Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche wasserdichte Ultraschallkapseln


von Jan T. (starfire2009)


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Hallo,

ich suche nach wasserdichten Ultraschall -Sender und -Epmfängerkapseln. 
Ich habe einen Morsecodegenerator mit einem Arduino nachgebaut, und 
möchte die Töne jetzt per Ultraschall unter Wasser übertragen. Dazu 
möchte ich im ersten Schritt die Mikrofonkapsel und den Buzzer durch 
Ultraschallsender und Empfänger austauschen.

Im zweiten Schritt möchte ich dann ein anderes "Übertragungsprotokoll" 
einsetzen. Das ganze soll später eine Hilfe für mich und meinen 
Tauchpartner sein, und muss deshalb in ein tauchfestes Gehäuse. Die 
Kapseln sollten eventuell außen an das Gehäuse, vielleicht versuche ich 
sie auch von innen zu betreiben. Aber ich glaube das 5 mm Plexiglas eher 
schlecht sind um Schall an das Wasser weiterzugeben.

Links zu meinen bisherigen Quellen die ich bisher umgesetzt habe:
Morsecode:
http://raronoff.wordpress.com/2010/12/16/morse-endecoder/

Unterwassergehäuse:
http://di-gruber.com/privat/manfred/mainfo.php?id_la=1&id_th=2&id_hu=2&id_te=5&id_on=9

Alter Beitrag hier aus dem Forum mit ähnlicher Thematik:
Beitrag "Wasserdichter Ultraschallsensor"

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


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Fischfinder?

MfG Klaus

von Jan T. (starfire2009)


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Nein, eine rudimentäre Möglichkeit unter Wasser zu chatten ;)

Ich bin Taucher, wir verständigen uns unter Wasser mit festgelegten 
Handzeichen. Das ist die schnellste und einfachste Art miteinander zu 
kommunizieren. Ich baue mir jetzt aber ein Gerät fürs Handgelenk, das es 
mir ermöglicht mit meinem Freund über ein paar Meter Entfernung 
Textnachrichten auszutauschen. Da man grundsätzlich sehr nah beim Buddy 
bleibt ist die Entfernung nicht so kritisch. Ich hoffe allerdings, so 
als Kollateralschaden vielleicht, ein paar Meter mehr zu schaffen. ;)

MFG Jan

: Bearbeitet durch User
von Käpselchen (Gast)


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>Alter Beitrag hier aus dem Forum mit ähnlicher Thematik:
>Beitrag "Wasserdichter Ultraschallsensor"
Und warum nicht die Kapseln von dort?

von Jan T. (starfire2009)


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Weil ich nicht weiss ob und bis zu welcher Tiefe die wasserdicht sind. 
Minimal 20 Meter sollten es sein, besser sogar bis zu 100 m. 10m = 1 bar 
zusätzlicher Druck.

Die Selbstbaugehäuse aus meinem Link haben schon 40 Meter überstanden, 
mein Prototyp sollte 20 Meter schaffen. Der einzige Schwachpunkt sind 
hier die US-Kapseln, die den Schalldruck ja irgendwie ans Wasser 
weitergeben sollen und deshalb am besten direk im Wasser wären?

von Georg G. (df2au)


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Jan Th schrieb:
> Kapseln sollten eventuell außen an das Gehäuse

Dann müssen sie nicht nur wasserdicht sondern _Druckwasser_dicht sein. 
Das wird dann etwas teurer.

Hier 
http://piceramic.de/anwendungen/piezo-sonartechnik-hydroakustik.html
findest du Infos. Und eine Mail oder ein Anruf kosten nichts.

Ansonsten ist das Problem recht alt. Im Netz solltest du viele 
Anregungen finden.

Beispiel:
http://www.aliexpress.com/item/Waterproof-distance-sensor-module-XNQ25-25AT-R-split-ultrasonic-sensor-probe-25MM-25KHZ/1636672596.html

: Bearbeitet durch User
von Jan T. (starfire2009)


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Ich suche erstmal mit deinen Anregungen weiter, und schreibe hier wieder 
rein wenn ich weitere Fragen habe.

