Forum: HF, Funk und Felder µC-Funk-Problem


von christian s. (soulcatcher)


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Liebe Mitstreiter,

ich habe bei folgendem Problem nicht nur dieses Forum mehrmals 
durchgelesen und bin nicht fündig geworden ... vielleicht findet sich 
wer, der helfen kann.

Zum Problem:
Ich baue gerade ein ferngesteuertes, semi-autonomes U-Boot, habe Ahnung 
vom Bau, als auch von µCs. Einziges Problem: ich habe keine Ahnung vom 
Funk.

Am Papier sind große Teile schon fertig, wenn ich nicht Funken kann 
bringt die Realisierung nicht wirklich etwas.

Die Daten, die ich übertrage, sind komplex genug um sie digital zu 
übertragen (die nackten Daten sind 6 Byte hin & 6 Byte retour).

soll heißen, ich brauche ~200 bit/s um jede halbe Sekunde ein Signal zu 
senden/empfangen.

Die Tiefe die das boot erreichen soll, hindert mich, ein 
höher-frequentes Funk-Modul zu nehmen. Ich will ja doch mehrere Meter 
tief tauchen.

Deswegen habe ich mir Gedanken gemacht, analogen 27MHz-Funk zu 
digitalisieren. Ultraschall, Infraschall, Infrarot,... fallen zwecks 
Sichtbehinderung, Störgeräuschen von Motorbooten, ev. Irritierung von 
Tieren aus (auch wenn sich in unseren Breitengraden in Binnengewässern 
keine Wahle aufhalten)

Ich will das Rad nicht neu erfinden, hat vielleicht jemand von euch eine 
schematische Idee zur Realisierung, die zumindest theoretisch zum Erfolg 
führen könnte?

Ich bin kurz davor, ein mit der Träger-Frequenz kalibriertes PWM-Signal 
auf die Reise zu schicken ... bzw. den Sender ein- und auszuschalten ...

vielen Dank fürs Vordenken, vielleicht steh ich nur auf der Leitung ...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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christian schragner schrieb:
> Ich will das Rad nicht neu erfinden, hat vielleicht jemand von euch eine
> schematische Idee zur Realisierung, die zumindest theoretisch zum Erfolg
> führen könnte?

http://de.wikipedia.org/wiki/L%C3%A4ngstwellensender_Grimeton

Mit 27 MHz unter Wasser wirst du nicht viel Glück haben.

Die benutzten (viel zu) kurzen Antennen schränken ja bei 27 MHz die
Reichweite üblicher Modellfunkanlagen schon so heftig ein; meist ist
nach weniger als 100 m Schluss mit lustig.

Wenn du jetzt auch noch ein elektrisch halbwegs leitendes Medium um
eine der beiden Antennen einbringst, dann dürfte schon nach wenigen
10 cm nicht mehr viel zu holen sein.

Je niedriger die Frequenz, um so besser die Durchdringung durch Wasser,
aber um so größer die Antennen (siehe Grimeton ;-).

Aber mir ist so, als wäre das schon mal vor Jahren hier diskutiert
worden.

von Peter (Gast)


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Tja Unterwasser funkt man mit 30 bis 300kHz, ehemals waren 
UBoot-Frequenzen auch im 30 bis 300Hz (!!!) Bereich angesiedelt. Das 
Funktioniert bis ca. 300m dann ist Ende. Da hast du allerdings kaum eine 
Chance legal was zu machen.

von TAFKASOH (Gast)


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Noe, unter 9 kHz ist zuteilungsfrei.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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TAFKASOH schrieb:
> Noe, unter 9 kHz ist zuteilungsfrei.

Trotzdem wirst du es praktisch kaum schaffen, da eine EM-Welle
abheben zu lassen.  Sieh' doch Grimeton an, welch gigantischen
Aufwand man für die doppelte Frequenz getrieben hat, und vermutlich
ist der Antennenwirkungsgrad trotzdem unterirdirsch schlecht.

Wenn es keine EM-Welle sein soll, sondern eine rein induktive
Kopplung, dann geht das auch ganz legal:

http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Allgemeinzuteilungen/InduktiveFunkanwendungen_Vfg42010_Id280410pdf.pdf?__blob=publicationFile&v=4

Reicht eben nur nicht sehr weit.  Man müsste dann eine Spule um den
ganzen Teich legen. ;-)

: Bearbeitet durch Moderator
von isi (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Wenn du jetzt auch noch ein elektrisch halbwegs leitendes Medium um
> eine der beiden Antennen einbringst, dann dürfte schon nach wenigen
> 10 cm nicht mehr viel zu holen sein.

