Ultraschall unter Wasser

Hi,

für ein UBoot Projekt benötigen wir Ultraschall unter Wasser. Doch das, was wir jetzt haben, funktioniert nicht; leider...

Als Board haben wir einen SRF10, die Köpfe sind Murata und heißen MA40E7. Über Wasser sind die Werte sehr gut, aber unter Wasser geht das gar nicht, obwohl wir schon an den Parametern rumgespielt haben, und die "Schallgeschwindigkeit" angepasst haben.

Kennt jemand von Euch denn gute Komponetenten, die funktionieren könnten? Also Köpfe und Board? Oder vielleicht nur Köpfe???

Vielen Dank schon einmal im Voraus, Ozzy

Nur weil er "wasserfest" ist heist doch nicht automatisch das er auch unter Wasser funktioniert. Ein Wassermolekühl in Schwingung zu versetzen braucht bestimmt deutlich mehr Energie als ein Gasmolekül.

MfG Matthias

@Stone: Jo, das haben wir auch gemerkt...
Hast Du denn vielleicht eine Idee, was besser geeignet wäre?

Der Sensor / Sender sollte mehr für Festkörker und Flüssigkeiten als für Luft geeignet sein. Diese Sensoren sind oft nicht viel mehr als PZT Block. Wichtig ist dabei das zwischen dem Sensor und dem Wasser keine Luftschicht ist. Der Sensor sollte besser im trockenen sein. Man könnte mal einen Piezo aus einer Uhr oder so einem billigen Pieper probieren. Ich weiss das die bis zu ultraschallfrequenzen gehen. Die bestehen meist aus einem Messingblech auf dem auf einer Seite eine ca. 0,5 mm dicke PZT Schicht mit Kontakt ist. Das Messingblech könnte je nach Druck eventuell einen Teil der Außenwand bilden. Als ersten test könnte man auch einfach 2 dieser Piezos in eine Schale mit Wassser geben. Einer Sendet bei ca. 50 kHz , der andere wird direkt ans Oszilloskop angeschlossen. Ich bin mir fast sicher das man da ein deutliches Signal empfängt.

Die piezos sind aber etwas Niederohmiger als die Ulraschallwandler für Luft. Der Sender muß also etwas mehr Strom liefern können als man das für Schaltungen in Luft kennt.

Hmm, kommt drauf an wieviel ihr von Elektronik versteht und wie genau die Sache sein soll. Den SRF10 könnt ihr warscheinlich vergessen. Vielleicht könnte man was über einen Unterwasserlautsprecher(Frequenz unter 20kHz) und Mikrofon machen.
Welche Entfernung soll den gemessen werden oder reicht ein Objekt da /nicht da aus ?

Hi,

naja, fertige Sensoren öder Köpfe/Boards wären schon schön. Die messungen sollen nur für kurze Distanzen sein - so ca 1-2 meter...

MfG, Ozzy

Hallo,

in den Smartcast-Echoloten wird ein Piezo mit 115KHz angesteuert.

ein anderes Problem könnte die meines Wissens im Wasser deutlich höhere Schallgeschwindigkeit sein... also denkt bitte von vornherein daran dass ihr mit den üblichen Testprogrammen niemals ne vernünftige Entfernung bekommt, da die Werte falsch sind.
Ist das Ziel eigentlich Ultraschall unter Wasser hinzukriegen oder Entfernungsmessung unter Wasser hinzukriegen (hoffe der Unterschied ist klar)?
Denn man könnte ja auch über Infrarot etc. nachdenken...

Danke für Eure Antworten!!! Also die größten Unterschiede sind wohl die sehr viel höhre Frequenz (SRF10: 40KHz, die Fischfinder bis zu 200KHz), und natürlich die Leistung (SRF10: 100-150mW, Fischfinder bis zu 200W).

Interessant wäre es jetzt nur noch zu sehen, ob mal jemand so ein Fischdings umgebaut hat, um es mit einem Mikrocontroller zu benutzen...