Soweit danke erstmal :)

von Klaus (Gast)


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Jan Th schrieb:
> Nein, eine rudimentäre Möglichkeit unter Wasser zu chatten ;)

Sorry, zu kurz geantwortet. Ich meinte Fischfinder ausschlachten, die 
Kapseln verwenden

MfG Klaus

von Jan T. (starfire2009)


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Gestern Abend konnte ich nur noch deine Antwort lesen, response war 
nicht mehr möglich weil das Forum offline war. Die Fischfinder sind eine 
interessante Möglichkeit, habe da gestern schon ein paar gegoogelt. Ich 
bestelle mir heute mal einen billigen Fischfinder und die 
vorgeschlagenen Kapseln, und teste dann mit einem geliehenen Oszilloskop 
ob da was ankommt. Dann kann ich verschiedene Aufbauten testen.

Erstmal sehen ob einer meiner Bekannten noch ein altes Aquarium 
rumstehen hat :D

: Bearbeitet durch User
von Düsendieb (Gast)


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Hier im Forum gibt es schon eine Menge Überlegungen zu:

Datenübertragung per Ultraschall

Gib das mal oben bei Suchen ein

von Jan T. (starfire2009)


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Ja, die Beiträge kenne ich teilweise schon. Habe trotzdem noch ein paar 
interessante Anregungen gefunden. Die Forensuche funktioniert leider nur 
wenn man google-Skripte zulässt.

Ich warte jetzt erst einmal auf meine Teile und schaue was ich denen 
entlocken kann. Wenn Interesse besteht schreibe ich hier wieder rein wie 
es weiter geht (sobald was passiert).

von Possetitjel (Gast)


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Jan Th schrieb:

> Aber ich glaube das 5 mm Plexiglas eher schlecht sind
> um Schall an das Wasser weiterzugeben.

Warum sollte?

2mm Stahl wären vermutlich besser, aber 5mm Plexiglas
sollte auch wenig Probleme geben. - Von welcher Frequenz
reden wir?

Wichtig ist nur, dass keine Luft im Schallweg ist, denn das
ist wirklich schlecht; das dämpft wie Sau (Fehlanpassung).

von Ingo S. (ingo-s)


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Ende der 70er habe ich versucht UW Sprach Übertragung per Ultraschall zu 
machen. Im Endeffekt ist das Projekt an der fehlenden bzw. zu teuren 
Vollgesichtsmaske als grösstes Hinderniss gescheitert.

Da ich damals im Bereich zerstörungsfreie Werkstoffprüfung mit 
Ultraschall tätig war, hatte ich Zugriff auf 500kHz Barium Titanat 
Schwinger.

Der 500KHz Sender war amplituden Moduliert, FM geht nicht da die 
Schwinger nur in einem sehr kleinem Frequenzbereich betrieben werden 
können.

Beim Empfänger habe ich die einzelnen Verstärker Stufen wie bei einem 
AM-Radio mit ZF-Spulen aufgebaut.

Bei 500KHz und einem 20mm Schwinger ist der Schall stark gebündelt, 
dafür war eine Art "Richtfunk" Quer durch den Bagger See allerdings kein 
Problem.

Muss mal suchen evtl. finde ich noch Unterlagen.

Gruß Ingo

von Jan T. (starfire2009)


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@Ingo: Über weitere Infos würde ich mich echt freuen. Sprachübertragung 
für Gerätetaucher gibt es zu kaufen, auch entsprechende kabelgebundene 
Telefone. Mir geht es grade darum das keine Vollgesichtsmaske notwendig 
ist (wir nutzen solche Masken normalerweise nicht).

Deshalb per Tastatur kurze Texte. Es geht auch nur darum bei Bedarf 
individuelle kurze Nachrichten auszutauschen, und das ganze soll billig 
sein. Mir schwebt da eine Matrix aus Reedkontakten im inneren des 
Plexiglas als Tastatur vor, zu bedienen mit einem an einen Pen geklebten 
Magneten. Da müßte ich dann "nur" noch jeweils Zeile und Spalte 
abfragen. Aber ich schweife ab, so weit bin ich noch lange nicht ;) Wenn 
ich so weit kommen sollte, werde ich deshalb vom Uno auf ein größeres 
Modell wechseln.

Aber erst einmal 1. Schritt Datenübertragung. Inzwischen steht hier eine 
Plastikbox in der ich dann meinen Testaufbau versenken werde.

@Possetitjel: Bisher gehe ich von einem Wert um die 36-40 KHz aus, da 
meine bestellten Kapseln mit 40 KHz spezifiziert sind. Du meinst wenn 
ich die direkt von innen an das Gehäuse klebe, vibriert das Gehäuse in 
der Frequenz und fungiert als Membran? So das mein Nutzsignal noch als 
solches zu erkennen sein wird?

