Welche Bauteile am besten unter Wasser für folg. Aufgabe --&

Hallo an alle!
Bin gerade dabei ein Projekt in die Tat umzusetzen und bin nun an den Punkt gekommen, wo ich das ganze technisch umsetzten muss. Auf der Suche im www bin ich dann auf diese Seite gestoßen und möchte einfach mal eure geschätzte Meinung hören bzw Tipps (Verbesserungsvorschläge) annehmen.

Zum Projekt: Ich möchte eine Art Schwimmanzug zu Testzwecken basteln, der bei Gefahrenfall ein Luftgemisch (handelsübliche kleine Druckgasflasche) in speziell in den Schwimmanzug integrierte Kammern strömen lässt um so die Person in eine sichere Lage an die Wasseroberfläche zu bringen (wie genau das stattfindet spielt hier keine allzu große Rolle).
Um den Gefahrenzustand und somit die Auslösesituation festzustellen sind eine Hand voll Sensoren nötig:

- Wasserkontaktsensor
- Pulssensor
- Lagesensor (Lage des Schwimmers im Wasser bezogen auf die Wasseroberfläche, also Erdmittelpunkt)
- Positionsbestimmung (eventuell über GPS?)
- Wasserdrucksensor (für Wassertiefe)

Dazu kommt dann noch eine passende Energiequelle und eine
- Sende/Empfangseinheit (868Mhz Band?) um die Parameter übermitteln zu können.

Um Parameter einzustellen zu können muss die Möglichkeit bestehen, Daten mit dem PC abzugleichen.

Dabei ist natürlich besonders drauf zu achten, dass das ganze in Badetiefe unter Wasser technisch funktionieren muss (nicht zum Tauchen vorgesehen, nur bis Badetiefe: etwa 5m)

Ich hab da schon ein paar konkretere Vorstellungen doch möchte ich unbeeinflusst davon mal eure Vorschläge und Tipps zu den benötigten Bauteilen hören.. Für die Wasserdichtigkeit wird dann schon gesorgt, es geht mir lediglich um die technische Seite der Messungen)

Was schlagt ihr für konkrete Sensoren vor? Welcher Controller meint ihr ist der beste für diesen Zweck?

Markus

Als erstes muss man differenzieren, welche dieser Sensoren direkten kontakt mit dem Wasser haben können/sollen. Als erstes fallen mir da der Wasserkontaktsensor und evtl. der Wasserdrucksensor ein. Alles andere + Kontrollereinheit müssen so untergebracht werden, dass sie nicht nass werden können, ansonsten ist das ganze im Eimer. Am einfachsten wäre da eine abgedichtete Kunststoffbox, aber du solltest da besser wissen, was und wie Platz hat.
Für die Kommunikation zwischen Kontroller und PC gibt es viele Möglichkeiten, man kann da näheres sagen, wenn du dich bereits für eine Variante entschieden hast. Ich habe aber bedenken, dass kurzwellige, also zB 868 Mhz Sender über eine längere Strecke funktionieren. Ich glaube -korrigiert mich aber, wenn ich da falsch liege-, dass kurzwellige Wellen im Wasser sich nicht wirklich weit ausbreiten können (obwohl 5+x meter vielleicht noch zu schaffen sind). Daher würde ich an deiner Stelle für langwellige Komponenten tendieren...

MfG

pongi

Einige Sensoren könnte man in Kunststoff gießen, vieleicht sogar modular, verbunden mit Flachband oder ähnlichen Kabeln, damit es noch flexibel bleibt und sich den Bewegungen des Schwimmers/ Tauschers anpasst \:D/

@pomgi: hast recht , kurzwelliges kansnt unter wasser komplett vergessen , glauib mir ;) ich hab da erfahrung von nem JuFO-Projekt her. Antenne unter wasser und weg ist der Kontakt.

Also funkübertragung im wasser nur langwellig , wenn überhaupt ...
mfg
Michi

Wie siehts mit zwei schwimmenden Sonden/ Sendern bzw. Antenne aus?
Sind unausgelöst im Anzug untergebracht, bei Auslösung schnellen die Sensoren (verbunden mit holen Körper) an einem langen Kabel/ Angelsehne an dieWasseroberfläche, dann kann man funken \:D/

naja, das mit den hochschießenden Antennen lassen wir mal lieber bei Seite, das is mir doch ein wenig zu revolutionär ;-)
Aber back to topic: was empfiehlt ihr mir für eine Basis? Also welche Platine zur Steuerung wäre da am besten?

