Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Entfernung unter Wasser messen ~2m


von Andreas M. (burns)


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Hallo,

ich möchte gern meinen Poolroboter tunen. Leider bin ich bei den meisten 
Foren noch nicht fündig geworden. Der Robi soll mit Entfernungsmessern 
und einem Kompass ausgestattet werden. Meine erste Idee waren 
Ultraschallsensoren. Jedoch sind die meisten nur 
"spritzwassergeschützt". Jedoch müssen die Sensoren komplett wasserdicht 
sein das der Roboter nur unter Wasser wäre.

Das Herstellen eines Wasserdichten Geäuses wäre auch kein Problem.


Hat schon jemand Erfahrungen mit einem solchen Projekt und die 
notwendigen Sensoren?

Würden vielleicht auch andere Sensoren gehen (Laser mit Reflexion,...)?


Gesteuert soll das ganze von einem Atmeg8 auf 5V Basis.


Ich wäre über jeden Hinweis dankbar der weiter hilft.


Vielen Dank

von Ingo W. (uebrig) Benutzerseite


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Unabhängig von der Abdichtung der Sender/Empfänger, bitte nicht 
vergessen, das die Schallgeschwindigkeit im Wasser knapp 5-mal höher 
ist, als in der Luft.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Beispiele_f%C3%BCr_Schallgeschwindigkeiten_in_verschiedenen_Medien

von Wolfgang (Gast)


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Ingo W. schrieb:
> Unabhängig von der Abdichtung der Sender/Empfänger, bitte nicht
> vergessen, das die Schallgeschwindigkeit im Wasser knapp 5-mal höher
> ist, als in der Luft.
> 
https://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Beispiele_f%C3%BCr_Schallgeschwindigkeiten_in_verschiedenen_Medien

Die akkustische Impedanz ist ein mindestens genauso großes Problem.

Andreas M. schrieb:
> Meine erste Idee waren Ultraschallsensoren. Jedoch sind die meisten nur
> "spritzwassergeschützt".

Dann hast du die abertausende von Echoloten übersehen, die auf den 
Booten/Schiffen dieser Welt genau für Abstandsmessung unter Wasser 
eingesetzt werden.

von Andreas M. (burns)


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Hallo,
ein Echolot ist doch auch auf Basis von Ultraschall oder liege ich da 
falsch?
Bzw. will ich ja kein fertiges es soll nach Möglichkeit 5V als 
Ausgangssignal haben.

von Wolfgang (Gast)


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Andreas M. schrieb:
> ein Echolot ist doch auch auf Basis von Ultraschall oder liege ich da
> falsch?

Eben, und die Geber sind 100% wasserfest.

> Bzw. will ich ja kein fertiges es soll nach Möglichkeit 5V als
> Ausgangssignal haben.

Die älteren Komplettdinger geben meist NMEA0183 Daten aus, die neueren 
NMEA2000. Dein µC musst nur noch auf die seriellen Daten lauschen (evtl. 
über einen RS232-"TTL"-Wandler oder CAN-Treiber).

von HyperMario (Gast)


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Wasserdicht kannst du deine Schwinger machen indem du Sie in ein Ölbad 
tauchst, wird bei Kunststoffbooten manchmal auch gemacht. Spart das Loch 
im Rumpf.

Schwierig wird es mit dem Echo. Dein Signal wird aus allen Richtungen 
reflektiert, das ist schwer zu trennen.

Echolotschaltungen gibt es im Netz. Ein gekauftes Echolot wird 
vermutlich nicht funktionieren, eben wegen der Reflektionen.

2m im Schwimmbad würde ich optisch bevorzugen. So als Idee 2 
Laserpointer und eine Kamera im Winkel rotieren lassen und den Abstand 
zwischen den Lichtpunkten messen.

Einfacher wäre aber eine Boje an der Stange. Mit einem GPS Empfänger 
drin.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Was genau erhoffst du dir vom "tuning"? Was willst du verbessern?
Bei einem Bekannten habe ich mal so ein Teil in Aktion gesehen, 
funktionierte richtig gut.

von M.A. S. (mse2)


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HyperMario schrieb:
> Einfacher wäre aber eine Boje an der Stange. Mit einem GPS Empfänger
> drin.

Für 2m Distanzen? Glaub ich nicht.

von Harald W. (wilhelms)


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M.A. S. schrieb:

> Für 2m Distanzen? Glaub ich nicht.

Theoretisch müsste das gehen. Man müsste nur vor Beginn der Arbeit
eine Startposition einkalibrieren. Sozusagen DGPS für Arme bauen.

von Wolfgang (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Theoretisch müsste das gehen. Man müsste nur vor Beginn der Arbeit
> eine Startposition einkalibrieren. Sozusagen DGPS für Arme bauen.

Theoretisch gibt es irgendwo zwischen Satelliten und Erdboden eine 
Ionosphäre, die die Signallaufzeit laufend verändert. Wenn die Arbeit 
nur wenige Sekunden dauert, könnte es also klappen.

Sonst muss man alle paar Sekunden nachkalibrieren.