Edit: Es gibt übriegens inzwischen Systeme die man für diesen Zweck 
kaufen kann ("Minimodem"). Die erreichen ca. 1 Mbits. Ich denke das die 
Übertragungsrate klein gehalten wird, um Reflexionen aus dem Weg zu 
gehen. So das auf der Zeitachse gesehen ein möglichst großer Abstand 
zwischen den Datenpaketen einfach eine Überlagerung mit reflektierten 
Signalen verhindert. Hier sieht man einen Versuchsaufbau dazu, weitere 
Infos erhält man aber wegen dem finanziellen Hintergrund nicht (Modems 
für ein Tsunami-Frühwarnsystem glaube ich). 
https://www.youtube.com/watch?v=NBYX6_mBtTg

: Bearbeitet durch User
von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Hi Jan,
lass uns noch ein bisserl bei den Sensoren weilen:

- statt Reed-Kontakte gäbe es z.B. von Allegro A1xxx-Hall-Schalter im 
SOT23-Gehäuse
- alternativ könnte man über die Interpolation einer Matrix linearer 
Sensoren nachdenken

Grüße,
 Marcus

von Dieter F. (Gast)


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Na, das ist ja eine interessante Idee ...

Auf die Idee, mit meinem Buddy zu chatten bin ich noch nie gekommen - 
mir reichen die Handzeichen eigentlich aus. Aber ein "Aufmerksam 
machen"-Gerätchen am Handgelenk (z.B. ein kleiner Vibrationsmotor, der 
über Ultraschall aktiviert wird) - das hätte schon was (mein Buddy ist 
nicht besonders aufmerksam ... :-().

Ich habe noch ein Echolot-Sender-Empfänger Teil aus einem Boot. Das Teil 
ist komplett vergossen - aber leider viel zu groß, etwa wie ein 
Eishockey-Puck mit Stiel. Spreche es an, weil das Teil im Boot 
angebracht wurde und durch die Bootshaut hindurch gesendet und empfangen 
hat. War in ein zylindrisches, mit Öl gefülltes Rohr (an die Bordwand im 
Boden geklebt) eingehängt.

Grüße
Dieter

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Hi Dieter - aua, das geht aber sicher ganz gewaltig auf die Öhrchen, 
oder?

Mal ernst: Wir haben in der Anwendung zwar einen Medienübergang vom 
Wasser zum trockenen(?) Hörgang, aber habt Ihr Erfahrungen, wieviel 
Schalldruck am Trommelfell ankommt?
Ich selber bin nach einem Knalltrauma sehr empfindlich und höre z.B. bei 
Ultraschall-Entfernungsmessern zumindest die Hüllkurven, obwohl ich 
außerhalb des direkten Signalweges stehe. Das wird sehr schnell 
unangenehm bis schmerzhaft, nächste Stufe ist Übelkeit.

Grüße, Marcus

von Dieter F. (Gast)


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Marcus H. schrieb:
> aua, das geht aber sicher ganz gewaltig auf die Öhrchen,
> oder

? Wieso ?

Keine Ahnung wieviel Schalldruck ankommen wird, da ja ein geeignter 
Sender/Empfänger noch nicht gefunden ist. Ich habe nur das Beispiel des 
Echolots gebracht, da dort - durch die Bordwand hindurch - aus dem 
Trockenen ins Wasser und zurück gesendet/empfangen wird.

Ich persönlich finde halt die "Klicker-Röhrchen" oder "Flaschen-Pinger" 
unter Wasser eher nervig. Werde daher bei Gelegenheit mal über einen 
"Buddy-Vibrations-Aufmerksam-Macher" nachdenken. Optische Lösungen (z.B. 
IR-Übertragung) scheiden aus meiner Sicht aus. Ggf. ist ja auch eine 
Funk-Lösung (bis 10 oder 15 Meter geht vielleicht noch) mit 
RFM12-Modulen o.ä. möglich. Ich weiß, dass Reichweiten unter Wasser nur 
mit Lang- oder Längstwellen-Sendern erzielbar sind - aber wenn ein Buddy 
weiter wie 10-15 m entfernt ist, ist es kein Buddy mehr :-( Für mich 
würde also eine geringe Reichweite mit z.B. einem modulierten (zur 
Sicherheit) "Ping" ausreichen.

Gruß
Dieter

von STK500-Besitzer (Gast)


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Dieter Frohnapfel schrieb:
> Spreche es an, weil das Teil im Boot
> angebracht wurde und durch die Bootshaut hindurch gesendet und empfangen
> hat. War in ein zylindrisches, mit Öl gefülltes Rohr (an die Bordwand im
> Boden geklebt) eingehängt.