Ich mein ja nur sowas, wie ne lange Wurfantenne, die mit nem kleinen hohlen Plastikring oder so an die Wasseroberfläche getrieben wird, damit verbesserter Funkt besteht :mrgreen:

Ja und dann macht man eine dumme Bewegung und man hat sich darin verheddert, dann kommt Panik, Atemnot.... [-X

Ok, ist n Argument \:D/

Hier mal etwas genaueres zur Thematik:
Es handelt sich wie gesagt um einen Schwimmanzug für Kinder, der im Gefahrenfall (Zusammenspiel aus abnormalem Puls in Verbindung mit der Lage im Wasser usw.) auslösen soll. Dabei soll die komprimierte Luft aus der Gasvorrichtung in extra dafür dimensionierte Kammern in der Weste schießen und so das in Gefahr geratene Kind in eine stabile Lage an die Wasseroberfläche bringen.

Nun zur technischen Umsetzung:
Zum einen benötigen wir einen Wasserkontaktsensor, der einfach nur signalisieren soll, dass sich das Kind im Wasser befindet.
Des Weiteren wäre es sinnvoll, ein Modul zur Positionsbestimmung zu integrieren damit man das in Gefahr geratene Kind ausmachen kann (wir dachten dabei an ein GPS-Modul, wobei man auch hier beachten muss, dass das Signal auch noch in 3-4 Metern Tiefe funktionieren muss).

Für die Erfassung der körperlichen Parameter sollen drei weitere Sensoren eingesetzt werden.
Zum einen ist da der Pulssensor. Dieser soll kontinuierlich den Puls überwachen.
Zum anderen muss die körperliche Lage im Wasser ermittelt werden. Ich dachte dabei eventuell an Beschleunigungssensoren (3D) wobei für den ersten Proto(/Probe)-Typ auch einfachere Sensoren ihren Zweck erfüllen würden (also einfachere Sensoren die ermitteln, ob sich die Person waagerecht oder Senkrecht im Wasser befindet).
Zusätzlich soll ein Wasserdrucksensor integriert werden, der den Alarm- und somit Auslösemechanismus auch dann auslösen soll, wenn das Kind in eine für sie/sie bedrohliche Tiefe im Wasser sinkt.

Über eine Sendeeinheit sollen die Parameter/Werte der Sensoren möglichst permanent an einen Empfänger gesendet werden, der dann (z.B. den Eltern) einen Alarm signalisieren muss wenn dies der Fall ist. Wir dachten da aufgrund der Funktionalität im Wasser an langwellige Datenübertragung. Der Mechanismus der Auftriebseinheit funktioniert dabei aber natürlich unabhängig von der Datenübermittlung.

Zudem benötigen wir einen Controller, der alle Parameter überwacht und verwaltet. Dieser verwaltet Wasserkontaktsensor, Pulssensor, Lagesensor und Drucksensor um im programmierten Alarmfall dann das entscheidende Signal zur Auslösevorrichtung gibt. Zusätzlich speichert er die Position des GPS-Moduls um sie (spätestens im Alarmfall – besser aber zyklisch oder sogar kontinuierlich) über die Sendeeinheit an den entfernten Empfänger zu senden damit von dort aus weitere Maßnahmen zur Rettung erfolgen können.

Eine ausreichend dimensionierte Energiequelle muss auch überwacht werden um vor einem Spannungsabfall noch Warnsignale übermitteln zu können. Und kurz vor endgültigem Ausfall der Energie muss der Alarmfall ausgelöst werden (Signal zur Auslösevorrichtung und Übermittlung der Alarmnachricht mit Position des Kindes an den Empfänger). Wäre auch sinnvoll, wenn der Batteriestatus parallel zur Position ständig gesendet wird damit die Eltern des Kindes ständig einsehen und somit absehen können, wie lang die Batterie noch hält.


Um nun Investoren für das Projekt zu finden (Patent ist bereits durch) benötigen wir einen halbwegs funktionierenden Prototyp, der auf simpelste Weise eine Alarmauslösung veranschaulichen kann.

Bleibt nun zu klären, welche Bauteile wir für den beschriebenen Zweck zur Verarbeitung der folgenden Komponenten am besten verwenden können:

- Controller
- Pulssensor
- Wasserkontaktsensor
- Lagesensor
- Wasserdrucksensor
- GPS-Modul (Positionsbestimmung)
- Sende- und Empfangseinheit
- Auslösevorrichtung für Gasflasche
- Energiequelle (überwacht vom Controller)


Für jede Hilfe und weitere Kontaktmöglichkeiten sind wir sehr dankbar! Es geht schließlich um Menschenleben...

