Hallo liebe Experten und Expertinnen, ich habe im Rahmen eines Abschlussprojekts in der Schule die Aufgabe erhalten „Datenaustausch unter Wasser über Schall“ zu realisieren. Bei dem sehr interessanten Projekt sollen 2 unbewegliche Tauchkörper miteinander über kurze Distanz „kommunizieren“ können. Mein Ansatz lautet beide Objekte mit einem Minicontroller auszustatten und so eine binäre Datenübertragung zu realisieren. Die Datenübertragungsrate muss dabei keineswegs hoch sein, allein schon das Senden und Empfangen von 0 und 1 wäre ein Erfolg (evt. 1-Bite-Datenübertragung)! Als Schallsender und Empfänger hatte ich an einfache, entsprechend präparierte piezokeramische Schallwandler gedacht. Hier stellt sich allerdings die Frage nach der optimalen Resonanzfrequenz (Indifferenz-Probleme, Doppler-Effekt, Schallreflexion...) und notwendigen Versorgungsspannung? Vermutlich müssen dann noch Sender und Empfänger jeweils mit einem Verstärker versehen werden, um das Spannungssignal verwenden zu können. Hier wäre ich für Tipps und Erfahrungswerte wirklich sehr dankbar . Alternativ könnten hier auch entsprechende Ultraschall-Kapseln (ca. 40 kHz) oder Unterwasser-Lautsprecher zum Erfolg führen. Auch hier würden mir mögliche Erfahrungswerte und Expertentipps sehr weiterhelfen. Insgesamt benötigen beide Tauchkörper dann noch ein wasserdichtes Gehäuse, insgesamt wasserfeste Sender & Empfänger und eine richtig gewählte Spannungsquelle (abhängig von übrigen Bauteilen), aber das dürfte mich dann natürlich kaum noch vor ein Problem stellen. Also vielen Dank im Voraus für die Erfahrungswerte und Experten-Tipps. Natürlich auch wirklich für eure Mühe und Zeit ;-) Lieben Gruß Marcus
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Guck mal hier https://de.wikipedia.org/wiki/Akustische_Unterwassertelefonie Bei 40kHz hast du eine sehr kurze Reichweite. Im Bereich bis 3kHz kann Sprache auch über 1 km übertragen werden. War mal Sonargast vor XX Jahren.
In einem offenen See wirst du mit Schallreflexion wohl keine Probleme haben, anders als in einem Schwimmbad. Dopplereffekte dürften, solange sich da nichts oder wenig bewegt keine Probleme auftauchen, zumal es kein Problem sein sollte ob der Empfänger das Signal mit einer leicht veränderten Frequenz empfängt.
Rick M. schrieb: > Guck mal hier > https://de.wikipedia.org/wiki/Akustische_Unterwassertelefonie > > Bei 40kHz hast du eine sehr kurze Reichweite. > > Im Bereich bis 3kHz kann Sprache auch über 1 km übertragen werden. > War mal Sonargast vor XX Jahren. Danke! Es soll allerdings eine binäre Datenübertragung erfolgen, also nur 0 und 1 und keine Sprache an sich :-)
Hi, versuche es mal mit 40KHz Piezo Wandlern, und 40KHz Trägerfrequenz Amplituden moduliert in Verbindung mit einem gutem Verstärker und AM-Demulation. Ende der 70er habe ich mit Sprachübertragung als Hobby Taucher experimentiert. Eingesetzt habe ich damals 500KHz Bariumtitanat Schwinger aus der zerstörungsfreien Werkstoff Prüfung, die mir zur Verfügung standen. Als Verstärker habe ich auf 500KHz modifizierte AM ZF-Verstärker eingesetzt. Reichweiten von 20m bis 40m konnten in der engen Schallkeule erreicht werden. Getestet mit versenktem, Musik gespeisten in ca. 1m Tiefe versenktem Schallwandler in einem Baggerloch beim Tauchen. Gurß Ingo
Wenn es lediglich um eine Demonstration, z.B. in einem Aquarium, geht, würde ich mir jegliche Mühe um großartige Optimierung verkneifen. Mein Vorschlag (Beispiel) wäre: "Datenübertragung" per DTMF-Töne. Dafür gibts zwei Chips zu Cent-Beträgen, einen Sender und einen Empfänger. Von einem Sender im Aquarium führt ein Kabel zu einer Tastatur mit den Ziffern 0-9. Von einem Empfänger im Aquarium führt ein Kabel zu einer 7-Segment-Anzeige. Wenn es noch etwas spannend aussehen soll, hat der Empfänger im Aquarium ein transparentes Gehäuse und die Anzeige ist inside. Fertig ... (ein wenig Arduino- oder TTL/CMOS-Gedöns ringsrum habe ich jetzt nicht extra ewähnt)
Rick M. schrieb: > Bei 40kHz hast du eine sehr kurze Reichweite. Wieso das? Übliche Tiefenmesser mit Transducern im Schiffsrumpf messen locker mal 30m Tiefe, legen also 60m zurück. Der benutzte Frequenzbereich liegt bei den Dingern meistens zwischen 120-180kHz. Kommunikation sollte also bei entsprechenden Piezos recht einfach sein, wenn man sich ein Protokoll aussucht, das einigermassen robust ist. Also nicht einfach nur UART, sondern z.B. Manchester mit Prüfsumme, oder eines der üblichen Funkprotokolle. Auch ein umgestricktes IRMP und IRSND sollte funktionieren. Der einzige grössere Hardware Aufwand dürfte die Dichtigkeit der Transducer und ein selektiver Vorverstärker für den Empfang sein.