Dieter Frohnapfel schrieb:
> durch die Bordwand hindurch - aus dem
> Trockenen ins Wasser und zurück gesendet/empfangen wird.

Wie jetzt? Der Schwinger "hing in der Luft"?
Wenn ein Echolot in Luft betrieben wird, kommt gar nichst im Wasser an, 
da an der Grenzschicht eine Refelxion auftritt.
Wenn der Schwinger sein Signal aber über Öl ins Wasser einkoppelt, dann 
ist das schon was anderes. Die Bootshülle sollte in dem Fall als 
akustisch-transparent gelten mit geringer Dämpfung.

von Jan T. (starfire2009)


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@Marcus: 1. Musste mich erstmal einlesen was ein Hallsensor ist. Die 
werden auch teilweise in speziellen Tastaturen verwendet, scheinen also 
dafür geeignet zu sein. Welche Vorteile haben sie denn gegenüber einem 
einfach Reedkontakt? (Hier einer der Links die ich dazu gefunden habe 
http://de.wikipedia.org/wiki/Hallsensor)
2. Interpolation mehrerer digitaler Sensoren? Du meinst also NICHT 
"einfach" meherer Wiederstände "in Reihe" zu schalten, und dannn die 
Änderung des gesamten Wiederstands auszuwerten? Das hat hier im Forum 
mal jemand versucht und hat wohl begrenzt funktioniert. Dazu müßte ich 
a) entsprechend viele unterschiedliche Wiederstände finden, die b) einen 
ausreichend großen "Abstand" zueinander haben, und das ganze müßte dann 
c) noch zum Beispiel im Bereich 1 - 5 Volt liegen. Der AD-Wandler im 
Arduino hat zwar glaube ich eine Auflösung von 1024 Schritten, aber das 
könnte real trotzdem knifflig werden?

@Dieter: Ja, die Idee könnte funktionieren. Ein druckdichtes Gehäuse an 
dessen Innenwand ein dichtes, mit Öl gefülltes Röhrchen geklebt ist, in 
dem wiederum eine "normale" wasserdichte US-Kapsel angebracht ist. 
Vorteil das Teil wäre vor dem Außendruck geschützt. Ich werde das 
ausprobieren.

@Marcus 2. Thema: Ich werde den Schalldruck nicht so hoch ansetzen. Wir 
sprechen über ein paar Meter, und als Taucher bin ich sehr drauf bedacht 
dem Gewässer in dem ich tauche keinen Schaden zuzufügen. Ich werde also 
auf keinen Fall ein System bauen bei dem Delphine oder Wale einen 
Hörsturz bekommen. Hören werden sie es wohl, aber nicht "laut". Wir 
sprechen hier nicht über Hochleistungssonare und so ;)

OT: Ob die Wisschenschaftler wohl daran denken wie cool es wäre, wenn 
man einen Weg finden würde per Software ein für Menschen verständliches 
3d-Bild daraus zu machen? Oder eine Stufe weiter, einfache Formen 
ungefähr so ausgeben als Schall. Das wäre eine mögliche echte Grundlage 
der Kommunikation :D 
http://grenzwissenschaft-aktuell.blogspot.de/2011/11/forscher-gelingt-erstmals-direkte-und.html

von Possetitjel (Gast)


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Jan Th schrieb:

> Bisher gehe ich von einem Wert um die 36-40 KHz aus, da
> meine bestellten Kapseln mit 40 KHz spezifiziert sind.

Ah, gut. 40kHz ist ziemlich niedrig; das gibt sicher noch
keine Probleme. Generell steigt die Dämpfung mit steigender
Frequenz, aber im kHz-Bereich ist das noch nicht tragisch.

> Du meinst wenn ich die direkt von innen an das Gehäuse
> klebe, vibriert das Gehäuse in der Frequenz und fungiert
> als Membran? So das mein Nutzsignal noch als solches zu
> erkennen sein wird?

Ja - man müsste dazu aber wissen, wie die Kapseln innerlich
aufgebaut sind. Zwischen dem eigentlichen Wandler (dem
Transducer) und Deinem Gehäuse darf nämlich keine Luft im
Schallweg sein. Wenn Deine US-Kapsel den Schall in Luft
abstrahlt, nützt es nix, die gesamte Kapsel irgendwo
anzukleben - man müsste dann den Transducer herausbauen
(oder den Luftraum mit irgendwas füllen: Öl, Wasser,...)