Mit freundlichen Grüßen
Jürgen Puls
i.A. Markus Glaubitz

Zum Wasserkontakt fällt mir folgendes ein:

Am Anzug, am besten so, dass es in jeder Lage kontakt zum Wasser hat werden blanke flexible Litze (paarweise) angebracht, evtl. eingewebt in den Anzug oder Stoff, der drauf genäht wird, einfachstes mit Transistor als Verstärker.

Zum Pulssensor:
Vieleicht einen aus diesen Pulsuhren oder Pulsmessgeräten, der in den Handgelenkgummi und Halskragen am Anzug eingearbeitet wird.

Als Energiequelle könnte man Digitalcamera-Akkus verwenden, die sind leicht, flach, klein und haben Leistung.

Nicht dass das Kind untergeht, weil die gesammte Schutzelektronik zu schwer ist :-b

EDIT:
Hab da mal ne Frage:
Wie stellst du dir deine Gasvorichtung vor? Ne Gasflasche zum umschnallen?
Welche Rolle spielt da der Wasserdrucksensor?
Wenn genug Gas in den Anzug strömt, bleibt das Kind an der Wasseroberfläche?
Wenns nicht funzt bzw. ausfällt, was hast du davon, wenn du weisst, dass es in eine bedrohliche Tiefe sinkt?
Sollen die Helfer dann schneller werden?

Sind ernstgemeinte Fragen, will das verstehen \:D/

Zitat:

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Zitat von copious

Hab da mal ne Frage:
Welche Rolle spielt das der Wasserdrucksensor? Wenns nicht funzt bzw. ausfällt, was hast du davon, wenn du weisst, dass es in eine bedrohliche Tiefe sinkt?
Sollen die Helfer sich dann schneller werden?\:D/

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Der Wasserdrucksensor soll einfach nur den Wasserdruck und somit die Wassertiefe registrieren. Wenn das Kind in eine für sie/ihn bedrohliche Tiefe absinkt soll ebenfalls der Alarm ausgelöst werden (also Kind in die stabile Wasserlage an die Oberfläche und Alarm zum Empfänger) Ist nur eine weitere Absicherung falls der Puls mal aus welchen Gründen auch immer eine Störung bringt...

Zitat:

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Zitat von copious

Wie stellst du dir deine Gasvorichtung vor? Ne Gasflasche zum umschnallen? Wenn genug Gas in den Anzug strömt, bleibt das Kind an der Wasseroberfläche?

\:D/

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Also wenn der Gefahrfall eintrifft (das Zusammenspiel von Lage des Körpers im Wasser und Puls wird von ärztlicher Seite genau festgelegt) soll die Druckluft aus einer kleinen Gasflasche in die später in den Anzug eingearbeiteten Kammern strömen und das Kind an die Wasseroberfläche bringen und dort in einer sicheren Lage (u.a. Kopf über Wasser) halten. Alle weiteren Schritte müssen dann vom Empfänger aus erfolgen.
Als Flasche dachte ich spontan erst einmal an diese kleinen Gasflaschen die beispielsweise auch in Bierzapfanlagen etc. verwendet werden. Man muss dann im Test sehen, wie groß (bzw. wie viele) man für den Funktions(-Proto)-Typen benötigt.

Wie sicher sind diese Gasflaschen gegen Beschädigung? Sind ja kleine Bomben :-k

weißt du welche Flaschen ich meine? Die sind superklein und wenn die mit ner Isolierhülle ummantelt sind sollte da nichts passieren. Ist ja auch lediglich für erste Tests gedacht. Ich wüsste jedenfalls auf Anhieb keine Alternative

Jepp, kenne die Fläschen, war nur son Gedanke nebenbei, der vieleicht wichtig sein könnte, immerhin befinden die sich direkt am Körper \:D/

Zitat:

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Am Anzug, am besten so, dass es in jeder Lage kontakt zum Wasser hat werden blanke flexible Litze (paarweise) angebracht, evtl. eingewebt in den Anzug oder Stoff, der drauf genäht wird, einfachstes mit Transistor als Verstärker.

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Dabei dann aber auf das Material achten, Kupfer, Eisen, ect. würde im Wasser mit der Zeit oxidieren (Rost).


Und zum Auftrieb mit Gas:
Dabei musst du auf die Auftriebsgeschwindigkeit achten.
Die Person darf nicht zu schnell aufsteigen, wegen des Sauerstoffpartikeldrucks.

In z.B. 5 m Wassertiefe ist der Sauerstoffpartikeldruck höher, als in z.B. 1m Wassertiefe.
Würde die Person nun aus 5 m Wassertiefe in kürzester Zeit an die Oberfläche "gezogen", würden sich die Wasserstoffpartikel ausdehnen und die Lungenbläschen würden platzen, was dann nicht so schön wäre.