Ich kenne das Problem. Eine GoPro Hero mittels Smartphone zu steuern ist 
eine prima Sache. Nur halte Sie mal ins Wasser um Fische zu filmen: 
Sobald sie komplett mit Wasser bedeckt ist, ist augenblicklich Schluss 
mit der Smartphone-Kommunikation.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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isi schrieb:
> Sobald sie komplett mit Wasser bedeckt ist, ist augenblicklich Schluss
> mit der Smartphone-Kommunikation.

Wobei die Frequenz da natürlich mehr als eine Größenordnung höher
ist, folglich die Eindringtiefe mehr als eine Größenordnung geringer.

von meckerziege (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> isi schrieb:
>> Sobald sie komplett mit Wasser bedeckt ist, ist augenblicklich Schluss
>> mit der Smartphone-Kommunikation.
>
> Wobei die Frequenz da natürlich mehr als eine Größenordnung höher
> ist, folglich die Eindringtiefe mehr als eine Größenordnung geringer.

Eindringtiefe ist aber proportional zu 1/sqrt(f)

[/klugscheiß]



christian schragner schrieb:
> Ultraschall, Infraschall, Infrarot,... fallen zwecks
> Sichtbehinderung, Störgeräuschen von Motorbooten, ev. Irritierung von
> Tieren aus (auch wenn sich in unseren Breitengraden in Binnengewässern
> keine Wahle aufhalten)

Du solltest nicht alle Lösungen sofort ausschließen und dich dann drüber 
aufregen, dass Funk nicht funktioniert.
Wenn du ein Miniuboot hast, welches über einige Meter(?) gehen soll, 
dann brauchst du auch nicht ganz so extreme Leistungen (und hast auch 
nicht die extremen Folgen) wie bei "großen" Ubooten.
Die Sache mit dem Schall könntest du dir nochmal überlegen.

von christian s. (soulcatcher)


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lt. erfahrungsberichten von anderen modell-uboot-bauern ist das 11m-band 
ein guter kompromiss. lese mich seit einem halben jahr in den bereich 
modellbau-uboot ein

*) reichweite in süsswasser 3 bis 11m bei entsprechend niedrieger 
bandbreite
*) antenne im wasser bei rund 70cm länge, überwasser dementsprechend 
länger

ja, klar, je tiefer die frequenz, desto weniger daten, desto höher die 
tauchtiefe, je länger die antenne ...

und eine schlepp-antenne von hundert metern kommt nicht in frage ;)

wenn ich also rein theoretisch feldversuche starte (27mhz, 4W 
sendeleistung, antennenlänge 70cm ...) muss ich schauen wie tief ich 
wirklich komme. das problem mit dem digitalfunk besteht immer noch.

habe mich gerade an die schulzeit zurückerinnert, habe defakto eine 
eingebung gehabt. lege ich richtig in der annahme, dass digitalfunk in 
etwa so funktionieren könnte? [bild]

wechselnde flanke = 1, gleiche flanke = 0, 2x wechselnde zum 
initialisieren und aufwachen?

von S. M. (lichtmensch)


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Nur so als wurst für zwischendurch. Nimm ein dünnes Antennekabel welches 
bis zur Wasseroberfläche reicht oben einen Schwimmkörper dran. Dann 
brauchyst du zumindest nicht durch wasser funken.

von kopfkratzer (Gast)


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kopfkratz
Was heißt "semi-autonom" ?
Wie tief soll das Boot tauchen können ?
Gibt es eine Sichtverbindung bzw. wäre Ultraschall eine Alternative ?
Kabel ist bei aktuellen ferngesteuerten Tiefseegefährten das übliche.
Optional könntest Du da ja "semi-autonom" dafür sorgen das das Boot bei 
"Problemen" bzw. regelmäßig auf Sehrohrtiefe geht und statt Sehrohr halt 
die Antenne aus dem Wasser ragt.
Nochneglaskugelbestell

von christian s. (soulcatcher)


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semi-autonom in diesem sinne: mit genügend logik, dass das uboot auch 
bei verlust des funk-kontakts aufgrund der sensor-daten auftaucht und in 
weiterer folge auch zurückfährt (entweder per gps oder fahrtenspeicher + 
kompass). auch: fahrt bzw. abtrieb bei hinderniss automatisch stoppen 
(sonar)