MfG, Ozzy

Zitat:

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Zitat von Ozzy

Interessant wäre es jetzt nur noch zu sehen, ob mal jemand so ein Fischdings umgebaut hat, um es mit einem Mikrocontroller zu benutzen...

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Hallo Ozzy, der Punkt steht schon auf meiner (langen) Liste, allerdings wird dies dieses Jahr auf keinen Fall zu realiesieren sein (wwahrscheinlich auch nächstes Jahr nicht).

Zitat:

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Zitat von Ozzy

und natürlich die Leistung (SRF10: 100-150mW, Fischfinder bis zu 200W).

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Die Wireless Fishfinder arbeiten mit einer 3V-Batterie (200mAh) ca. 400 Stunden, das entspricht einer Gesamtleistung (also inkl. 433MHz-Sendemodul) von 1,5mW! Das reicht dann bis zu einer Tiefe von 30m.

Zitat:

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Zitat von Ozzy

Interessant wäre es jetzt nur noch zu sehen, ob mal jemand so ein Fischdings umgebaut hat, um es mit einem Mikrocontroller zu benutzen...

MfG, Ozzy

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hallo ozzy , glaube net das jemand schon son " fischdings " auseinander gebaut hat , da die teile sau teuer sind (jedenfalls für schüler^^ bei denen bleibt am ende des geldes ja immer so viel monat über :D) so um die 200 euronen


würd mich aber allerdings auch mal interresieren^^

Aber nicht alle Roboterbauer sind Schüler, eher die wenigsten, und dieses Verhältnis dürfte bei den Roboter-U-Boot-Bauern noch stärker sein...

okay ^^

stimmt hast recht aber ich finds trotzdem teuer :-P


es würd mich aber generell mal interesieren wie man son ultraschall gerät baut bin ja grade bei nem rov dabei , da wäre das dann auch ganz nützlich

Also diese Smartcast Dinger scheinen echt interessant. Ich denke, wir werden mal ein paar davon kaufen, und mal sehen, was sich damit machen lässt. DIese "advanced remote sonar sensor" sind ja mit knapp 35Euronen echt billig, da kann man sich ja gerne mal ein paar mehr kaufen. Aber mich würde echt interessieren, was für ein Protokoll die haben...

MfG, Ozzy

Hallo,

habe hier zwar gerade 2 Smartcast-Geber offen liegen, aber leider weiß ich nichts über das Protokoll. Und da SMD nicht mein Fall und die Platine sehr klein ist, habe ich noch nicht einmal einen Stromlaufplan.

@Tido: Hi,

kannst Du mir vielleicht Photos davon schicken? Oben und unten? So viel wie geht, wäre echt genial!!! Gerne an meine Mail-Addi:
Ozzy@Chiaroscuro.de

Vielen Dank schon einmal!!!!!!!

Zitat:

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Zitat von Tido

Zitat:

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Zitat von Ozzy

und natürlich die Leistung (SRF10: 100-150mW, Fischfinder bis zu 200W).

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Die Wireless Fishfinder arbeiten mit einer 3V-Batterie (200mAh) ca. 400 Stunden, das entspricht einer Gesamtleistung (also inkl. 433MHz-Sendemodul) von 1,5mW! Das reicht dann bis zu einer Tiefe von 30m.

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Das dürfte sein wie mit Radar. Sendeleistung im Megawattbereich, aber die Zeit ist die entscheidende Größe, für eine µs oder für 1 min macht Leistungstechnisch einen großen Unterschied.
Also wenn der Fischfinder alle paar Sekunden einen 200W Impuls für 1µ/mS versendet hält die Batterie auch lange.


MfG Matthias

Hi Ozzy,

hab mal zwei Bilder angehängt (leider ist die Qualität trotz 6 Megapixel nicht besonders gut). Auf dem einen Bild (Vorderseite) ist an den beiden Litzen rechts der Piezo, der wasserdicht mit im Gehäuse sitzt(!), angeschlossen. An den beiden Litzen oben ist nur ein Schalter (an/aus) angeschlossen. Am Grünen stehen die Daten zur Verfügung (der Pin ist normalerweise über einen 330-Ohm-Widerstand mit dem darunterliegenden 433MHz-Sendeteil verbunden; Am Kreis in der Mitte ist normalerweise die Antenne angelötet.) Das ist trägt die Bezeichnung 12LC508.