(berichtig mich bitte, wenn ich falsch liege)

Das gas strömt nur langsam ein um den Körper relativ langsam aufsteigen zu lassen... und bei einer Tiefe von 4 Metern besteht keinerlei Gefahr. Bei den tiefen jenseits der 5 Meter würde das Gerät mittels des Wasserdrucksensors eh Alarm geben und auslösen...

mir geht es aber jetzt vielmehr um die konkreten Bauteile... also was brauch ich für nen Controller (Firma, Modell etc) und was für Modelle für die anderen Sensoren...

wie währe es mit superhellen leds die in die weste eingenäht sind und bei alarm blinken? so sieht man schon von weitem welches kind probleme hat... und bei so nem flureszierendem(oder wie das heisst) stoff leuchtet auch gleich die ganze weste...

gruss bluesmash

@Lars.: es ist ja kein Taucheranzug geplant, der dann bei
Dekompressionstauchgang getragen werden soll, sondern
ne Rettungsweste.
Hält der Schwimmer die Luft bei Abtauchen an wird klaro
der Bruskorb beim Abtauchen zusammengedrückt, weil
mehr Gas ist ja nicht reingekommen. Beim Auftauchen
dehnt sich das dann wieder auf das ursprüngliche Volumen
aus. Achso, auf 5 Metern Tiefe kann man ne ganze Weile
bleiben bis man beim Auftauchen dekomprimieren muss ...
auf alle Fälle länger als man normalerweise die Luft anhalten kann.

Funk und GPS kannste unter Wasser getrost vergessen.
Jackett aufgeblasen und an der Oberfläche geht das schon.
Aber mal ne doofe Frage, währ ne Reißleine nicht einfacher?

Zu Bedenken bei der Bemessung der Druckluft ist noch,
dass je tiefer das Jackett ist, um so mehr Gas brauchst Du
um das Ding aufzublasen. Daher muß man als Taucher
beim Aufsteigen Luft ablassen, weil sich das ausdehnt und
Das Jackett hat noch n Überdruckventil drauf, damit es nicht
platzt.

ein Hardwareansatz währ evtl. mal dieser:
http://www.peter-rachow.de/sbtc0.htm#21

Also ich bestell jetzt mal für erste Experimentiertests folgende Hardware:

Controller:
http://www.shop.robotikhardware.de/s...roducts_id=158
passendes Funkboard (für den Anschluss an einen PC):
http://www.shop.robotikhardware.de/s...products_id=67
Funkmodul EasyRadio:
http://www.shop.robotikhardware.de/s...products_id=70

...und dann noch 2 Antennen, PC-Anschlusskabel und Batterie

was brauch ich sonst noch für den Controller?

Warum Funkmodul? Wenn das einen halben Meter Wasser durchdringt, dann gratuliere ich dir (Kann natürlich auch für was anderes sein...).
Muss es ein AVR sein? Ich liebe die Teile auch, und für den Prototyp wirds laufen, aber was ist mit dem http://de.wikipedia.org/wiki/TI_MSP430
Minimalstromverbrauch 0,4 µA!!!
MFG
Achja: Für die Meldung nach oben: Schall? Elektromagnetische Wellen im Bereich UV-Infrarot?
MFG

erstmal paar positive sachen die mir einfallen:

Funktion:
Herzschlag= wenn zu niedrig, aufblasen (controller)
reißleine, wenn gezogen aufblasen (zugschalter) -bei erschöpfung
tauchtiefe 2,5m, wenn zu tief aufblasen. (druckschalter)
fertig

Also nur zur Abstimmung am Prototyp mit dem pc kannst du auch einfach n kabel ins wasser hängen, und direkt anstecken.
Wenns läuft, läufts, dann brauchts kein kabel mehr..kannst ja nen fehlerspeicher einbauen.
Fehler bedeutet ja immer "auftauchen"

später wird eh keiner der "Kunden" nen pc in der nähe haben, also brauchts auch kein funk.
Wenn du nen sender hast brauchst du auch immer nen empfänger der dazu passt.
dadurch brauchst du mobil immer 2 geladene akkus..
daran haperts dann schon meistens.

Das einzige wanns funken muß ist, wenns kind ohmnächtig ist, dann soll es ja aber sowieso an der oberfläche treiben, da wäre ein akustisches signal besser, weil jeder in der Nähe sofort weiß was los ist!!

Wenns nicht oben treibt ist bei der Suche ein starkes leuchten sicherlich effektiver.=> LED's
Das Teil wird ja nicht in der hochsee eingesetzt, wobei da auch nur oberfläche/peilsender abgesucht wird..