Dieter hat im Prinzip genau dasselbe Verfahren mit seinem
Echolot beschrieben.

von Dieter F. (Gast)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Wie jetzt? Der Schwinger "hing in der Luft"?

Nein - habe ich ja geschrieben (in einem Öl-gefüllten Zylinder hängend). 
Mit dem Trockenen meinte ich das Boot, welches im inneren (hoffentlich) 
trocken ist.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Im "Funkamataur" ist diesen Monat so etwas veröffenlicht worden mit DTMF 
und bei tieferen `Frequenzen dort sind auch Selbstbauhinweise für 
kostengünstige Körperschallwandler gegeben worden.

bei Bedarf  PN

von Jan T. (starfire2009)


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Winfried das Angebot ist angenommen :D Immer her damit, alle Links die 
ich zum Thema Selbstbau Hydrophon gefunden habe sind uralt und offline. 
Körperschall geht auch in eine gute Richtung.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Hi Jan,
die digitalen Hallsensoren sind wohl etwas kompakter als Reed-Kontakte, 
und haben ein gut definiertes Ansprechverhalten.

Für Analalogauswertung müsste man passende Sensoren rauszusuchen, die 
Idee war aber tatsächlich ggf. mehrere Sensoren unter der Tastenfläche 
zu verteilen. Danach kalibrierst Du einzelne Positionen ("Tasten") in. 
Die ganze Sache ist natürlich nicht-linear und Stift-Winkel-abhängig.

Vielleicht ist ein einzelner 3-Achs-Kompasssensor schon geeignet, z.B. 
https://www.sparkfun.com/products/10530 HMC5883L. Liegt an Deinem 
Magnetstift und der gewünschten Tastaturgröße.

Grüße,
 Marcus

P.S.: Danke, dass Ihr mit dem Schallpegel unterhalb vom "Dynamitfischen" 
bleiben wollt. Hatte mir schon Sorgen gemacht. :D

von Jan T. (starfire2009)


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Ich kann mich erst heute Abend wieder mit dem Thema befassen, schaue mir 
deine Anregung aber auf jeden Fall an und frage evtl. noch mal nach.

Die Reedkontakte die ich zu hause habe sind 1/4 so "groß" wie meine 
normalen Notebooktasten, und ich hatte mir extra die printvariante zum 
aufstecken auf das breadboard geholt. Die sind wohl auch in extrem klein 
und in smd-bauweise zu bekommen.

Tastatur hatte ich mir so gedacht: Ein "Gitter" aus Plexiglas auf dem 
Gehäuse das die einzelnen Tasten voneinander trennt, die Reedschalter im 
Gehäuse passend darunter gesetzt. Mit der Hoffnung das der benachbarte 
Schalter durch den Magneten nicht ausgelöst wird (evtl. die Gitterstäbe 
etwas dicker machen). Ich habe als Magnet einen "Stab"-Neodymmagneten 
mit 3 mm Durchmesser, den wollte ich einfach erstmal an einen Stab oder 
einen alten Kugelschreiber kleben.

von Jan T. (starfire2009)


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Das mit der Tastatur wird ein größerer Aufwand. 26 Zeichen Alphabet, 
drei Zeichen mindestes Zusatz (Leertaste, Senden und löschen). Also 6x5 
Matrix ohne Nummern (Nummern bleiben erst einmal außen vor). Da braucht 
man alleine wegen der Pins einen eigenen Controller. Oder ich steige 
dann in der nächsten Phase auf einen Mega um, der hat alleine schon 54 
digitale Eingänge.

Ich benötige schliesslich noch 16 digitale Pins für ein Display, und 
noch mindestens 8 Pins für die US-Kapseln....

von Possetitjel (Gast)


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Winfried J. schrieb:

> Im "Funkamataur" ist diesen Monat so etwas veröffenlicht
> worden

Was ist "diesen Monat"? Im August-Heft ist, soweit ich
gesehen habe, nix drin. Meinst Du das September-Heft?

von Amateur (Gast)


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Soweit mir bekannt, gibt es auch für den "Freizeitkapitän" mittlerweile 
Echolotsysteme.

Egal ob das was taugt oder nicht, der Schreihals muss wasserdicht sein.

Da die Kähne sehr unterschiedlich konstruiert sind, muss es auch eine 
Vielzahl an Wandlernkonstruktionen geben.

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