@Ozzi:

wie weit bist du schon mit deinem ROV, gibt's evtl. schon Bilder? Wie viele Motoren? Tauchprinzip? Verbindung zum Ufer? Hast du schon brauchbare Ergebnisse in Punkto "aktuelle Tauchtiefe ermitteln"?

@Tido: Danke für die coolen Bilder! dann werd ich mich mal auf die Suche machen! Aber hast du vielleicht noch ein Bild vom Piezo? Weißt Du auch, wie die Daten da raus kommen???

Also das U-Boot ist kein Alleingang, sondern aus einem Praktikum an der Uni entstanden, aber ich kann ja mal kurz sagen, was wir so haben:
Der Vorder- und Hinterteil des Rumpes ist gekauft, aber nur als Roh-GFK-Version. Motorgondeln und Flossen haben wir dran gemacht.
Vorne und unten sitzen die Ultraschallköpfe, die ja nun leider nicht geeignet sind.
Die Platinen unten habe ich entworfen und geätzt, mittlerweile haben wir aber welche fertigen lassen, die Qualität ist einfach besser.
Darauf zu sehen:
Vorne der Kompass, momentan noch ein CMPS03, der aber sehr schlechte Werte liefert, ersetzt werden soll er durch einen besseren von Honeywell. Dahinter sind die Robustregler für die beiden Motoren in den Gondeln und die Pumpe hinten im Rumpf. Über Wasser exisitiert eine Verbindung über Bluetooth (auf dem Frontboard unten mit der kleinen Antenne). Dahinter sitzen 3 Gyroskope, auf den jeweiligen Achsen montiert, dahinter ein SRF10.
Unser mittleres Board ist ein "Huckepackboard". Darunter sitzt ein "Ethernut"-Board mit einem ATMega128 mit viel Speicher (wichtig, da wir ein OS drauf laufen haben (avrx) und das viel Stack-speicher braucht). Auf dem Huckepackboard noch ein SRF10 (für Ultraschall unten), ein Beschleunigungssensor (3-Achsen analog), SD-Karte zum Speichern der Monitorwerte, und der Servoregler SD20.
Hinten unter der Pumpe sitzt noch ein kleines Board, welches Servosignale und Strom verteilt.
Im Boot selber sind vorne ein Tank, indem über die Pupe Wasser reingdrückt, und die Luft komprimiert wird. Zusätzlich ein Differentialdrucksensor, der aus dem Druckunterschied vorne und unten die Geschwindigkeit ermittelt, und ein Absolutdrucksensor, der die Tauchtiefe misst. In allen Teilen sind natürlich noch Wassereinbruchsensoren.
Kameras folgen noch, aber irgendwann gibt es ein kleines Platzproblem, deshaln haben wir uns auch einen Mittelteil gebaut. Der Durchmesser des Rohres beträgt ca. 10cm, die Komplettlänge knapp 60cm. Ausgelegt ist es zur Zeit für Tauchtiefen von 5-10 meter.

Hoffe, ich konnte Dir damit einen kleinen Einblick geben.

MfG, Ozzy

Hi,

ist ja ein richtig geiler Rumpf (NEID!), da kann ich mit meinem "Abflussrohr" nicht mithalten :( . Aber schließlich arbeite ich alleine daran (und noch am Ausbau des Hauses, gehe 10 Stunden täglich arbeiten, habe Frau und zwei Kinder, und viele Bekannte, die irgendetwas repariert habe wollen...). Ach ja, und keine Uni, die alles bezahlt. [-(

Sorry, Foto vom Piezo kann ich leider nicht mache; der eine Piezo ist in meinem Boot nicht sichtbar verbaut, den anderen müsste ich erst aus dem Geber entfernen (fieser Klebstoff). Das kann ich allerdings nicht amchen, da dieser einem Bekannten gehört und ich nur die Funkreichweite ein wenig "verbessern" sollte.
Erst sieht eben wie ein "handelsüblicher" Piezo aus, Durchmesser ca. 30mm.