Diese Rettungsweste bräuchte ja einen kragen der aufgeblasen wird, so dass das kind mit dem gesicht nach oben treibt.
positionsmäßig muß das kind also jedenfalls schonmal ne komplette schwimmweste wie beim surfen anhaben,damit nichts verrutscht.

damit wären wer bei meinen negativen punkten:

Wenn ein Kind schwimmen kann, wird es sicherlich keine Lust haben mit nem kampfanzug ins wasser zu gehen.
Wenn ein Kind nicht schwimmen kann, ist ein dauernder schwimmkörper viel sinnvoller/ schwimmflügel. Es sollte dann eh nicht in den schwimmbereich.
Ausserdem muß dann dauernd jemand dabei sein, damits nicht absäuft.
Fällt unter den Punkt Aufsichtspflicht.
Wenn die Eltern sogar zu Faul sind ihr Kind im pool zu betreuen, dann sind se auch zu faul mit ihm ins schwimmbad zu gehen.

Wenn ein Kind in ne Tiefe von 3 Metern kommt, dann kann es entweder schwimmen und tauchen, oder es ist schon abgesoffen, deine jacke braucht sich also einfach nur ab2,5Metern aufblasen..

Mehr Eintauchtiefe wird ein nichtschwimmerkind auch nicht hinbekommen mit sonem klobigen teil um den körper wenns vom 3 meter brett springt.

Nächster Punkt..

Das Teil anziehen:
Scheuert am körper wenn naß, muß 100% sitzen wegen kopf oben halten, wegen puls messen..
versuch das mal nem übergewichtigen kind klarzumachen, das es als presswurst rumlaufen muß, damits nicht absäuft.
Da macht das schwimmen auch keinen spaß mehr.

Bei Kindern muß man aufgrund des wachstums jedes jahr ne neue weste kaufen, bzw die muß so flexibel einstellbar sein, dass es durch den anwender schonwieder zu ungenauigkeiten kommt.

Apropos ungenauigkeit:
pulsmessung..
wenn das kind sich stark bewegt schlägt n kleines herz schnell mal mit 120schlägen (wasserball? macht kein nichtschwimmer)= Panik, nein , nur anstrengung.
puls kannst du also eigentlich nur bei extremwerten nach oben, bzw nach unten messen.

Mein Fazit:
Allgemein: Toll das man Patente anmelden kann ohne ne Ahnung zu haben wie mans verwirklichen will.

Eltern+Kinder sollten dafür Sorgen dass die Kinder schwimmen lernen.
Wenn Sies noch nicht können, müssen die Eltern eh dabei sein, bzw permanente schwimmhilfen+ überwachung vorhanden sein.

Wenn se schwimmen können, muß man halt wie früher drauf achten, dass sie nicht zu weit rausschwimmen, bzw für den notfall meinetwegen nen selbstaufblasenden schwimmring dabeihaben. leine ziehen, bläst sich auf , fertig.

Eien Garantie fürs Überleben der Kinder wirst du nie geben können, es muß immer die Klausel im Vertrag stehen, dass die Kinder nur unter beobachtung schwimmen dürfen.. wenn se das tun, kann man sich die weste sparen.

Fällt meiner Meinung nach unter
"Dinge die die Welt nicht braucht"
Aber in Amerika wirste sicherlich nen riesigen Absatzmarkt besorgter unfähiger Eltern mit zuviel Geld finden.

Sorry für die harte Aussage, aber das ist meine Meinung dazu.

Du hast definitiv zuviel Zeit, wie lange postest du denn ;-)
Ich habs auch ohne so ein Ding geschafft...
MFG

Zitat:

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Zitat von PsiQ

erstmal paar positive sachen die mir einfallen:
Sorry für die harte Aussage, aber das ist meine Meinung dazu.

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Guter Artikel, ich halte dieses Projeckt auch für "nicht Durchfürbar" alleine eine Lageerkennung (Beschleunigungssensor_en) ist schon extrem schwierig. Funken und GPS bräuchte das Teil sicherlich eh nur nach dem Auftauchen, die kurze Zeit zum Auftauchen spielt dann auch keine Rolle mehr. :-(

Eine kleine (?) Kragenweste die bei einem bestimmten Wasserdruck z.B. einen 2k Schaum im Kragen mischt sollte sich sogar rein Mechanisch herstellen lassen. :-)

Gruß Richard

Naja, Patent angemelden für einen Schaumkragen? Wie langweilig ;-) Und zu billig herstellbar...
MFG