Marcus M. schrieb: > Danke! Es soll allerdings eine binäre Datenübertragung erfolgen, also > nur 0 und 1 und keine Sprache an sich :-) Dann brauchst Du doch nur Deinen US-Sender ein- und auszuschalten. Das geht auch ganz ohne Minicomputer (Ich dachte, die wären zu- sammen mit der PDP-11 vor ca. 40 Jahren ausgestorben).
Harald W. schrieb: > Das geht auch ganz ohne Minicomputer Eigentlich schon, aber selbs die Lehrer wissen heute nicht mehr wie man ohne µC eine LED zum blinken bringt. SCNR...
Frank E. schrieb: > Wenn es lediglich um eine Demonstration, z.B. in einem Aquarium, geht, > würde ich mir jegliche Mühe um großartige Optimierung verkneifen. Mein > Vorschlag (Beispiel) wäre: "Datenübertragung" per DTMF-Töne. Dafür gibts > zwei Chips zu Cent-Beträgen, einen Sender und einen Empfänger. > > Von einem Sender im Aquarium führt ein Kabel zu einer Tastatur mit den > Ziffern 0-9. > > Von einem Empfänger im Aquarium führt ein Kabel zu einer > 7-Segment-Anzeige. > > Wenn es noch etwas spannend aussehen soll, hat der Empfänger im Aquarium > ein transparentes Gehäuse und die Anzeige ist inside. Fertig ... > > (ein wenig Arduino- oder TTL/CMOS-Gedöns ringsrum habe ich jetzt nicht > extra ewähnt) Vielen Dank für die sehr interessante und vermutlich überschaubarere Umsetzungsidee! Dann müsste es doch eigentlich genauso umsetzbar sein, beide Tauchkörper sowohl als Sender und Empfänger(Kommunikation in beide Richtungen)zu gestalten ? Oder gibt es an dieser Stelle Hinweise was zu beachten ist ?
Ingo S. schrieb: > > versuche es mal mit 40KHz Piezo Wandlern, und 40KHz Trägerfrequenz > Amplituden moduliert in Verbindung mit einem gutem Verstärker und > AM-Demulation. > Danke für den Tipp! Was genau meinst du mit "Trägerfrequenz Amplituden moduliert in Verbindung mit einem guten Verstärker und AM-Demulation?
> Vielen Dank für die sehr interessante und vermutlich überschaubarere > Umsetzungsidee! Dann müsste es doch eigentlich genauso umsetzbar sein, > beide Tauchkörper sowohl als Sender und Empfänger(Kommunikation in beide > Richtungen)zu gestalten ? Oder gibt es an dieser Stelle Hinweise was zu > beachten ist ? Wenn du ohne Modulation enes Trägersignales arbeitest, also quasi direkt im "Baseband", dann sollte jeweils die sendenden Einheit ihr Mikrofon bzw. den Empfänger deaktivieren. Und Kommuniziert werden kann dann auch nur im Halbduplex, also wechselseitig - ähnlich wie mit einem Paar Sprechfunkgeräten ...
Bitte haut mich jetzt nicht als Spielverderber, aber... ...vorher vielleicht abklären, ob die eingesetzten Frequenzen und Energien irgendwie schädlich für anderes Zeugs sind. Insbesondere Meeressäuger. ;) Wäre uncool, wenn wegen deiner Masterthesis auf einmal ein Delfin strandet oder sein Gehör verliert. ^^
Lu R. schrieb: > Wäre uncool, wenn wegen deiner Masterthesis auf einmal ein Delfin > strandet oder sein Gehör verliert. ^^ Aus diesem Grund werden bei den Echoloten recht hohe Frequenzen benutzt, wie o.a. Selbst der alte Seafarer (das Ding mit rotierender LED) arbeitet mit etwa 140kHz. Marcus M. schrieb: > Was genau meinst du mit "Trägerfrequenz Amplituden > moduliert in Verbindung mit einem guten Verstärker und AM-Demulation? Du sendest Pakete aus 0 und 1 mit einer Trägerfrequenz, die z.B. die 1 repräsentieren. Das ganze nennt sich OOK (On-Off-Keying) und ist eine AM, die nur an oder aus ist. Der Empfänger ist selektiv auf der Trägerfrequenz und gibt dann wieder die Nullen und Einsen aus - ist ein Tondekoder.
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