@Tido: Danke, das mit den 30mm Durchmesser ist schon ein guter Tip. Sind die denn innen verbaut, oder hat irgendein Sensor kontakt mit dem Wasser?

Hast Du denn vielleicht auch Bilder von Deinem Boot?


MfG, Ozzy

Hi,

das "gelbe Smartcast-Ei" hast du ja schon sicherlich im I-Net gesehen. Dieses ist komplett wasserdicht verschlossen. Nur zwei Metallstifte haben Kontakt mit dem Wasser, sie schalten das Echolot bei Wasserkontakt ein.
Der Piezo sitzt ganz unten IM Ei, zwischen Piezo und "Eierschale" ist m.W. Luft. Der Nachteil der Smartcast-Geber ist, dass sie erst ab einer Wassertiefe von min 60cm vernünftige Werte liefern.

Hier mein Boot (ist trotz eingebauter C-Control kein Roboter), unter der hinteren Antenne ist die Ei-Elektronik verbaut, der Piezo ist unten im Rumpf verklebt. Funk-Reichweite erhöht von 30m auf 200m.

Moin Tido, danke für die Info's; so langsam trage ich echt etwas zusammen... 60cm Wassertiefe klingt nicht schlecht, weißt Du aber auch, wie genau sie sind???
Ich hab mir übrigens Beschreibungen vom amerikanischen Patentamt geholt, falls Du interessiert an Beschreibungen und dem Protokoll, bzw. dem Timing bist.
Außerdem finde ich, dass Dein Boot sehr cool aussieht!!! Gibt keinen Grund, sich damit zu verstecken!!!

MfG, Ozzy

Danke,

das Boot funktioniert jetzt schon einige Jahre sehr gut, optisch ist es auch nicht schlecht, ist halt ein Köderboot zum Angeln. Neidisch bin ich nur in Hinblick auf euren Rumpf, mein ROV-Rumpf (im Bau) ist dagegen nur Schrott. Aber schauen wir mal, wie weit ich mit meinen beschränkten Mitteln (Geld/Werkzeug/Zeit) komme.
An den Beschreibungen bin ich äußerst interessiert, zur Not bitte an meine email-Adresse (siehe mein Profil).

Nach meinen Erfahrungen liegt die Genauigkeit bei ca. 10-20cm.

Danke!

Hallo an alle hier,
wie sieht es denn hiermit aus?
http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flNlc3Npb249UDkwV0dBVEU6Q19BR0FURTE0OjAwMDIuMDBlY S5hNzUzZTgxMSZ+aHR0cF9jb250ZW50X2NoYXJzZXQ9aXNvLTg 4NTktMSZ+U3RhdGU9NDI1NzAzNjU3NA==?~template=PCAT_A REA_S_BROWSE&mfhelp=&p_selected_area=%24ROOT&p_sel ected_area_fh=&perform_special_action=&glb_user_js =Y&shop=B2C&vgl_artikel_in_index=&product_show_id= &p_page_to_display=DirektSearch&~cookies=1&zhmmh_l fo=&zhmmh_area_kz=&s_haupt_kategorie=&p_searchstri ng=Sonar-Tiefenmesser&p_searchstring_artnr=&p_search_catego ry=alle&r3_matn=&insert_kz=&area_s_url=&brand=&amo unt=&new_item_quantity=&area_url=&direkt_aufriss_a rea=&p_countdown=&p_80=&p_80_category=&p_80_articl e=&p_next_template_after_login=&mindestbestellwert =&login=&password=&bpemail=&bpid=&url=&show_wk=&us e_search=3&p_back_template=&template=&kat_save=&up datestr=&vgl_artikel_in_vgl=&titel=&darsteller=&re gisseur=&anbieter=&genre=&fsk=&jahr=&jahr2=&dvd_er ror=X&dvd_empty_error=X&dvd_year_error=&call_dvd=& kna_news=&p_status_scenario=&documentselector=&akt iv=&p_load_area=$ROOT&p_artikelbilder_mode=&p_sort opt=&page=&p_catalog_max_results=20
Das ist doch ein angemessener Preis.
Ich stelle mir das so vor, dass dieses Gerät auseinander gebaut wird und entsprechend ins Boot eingebaut wird.