Die Luxusversion mit Phasenmessung ist dann RTK für eine Genauigkeitet 
im Bereich von einem Zentimeter.

von Andreas M. (burns)


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Hallo,

ich möchte den Roboter soweit verändern das er den Pool koordiniert 
abfährt und keine Ecken vergisst. wir gaben eine spezielle Treppe und da 
kommt unser Roboter nicht mit klar und reinigt verschiedene Bereiche 
schlecht.

Das Thema mit dem Laser und der Kamera klingt auch ganz interessant. 
Reicht den die Kamerageschwindigkeit aus um die Laufzeit sicher zu 
bestimmen. Ich denke?

Ich hatte ja auch schon an eine Reflexion von einem Laser gedacht. 
Leider fehlen mir die Erfahrungen wenn der Laser auf die Übergänge 
Luft->Scheibe->Wasser trifft. ob es da schon Reflexionen gibt.

von Wolfgang (Gast)


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Andreas M. schrieb:
> Leider fehlen mir die Erfahrungen wenn der Laser auf die Übergänge
> Luft->Scheibe->Wasser trifft. ob es da schon Reflexionen gibt.

Tut es
https://de.wikipedia.org/wiki/Fresnelsche_Formeln

von georg (Gast)


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Andreas M. schrieb:
> Würden vielleicht auch andere Sensoren gehen

Egal welche, du müsstest eine scharfen Richtstrahl rotieren lassen, dann 
erhältst du auf 360 Grad 4 Minima, die die Wände des Pools definieren. 
Leichter liesse sich vermutlich der Abstand zum Boden messen, nur ist 
der uninteressant wenn der Roboter auf dem Boden entlangkriecht.

Ich glaube nicht, dass das mit Ultraschall realisierbar ist, jedenfalls 
nicht so einfach. Ich habe testhalber US-Abstandssensoren aus China 
vermessen, die liefern ein halbwegs zuverlässiges Abstandssignal, wenn 
sie auf eine ausreichend grosse Fläche im Vordergrund gerichtet werden, 
sonst nicht. Also z.B. eine Kiste oder eine senkrecht zum Sensor 
stehende Platte. Mit einer Bowlingkugel wie von mir angedacht ist die 
Messung schon höchst unsicher.

Georg

von M. K. (sylaina)


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Andreas M. schrieb:
> Gesteuert soll das ganze von einem Atmeg8 auf 5V Basis.

Willst du wirklich einen Atmega8 einsetzen oder meinst du damit nur 
Atmega8-basiert (also sowas wie Atmega328P und Co)? Ich hab vor rund 10 
Jahren mit AVRs begonnen und hab damals schon gesagt bekommen, bloß 
keinen Atmega8 mehr einsetzen, der sei doch schon recht alt. Lieber was 
neueres einsetzen. Ich bin beim Atmega328P hängen geblieben.

von Tim  . (cpldcpu)


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von PittyJ (Gast)


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von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Na, ob denn einer der beiden hübschen Sensoren unter Wasser 
funktioniert? Ich glaube nicht.

von M.A. S. (mse2)


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H.Joachim S. schrieb:
> Na, ob denn einer der beiden hübschen Sensoren unter Wasser
> funktioniert? Ich glaube nicht.

Das käme auf den Versuch an. Auf jeden Fall hat man unter Wasser eine 
sehr viel höhere Dämpfung. Die Reichweite wäre also kleiner, allerdings 
ist in diesem Falle wohl auch nur eine kleine Reichweite gefragt.

Ausserdem ist die Lichtgeschwindigkeit in Wasser kleiner als in Luft, 
was aber kein prinzipielles Hinderniss sein sollte, man muss es halt 
berücksichtigen. Eigentlich könnte dies sogar ein Vorteil sein, da so 
eine höhere Auflösung möglich ist. (Im Gegensatz zur Anwendung von 
Ultraschall, da sich dieser unter Wasser schneller ausbreitet als in 
Luft.)

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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georg schrieb:
> Mit einer Bowlingkugel wie von mir angedacht ist die
> Messung schon höchst unsicher.

Eine blank polierte Kugel hat einen ausgesprochen kleinen 
Wirkungsquerschnitt für Rückstreuung, weil die Kugel als konvexer 
Spiegel den auftreffenden Schall ungerichtet im ganzen Raum verteilt.

Das grenzt an Stealth Techniken, die genau für den deinen Absichten 
entgegengesetzten Zweck angewendet werden.

von Wolfgang (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> Ausserdem ist die Lichtgeschwindigkeit in Wasser kleiner als in Luft,
> was aber kein prinzipielles Hinderniss sein sollte, man muss es halt
> berücksichtigen. Eigentlich könnte dies sogar ein Vorteil sein, da so
> eine höhere Auflösung möglich ist. (Im Gegensatz zur Anwendung von
> Ultraschall, da sich dieser unter Wasser schneller ausbreitet als in
> Luft.)

Das Licht unter Wasser ist immer noch einen Faktor 160000 schneller als 
der Schall.

von M.A. S. (mse2)


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Wolfgang schrieb:
> Das Licht unter Wasser ist immer noch einen Faktor 160000 schneller als
> der Schall.
Ohne nachzurechnen: ja sicher ist Licht auch in Wasser immer noch 
bedeutend schneller als Schall (um welchen Faktor auch immer).
Aber warum schreibst Du uns das?

: Bearbeitet durch User
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