aber
wenn es eine schnellere Müglichkeit gibt, möchte ich diese bevorzugen,
da es mit GPS doch eine ziehmlich grosse Totzeit für einen Regelkreis
gibt.
Dazu kommt noch, dass die Werte zwar jede Sekunde aktualisiert werden,
der Geschwindigkeitswert stimmt aber erst nach ca 3 bis 5 sekunden
(mittelwert im GPS modul ??? )

Autor: Danny P. (Gast)
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mh, ist es klug die geschwindigkeit relativ zum wasser zu messen?
höchstgeschwindigkeiten (oki, ich weiss nicht wo du fährst) werden wohl
auch nicht relativ zum wasser gemessen....

und wenn ich mir vorstelle einen auto-tacho zu haben der die
geschwindigkeit relativ zum "wind" ermittelt passt ja gar nix mehr
zusammen....

ich denke um es gut zu machen kommt man ums gps auf dem wasser nicht
umhin...

greetz
Danny

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Naja solange er nicht im wildwasser fährt sollte das ganze wohl
funktionieren ...

Autor: Philipp (Gast)
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Also, ob bei so einer GPS Maus der Wert gemittelt wird weiß ich nicht,
wenn dem so ist kann er ja anhand der POsitionsdaten seine
Geschwindigkeit ermitteln. Das sollte mit 1Hz gehen. Natürlich sollte
man dabei Werte abfangen die unrealistisch sind. Zudem kann man den
Tempomat ja abschalten wenn der GPS Empfang gestört wird. Und um die
Geschwindigkeit eines ungebremsten Bootes (also ich meine jetzt, der
Tempomnat bremst ja nicht aktiv, sondern nimmt nur Gas weg) zu regeln
sollte 1 Hz ja reichen.

Autor: Marcus (Gast)
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Hast Du ein Gefühl dafür, wie groß die Totzeit Deines
gesamten Systems "Boot im Wasser" ist ???

Mit Sicherheit > 1Hz. Auch die Motoren haben eine Trägheit,
da spielt die Trägheit des GPS Systems sicherlich keine Rolle.

Gruß, Marcus

Autor: Marc Honegger (Gast)
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Hallo nochmals

Also es muss zwinged die Geschwindigkeit ralativ zum Wasser gemessen
werden, und zwar aus folgenden Gründen:
1. stehendes Gewässer (Bodensee)
2. der hauptsächliche Grund für den Tempomat ist dass eine konstant
gleichgrosse Heckwelle entsteht. Dies ist wichtig fürs
Wakeboardfahren.

Ich habe noch was im Netz gefunden, was die Geschwindigkeitmessung im
Wasser ermöglicht --> siehe Anhang

Bin aber immernoch an neuen Ideen interessiert, denn wenn der IST-Wert
gemessen per GPS schon eine Totzeit von min. 1sek ergibt, ist das für
einen Regelkreis sicher nicht von vorteil.

Grüsse Marc

Autor: Unbekannter (Gast)
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> mh, ist es klug die geschwindigkeit relativ zum wasser zu
> messen? höchstgeschwindigkeiten (oki, ich weiss nicht wo
> du fährst) werden wohl auch nicht relativ zum wasser gemessen....

Doch, sie werden relativ zum Wasser gemessen. Es gibt z.B. auch
unterschiedliche Höchstgeschwindigkeiten ob Du Flußaufwärts, oder
abwärts fährst, z.B. im Rhein.

Das ist auf dem Bodensee alles etwas komplizierter, als auf der Straße
oder auf einem anderem Binnengewässer. Der Bodensee ist nicht so ganz
ohne...

Autor: unbekannt (Gast)
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Ihr müsst auch drauf achten ob es Berg auf oder Berg ab geht. :-D

Autor: Thomas Stütz (tstuetz)
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@unbekannt
>Ihr müsst auch drauf achten ob es Berg auf oder Berg ab geht. :-D

Ja, und nun zeig mir einen Fluß der Bergauf fließt (keine optische
Täuschungen, Bitte :-)

Gruss

Autor: Sssssss (Gast)
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Autor: Rolf Magnus (Gast)
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Die Geschwindigkeitsmessung im Wasser ist doch was ganz normales. Bei
Kajütboten ist sowas eigentlich immer eingebaut. Gibt's fertig als
"Log" von diversen Herstellern von maritimen Geräten.
http://de.wikipedia.org/wiki/Logge

Das größte Problem für jemanden, der sich nicht damit auskennt, dürfte
wirklich das Abdichten des Rumpfes sein.

Autor: Thomas Stütz (tstuetz)
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@Sssssss
Korrektur meinerseits : einen NATÜRLICHEN Fluß, der aus mehr als
einem Tropfen besteht...:-)

aber trotzdem Danke, ist ja hochaktuell (29.8.2005)

Gruss

Autor: Benjamin (Gast)
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Ich arbeite im Moment an einem ähnlichen Projekt, allerdings geht es bei
mir um die Erfassung kleiner Geschwindigkeiten im Kajak.

Eine relativ einfache und günstige Lösung ist ein Selbstbau Sensor mit
einen Propeller. Durch die Steigung des Propellers (Modellbau) kannst
du ihn relativ einfach an die benötigte Geschwindigkeit anpassen.

Gelagert habe ich meinen Prototyp mit einer Nadellwelle ähnlich der
Lagerung einer Kompassnadel deren Spiel ich über eine kleiner
Madenschraube einstelle. Die Empfindlichkeit ist bei dieser Methode
hervorragend, ausatmen reicht zum ansprechen.