Sven M... schrieb:
> Nur so als wurst für zwischendurch. Nimm ein dünnes Antennekabel
> welches
> bis zur Wasseroberfläche reicht oben einen Schwimmkörper dran. Dann
> brauchyst du zumindest nicht durch wasser funken.

ja, hab ich mir auch schon überlegt, aber eine ständig presente funkboje 
kommt meinem ideal eines u-boots nicht sehr nahe ;)

meckerziege schrieb:
> Du solltest nicht alle Lösungen sofort ausschließen und dich dann drüber
> aufregen, dass Funk nicht funktioniert.
> Wenn du ein Miniuboot hast, welches über einige Meter(?) gehen soll,
> dann brauchst du auch nicht ganz so extreme Leistungen (und hast auch
> nicht die extremen Folgen) wie bei "großen" Ubooten.
> Die Sache mit dem Schall könntest du dir nochmal überlegen.

ja, deswegen funk als geringstes übel. schall wäre bezüglich reichweite 
ideal aaber: störgeräusche von motorbooten, die leichte reflexion des 
schalls + die "richtfunk-charakteristik" von lautsprechern sprechen 
dagegen.

es würde reichen, wenn der funk-kontakt ca. 4m unter wasser noch 
vorhanden ist. somit ist ein fahrspass im hallenbad etc. gewährleistet.

notfalls habe ich mir auch überlegt, eine zweite "not-frequenz"  für 
vordefinierte befehle einzuplanen (tauchtanks leeren, ...) - aber für 
die notsituationen sind routinen eingeplant & durchdacht & teilweise 
schon geschrieben.

von christian s. (soulcatcher)


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... ich will nur ein ständiges auf- und abtauchen verhindern, nur weil 
ich den digitalfunk nicht im sinne des erfinders umgesetzt habe ...

insofern ist ein funk-verlust halb so tragisch, selbst wenn die batterie 
leer ist, sich neben den tauchtanks auch der korpus mit wasser füllt & 
den µC ersäuft und sich das ganze in algen verhängt ist für ein 
not-auftauchen gesorgt.

über totman-schalter mit separater batterie:
klappe öffnet sich -> el. ventil öffnet sich -> co-patrone lässt gas in 
luftkörper aufblasen -> genug auftrieb

von Funker (Gast)


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isi schrieb:
> Ich kenne das Problem. Eine GoPro Hero mittels Smartphone zu steuern ist
> eine prima Sache. Nur halte Sie mal ins Wasser um Fische zu filmen:
> Sobald sie komplett mit Wasser bedeckt ist, ist augenblicklich Schluss
> mit der Smartphone-Kommunikation.

Dann überleg mal, warum.
Von den Funkwellen bewegt sich nur die Bodenwelle an der Grenzfläche 
Wasser-Luft. Hast du schon mal ein Smartphone mit Ground-Plane-Antenne 
(mit Erdnetz) gesehen? Zusätzlich ist natürlich auf Grund der geringen 
Wellenlänge die Eintauchtiefe einer Bodenwelle in ein leitendes Medium 
bei diesen Frequenzen nur gering, i.e. Frequenzen von mehreren 100MHz 
sind ausgesprochen ungeeignet, um ein paar Meter tief ins Wasser zu 
übertragen.

von Wolfgang (Gast)


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Sven M... schrieb:
> Nur so als wurst für zwischendurch. Nimm ein dünnes Antennekabel welches
> bis zur Wasseroberfläche reicht oben einen Schwimmkörper dran. Dann
> brauchyst du zumindest nicht durch wasser funken.

Dann rechne dir mal den Schleppwiderstand für so ein Kabel aus. Das 
macht keinen Spaß.

Die Eindringtiefe von EM-Wellen läßt sich zum Glück ausrechnen (Gl. 
2.50)
http://keydel.pixelplaat.de/uploads/File/muenchen_06/Elektromagnetische_Wellen.pdf

von Dip (Gast)


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Möglicherweise kannst du die Kommunikation über Infrarot abwickeln.

Oder die Antenne aus dem Wasser schauen lassen (ähnlich wie eine 
Haifischflosse).

von Wolfgang (Gast)


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Dip schrieb:
> Möglicherweise kannst du die Kommunikation über Infrarot abwickeln.

Infrarot im Wasser?

Guck dir mal die Transmissionskurve an.
http://th.physik.uni-frankfurt.de/~scherer/Blogging/ColourWater/absorption.png

Wenn dann eher eine blau-grüne Lichtquelle um 500nm (je nach 
Wasserinhaltsstoffen wie Algen, Gelbstoff, ...)

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