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Thema: Ultraschall in der Tube (engl.)

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ultraschall in der Tube (engl.)

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    Der neue SRF02 Ultraschallsensor, arbeit mit nur einem Schallwandler und macht so z.B. diese Anwendung möglich:

    Ich habe grad mal den Schall des SRF02 durch einen Gartenschlauch geschickt. Das Stück hat eine Länge von 163cm, die der Ultraschallsensor sehr genau misst. Und das auch bei aufgerolltem Schlauch !

    Wenn man den Schlauch nun drückt, reagiert der Sensor ziemlich schnell und zeigt die Entfernung bis zur Druckstelle an.

    Mit einem weicheren Schlauch kann man einen schönen dicken Bumper um einen runden Bot legen, der auch noch die Position des Zusammenstoßes respektive der Berührung anzeigt. Wenn man den Biegeradius nicht unterschreitet, kann man so auch eine ganze Fläche berührungsempfindlich gestalten, wobei man die Position der Berührung erhält.

    Natürlich kann man so auch den Füllstand einer Flüssigkeit messen..

    etc.

    Sigo


    Hier noch 3 Fotos:

    1. Sensor misst die Schlauchlänge (Am Ende ist eine Gardena-Kupplung aber ohne Kupplung wird das Ende auch erkannt)



    2. Sensor misst die Entfernung bis zur Druckstelle, die nicht einmal besonders fest sein muss. Der Schlauch muss längst nicht zugedrückt werden.


    3. Kleinster Biegeradius: ca. 7,5cm (innen). Hierbei wird der Messwert etwas größer. Was ja auch Sinn macht (Schlauch dehnt sich außen.

    [/img]

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Morgen werd ich mal die Schlauchtrommel anschließen und testen, wie weit der Sensor in einem langen Schlauch reicht.

  3. #3
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    Toll was alles geht.
    Interessant ist dabei sicher auch, in welchen kleinsten Schlauchdurchmesser sich das Signal einkoppeln läßt. Im Bereich der Kupplungsstelle wird man ja noch eine Nah-Unterdückung haben.
    Manfred

  4. #4
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    Sigo,

    tolle Entdeckung: Der Schallwellenleiter! Dasselbe, was man sonst nur von Zentimeterwellen kennt. Der Schlauchdurchmesser muss ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge sein, so dass an der Schlauch-Innenwand immer nur der Druckbauch der Welle ansteht und ein Geschwindigkeitsknoten. Durch das Kneifen des Schlauches störst Du diese Bedingung und erzeugst damit eine Reflektion. Resonanzeffekte müssten übrigens auch zu erzeugen sein.

    Ich habe Deine Methode im Thread

    Forum » Sensoren » Rechnungsaufgabe (nur ein kleiner)

    schon wärmstens empfohlen. Der grosse Vorteil bei Wasserstandsmessungen in geschlossenen Behältern besteht im Ausschluss störender Reflektionen von Behälterwänden, Einbauten usw.

    Ciao,

    mare_crisium

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    @Manf und Mare..

    Ich habe jetzt mal verschiedene Durchmesser probiert:

    Innendurchmesser:
    3mm Schlauch: geht nicht
    4mm Alurohr: geht
    6mm Alurohr: geht
    8mm Alurohr: geht
    9mm Schlauch: geht nicht, evtl. innen zu verschmutzt oder eben nicht n * lambda/4.
    12mm Gartenschlauch: geht super
    18mm Kunststoffrohr: geht nicht

    So, das wars was ich an Material gefunden habe. Evtl. hole ich gelegentlich nochmal ein Stück Schlauch in 4 und / oder 8mm. aus dem Baumarkt.