Die Drehzahl ist mit einem Hall-Sensor einfach abzunehmen und mit nem
µC auszuwerten.

Das Problem dieser Lösung ist lediglich die Anfälligkeit gegenüber
Schmutz im Wasser.

Die andere teurere Lösung mit der Staudruckmessung (Prandtl- Rohr)ist
in dieser Hinsicht wesentlich unkomplizierter, da kein Durchfluss
stattfindet und es keine beweglichen Teile gibt.
Der benötigte Differenzdrucksensor kostet für meine Bereiche allerdings
um die 100€. Da du aber wahrscheinlich Geschwindigkeiten über 10 kmh
auflösen willst sollte es auch ein günstigere tun.

Der Differenzdruck den du auswerten musst ist

     P[Pa]=rho[kg/m^3]/2*v[m/s]^2  => bei 10 kmh P=13[mBar]
                                      bei 40 kmh P=55[mbar]

Die Auswertung eines Staudruckmessers ist minimal aufwendiger da du die
quadratische Kennlinie anpassen mußt.

     v[m/s]=(2*P[Pa]/rho[kg/m^3])^(1/2)

Schau mal bei Farnell die haben ein paar Differenzdruckmesser da.


Ich hatte für meine Anwendung geplant einen Fahradtacho für ein paar
Öre einzusetezen da ich hier ein Passendes Display und alle Auswertung
fertig bekomme. Lediglich ein kleinen µC zur Erzeugung eines passenden
Pulses werde ich einsetzen.

Hoffe das hilft dir weiter..

Autor: Benjamin (Gast)
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Habe gerade nochmal bei Reichelt geschaut und dort nen Sensor gefunden
der auf deine Anwendung passen dürfte.

MPX 2010DP  für 19.20€
0-10 kPa 2.5 mV/kPa

Das dürfte auch Preislich noch im Rahmen bleiben.

Das Prandthl- Rohr müsste sich relativ einfach im selbstbau erstellen
lassen (Kupferohr und löten ;-)).

Autor: Benjamin (Gast)
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Natürlich ist mir wieder ein rechenfehler unterlaufen..  (v^2)

P[Pa]=rho[kg/m^3]/2*v[m/s]^2  => bei 10 kmh P= 3.858[kPa]
                                 bei 40 kmh P=61.728[kPa]


Der Link zum Sensor

0-100 [kPa] für 21,80€

http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=18I6nTsawQA...

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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Also, ich als altes Nordlicht muß da doch mal meine (zugegeben
eingerosteten Kenntnisse) ausgraben.

Um eine relativ gesicherte Aussage über Geschwindigkeiten treffen zu
können, sind zwei Messungen notwendig:

1. Fahrt über Grund
2. Fahrt durchs Wasser.

Beispiel:

Wir fahren den Rhein bergauf von Rotterdam nach Duisburg. Angenommen,
der Rhein fließt mit 10 km/h talwärts. Das Boot, Schiff o.ä. fährt mit
(gemessenen) 20 km/h durchs Wasser. Dann ist der absolute Weg über
Grund 10 km/h. Für Spritverbrauch und Timing nicht ganz unwichtig. Der
andere Fall: ich fahre talwärts mit (gemessenen) 10 km/h. Das bedeutet
aber, daß ich Fahrt über Grund von 20 km/h mache, da der Rhein mich
schon mit 10 km/h anschiebt.

Nur so als Gedankengang. Der Spritverbrauch des Kajakfahrers (@
Benjamin) ist eh mit diesen Messmitteln nicht zu erfassen.

MW

Autor: Fritz Ganter (fritzg)
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> Ja, und nun zeig mir einen Fluß der Bergauf fließt (keine optische
> Täuschungen, Bitte :-)

Die Elbe hier in Hamburg. 2 mal am Tag.

Autor: Benjamin (Gast)
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Für den geschilderten Anwendungsfall genügt aber sehr wohl nur die
Geschwindigkeit relativ zum Wasser.
Da die Welle hinter dem Boot nicht von der Strömung über dem Grund
abhängig ist.

Auch bei anderen Fällen z.B. der Messung beim Kajak, interessiert mich
nur die Relativbewegung zum Wasser und nicht wie weit mich der Fulß
mitgetrieben hat. (da dies keinerlei Sportlichen wert hat ;-))
Der Spritverbrauch des Kajakfahrers, ist so allerdings besser
festzustellen als wenn ich nur die Kilometer auf der Karte meße.

z.B.Ich bin 100km in 10h den Rhein hinutergepaddelt => nichts
geschafft!
oder ich habe 0km in 10h den Rhein hinaufgepaddelt => 100km gepaddelt!

Du hast natürlich recht wenn man die zuückgelegte entfernung in
relation zum Land haben will, oder man die Angabe zur
Positionsbestimmung braucht.

Aber ich glaube nicht das er wissen will wie weit er an einem Tag
Wakeboard gefahren ist ;-).

Autor: markus (Gast)
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ich weiß der Thread ist uralt, aber ich habe hier ein Bild gesehen in 
einer Antwort von Benjamin, und suche dringend kontakt zu Dir.
will wissen wie Du diesen Sensor, Röhre mit Propeller gebaut hast. man 
könnte doch sicher auch ein Zählwerk daran anbringen oder?

vielleicht kann mir ja noch jemand helfen?

gruß markus

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