MfG Peter

@holzi: diese Conrad-Links funktionieren nicht, da sie nur temporär sind...

Kannst Du vielleicht noch mal die Artikelnummer posten???

MfG, Ozzy

Hi Christoph,

holzi meint den hier:

http://www.conrad.de/goto.php?artikel=850265

Hi Ozzy,
genau um das Teil geht es.

Also die kleinen SmartCast Boote sind heute angekommen; mussten natürlich erst mal den Piezo ans Oszi klemmen... Nicht schlecht das Ding, mal sehen, ob man darüber vielleicht noch etwas machen kann, um die Genauigkeit zu verbessern, oder unter die 60cm zu kommen.

Werden vielleicht mal nächste Woche schauen, was wir da insgesamt für Infos bekommen, poste dann mal wieder für die Leute, die es interessiert.

MfG, Ozzy

Hi,

meinst du, dass die "Mindestentfernung" mit dem Piezo zu tun hat? Ich hatte vermutet, dass Echos "unter 60cm" sw-seitig ignoriert werden, um Störungen durch evtl. "Nachschwingen" des Piezos auszuschließen. Aber wie auch immer, ihr werdet es herausfinden.
Ich wollte auch gerne mal ausprobieren, anstatt des Funksenders einen AVR anzuschließen und über pulsein (Bascom) die Daten zu lesen.
Da ich aber noch (viel) länger am Renovieren bin....

EDIT: Die Eier lassen sich prima mit einem heißen Cuttermesser entlang der "Mittelkerbe" öffnen...

Hi,

hochinteressante Beiträge hier!

Ihr löst gerade das Problem, das wir gerade angehen.

Wir planen 2 Entfernungssensoren, einen nach vorne und einen nach unten.

Nachdem wir den Bau unseres ersten ROV Tigo 1 abgebrochen haben (der Entwurf hatte sich einfach überholt, man lernt ja ständig dazu), sind wir nun mit Tigo 2 planerisch bald am Ende.

Hier die Eckdaten:

Gewicht ca. 16 kg
L*B*H: 70*45*20 cm
Tauchtiefe 300 m
2 Vortriebsmotoren mit Rudern
2 Driftmotoren mit Schublenkung
Kamera AXIS bis highend Dom
2 bewegbare Leuchten (180 Grad, 2 Achsen)
Kommunikation über LWL, 100 Mbit
Betriebssystem Linux
Akkupack

Ich denke, wir werden auch die gelben Quitscheenten von Humminbird kaufen und uns darüber machen.

Die Namensähnlichkeit ist interessant, Tido.

Ciao
Tigo

Moin,

nur für die, die es interessiert: Wir haben jetzt bei youtube ein kurzes Video von der letzten kurzen Tauchfahrt: http://www.youtube.com/watch?v=H5BkMJ_jSTA
Momentan taucht es so durch Becken, probiert über den Boden zu tauchen, weicht Objekten und Wänden aus, schießt Bilder und zeichnet alle Messdaten auf SD-Karte auf (Tiefe, Druck, Entfernung zu Objekten, Temperatur, Orientierung, Geschwindigkeit,...)

MfG, Ozzy

Hallo Ozzy,
das sieht wirklich sehr ordentlich aus. Womit hast du jetzt den Ultraschallsensor realisiert? Wieviel hat es dich gekostet und wie schwierig war es?

Hi,

also für die Tiefenmessung haben wir die Fishfinder genommen. Mit einem Timer wird die Länge bis zum rücklaufenden Signal gemessen. Für die kürzeren Distanzen verwenden wir Lichtsensoren, für die sind auch die LED's da.

MfG, Ozzy