    Sigo

  6. #6
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    @Sigo,

    ein Vorschlag: Du schickst den US in eine längere, um eine Walze gewickelte Schlauchstrecke und empfängst ihn mit einem separaten Empfänger am anderen Ende. Die Phasendifferenz zwischen gesendetem und empfangenen Signal müsste sich ändern, wenn die Walze sich dreht: Der US-Gyro!

    mare_crisium

  7. #7
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    Mare-crisium

    das US-Gyro ist natürlich auch ein netter Gedanke.
    Aber da sind Halbleiter doch handlicher

    Der Grundgedanke war einfach bei den Überlegungen für eine Stoßstange für meinen Omnibot aufgeommen. Ziel: Ich wollte auch wissen, wo der Kontakt stattfand.

    Ist nicht wirklich nötig. Da ich das auch berührungsfrei machen möchte.
    Aber der Ring-O soll eh eine modulare Experimentierplattform sein. Warum also nicht auch ein US-Tube Modul.

    Sigo

  8. #8
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    Zitat Zitat von mare_crisium
    tolle Entdeckung: Der Schallwellenleiter! Dasselbe, was man sonst nur von Zentimeterwellen kennt. Der Schlauchdurchmesser muss ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge sein, so dass an der Schlauch-Innenwand immer nur der Druckbauch der Welle ansteht und ein Geschwindigkeitsknoten. Durch das Kneifen des Schlauches störst Du diese Bedingung und erzeugst damit eine Reflektion. Resonanzeffekte müssten übrigens auch zu erzeugen sein.

    ein Vorschlag: Du schickst den US in eine längere, um eine Walze gewickelte Schlauchstrecke und empfängst ihn mit einem separaten Empfänger am anderen Ende. Die Phasendifferenz zwischen gesendetem und empfangenen Signal müsste sich ändern, wenn die Walze sich dreht: Der US-Gyro!
    Das sind interessante Betrachtungen, nur so ganz identisch ist das Verhalten von elektromagnetischen Wellen und Schallwellen nicht, wobei ja TEM Wellen ab einer minimalen Breite des Wellenleiters ausbreitungsfähig sind.

    Hast Du sonst noch Hinweise auf die Ausbreitung von Schallwellen im Rohr in Abhängigkeit von Durchmesser und Wellenlänge?, als Längswellen brauchen sie eigentlich keine Randbedingung die in Querrichtung von der Wellenlänge abhängt.

    Wie ist das mit der Schallgeschwindigkeit im gleichförmig bewegten System? Eine Drehrate wird nur zu messen sein, wenn der Schlauch sich dreht und die enthalte Luft die Drehung nicht mitmacht.

    Insgesamt ist es sicher interessant.
    Manfred

  9. #9
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    Wie ist das mit der Schallgeschwindigkeit im gleichförmig bewegten System? Eine Drehrate wird nur zu messen sein, wenn der Schlauch sich dreht und die enthalte Luft die Drehung nicht mitmacht.
    Wenn man den Schlauch weglässt, wird der US-Gyro auch handlicher

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    @manf,
    zugegeben, das mit dem Gyro war eher ein "shot in the dark", weil die Analogie mit dem Laserkreisel zu verlockend war. Ich werde mir die Grundlagen nochmal angucken und mich wieder melden. - Die Wellenleiteranalogie ist hier anwendbar: Auch bei einer longitudinalen Welle muss sich in einem von festen Wänden begrenzten Raum eine bevorzugte Eigenschwingungsmode einstellen. Alle Moden, die entlang der Wand eine von Null verschiedene Geschwindigkeitskomponente haben, werden durch Reibung bedämpft und verlieren mit zunehmender Länge des Schlauches an Intensität.

    @recycle,
    nee, wenn das Prinzip des Laserkreisels sich auf Schall übertragen lässt, dann wächst die Empfindlichkeit des Verfahrens mit der Länge der Messstrecke. Durch den Schlauch wird dafür gesorgt, dass der Schall diese Strecke ohne allzu grosse Dämpfung durchläuft.

    @sigo,
    ja, die integrierten Gyros sind viel praktischer, weil sie kleiner sind und weniger Peripherie brauchen. Aber es interessiert mich, ob das Prinzip auch mit Schall funktioniert.

    Ciao,

    mare_crisium

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