RS232 via Ultraschall

Hallo!
Ich hab gesehen, dass es bei euch im Forum auch ein paar U-Boot-Bauer gibt. Ich hab mit einem Freund ebenfalls vor eines mit einer Tauchtiefe von 30m zu bauen. jetzt ist natürlich die Frage, wie man das Ding steuert. 50m Kabel durchs Wasser schleppen ist etwas mühsam und Funk geht auch nur über ein paar Meter. Ich hab an Ultraschall gedacht um eine RS232 verbindung zum U-Boot aufzubauen. Leider ist es das erste mal, dass ich mit sowas arbeite.
Könnt Ihr mir bitte bei diesem Projekt unter die Arme greifen? (Nur was die Übertragung anbelangt, das U-Boot kommt später)
erstmal vorweg, damit ihr euch nicht unnötig abmüht: Über welche Distanzen ist eigentlich eine Übertragung mit Ultraschll durchs Wasser realistisch?
Danke,
Pollux

Zitat:

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Könnt Ihr mir bitte bei diesem Projekt unter die Arme greifen? (Nur was die Übertragung anbelangt, das U-Boot kommt später)
erstmal vorweg, damit ihr euch nicht unnötig abmüht: Über welche Distanzen ist eigentlich eine Übertragung mit Ultraschll durchs Wasser realistisch?

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Die Wale können über mehrere Kilometer hinweg miteinander kommunizieren. -Nur Wale sind schwer zu fangen... ;-)
Spaß beiseite. Einige 100m müßte mit keramischen US Sensoren schon machbar sein. Das Problem wird in der Richtcharakteristik der Schallkeule liegen. Ist diese scharf, kommt man weit, trifft aber möglicherweise den Empfänger nicht.

Sorry UlliC, aber ich muss die korrigieren,
Unterwasser ist der Schalkegel vun US wesentlich weiter als überwasse ( Wahle müssen sich ja auch nich in die richtung des anderen drehen )

Zitat:

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Unterwasser ist der Schalkegel vun US wesentlich weiter als überwasse ( Wahle müssen sich ja auch nich in die richtung des anderen drehen )

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Stimmt, da habe ich mich wohl etwas unklar ausgedrückt.
Um Reichweite zu erzielen, sollte man den Sensor mit der schmalsten Keule nehmen (Bei gleicher Leistung).

Moin!

Ein kleines Problem gibt es bei der Abgabe des Schalls an das Wasser: Die meisten Schwinger sind für Luft-Anwendungen gedacht. Selbst wenn die Wasserdicht sind, werden sie unter Wasser deutlich weniger Leistung an die Umgebung abgeben, weil die Schall-Energie das Gehäuse bzw. die Grenzschicht zwischen der Luft im Gehäuse und dem Wasser außen nur schwer durchdringen kann. Das Piezo-Element müßte also besser direkt im Wasser sitzen...

Übrigens ist die Reichweite von Schallwellen mit kleineren Frequenzen auch unter Wasser deutlich höher als die hoher Frequenzen. Vielleicht wäre also "normaler" Schall sogar besser als Ultraschall. Ist natürlich die Frage, wieviel Information man damit in einer gegebenen Zeit noch übertragen kann.
Auch die Richtungsempfindlichkeit nimmt bei kleineren Frequenzen (also größeren Wellenlänge) ab. Vielleicht brauchen sich die Wale deswegen nicht einander zudrehen. Die "reden" nämlich durchaus auch mit normalem Schall, nicht (nur?) mit Ultraschall, soweit ich weiß. Bin allerdings kein Biologe...

Nils

Was ein Wal selbst wohl dazu sagen würde O:)

http://scicom.ucsc.edu/SciNotes/9601...e/00Intro.html
http://scicom.ucsc.edu/SciNotes/9601...oise/Hear.html
Manfred

eine wichtige Frage scheint mir für eine derartige Anwendung zus ein, wie sich Echos auswirken. Oder soll das Manover außerhalb der 3-Meilen-Zone stattfinden...
RG

An Daten sollten so in etwa 40 Bytes/sec. ausreichen. Später soll nochmal eine kamera dazukommen, was vielleicht mit den Datenmengen ein Problem geben wird, aber das steht noch in den Sternen. Wenn ich aber die die RS232 benutzen will und ich slebst den langstamsten Modus mit 2400 Baud wähle, komm ich schon mit 1 Startbit, 2 Stopbits, 1 Paritybit auf eine frequenz von 28,8kHz. Daher werden geringere Frequenzen bei der Datenmenge kaum zu realisieren sein.
Gruß,
Pollux

Unterwasser ist schall auch 20mal schneller!!!!!!!!!!!!!!!

die kleinste mögliche baudrate ist 100baud. aber mit den heutigen progs gehen die nicht mehr. meins macht noch 300...

Mich interessiert das Themas Unterwasserdatenübertragung auch, also falls du neue Erkenntnisse hast, immer her damit.

Zitat:

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Unterwasser ist schall auch 20mal schneller!!!!!!!!!!!!!!!

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Das ist nicht ganz korrekt. laut Wikipedia liegt die schalgeschwindigkeit um den Faktor 4 höher und das würde sich dann auch nur auf die Wellenlänge auswiken, nicht aberr auf die Frequenz, die aber das eigentliche Problem darstellt.
Ich hab uach grad eben im Datenblatt für die AVRs von Atmel nachgeschaut, leider unterstuützen die wiklich nur 2400 baud.
Gruß,
Pollux

Zitat:

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ich slebst den langstamsten Modus mit 2400 Baud wähle, komm ich schon mit 1 Startbit, 2 Stopbits, 1 Paritybit auf eine frequenz von 28,8kHz.

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Die Baud beschreiben die elektischen Zustandswechsel pro Sekunde auf der Leitung (die Zeichen die dabei angesprochen werden sind keine Ascii Zeichen oder Bytes) Die Baud sind damit näher an der Frequenz dran als die Bit, die den irgendwie codierten Informationsgehalt beschreiben.

Manfred

http://www.computerbase.de/lexikon/Baudrate
http://www.at-mix.de/baudrate.htm
http://www.geoinformatik.uni-rostock...zel.asp?ID=174

pass auf das du bei diesem experiement kein ärger in öffentlichen gewässern mit dem naturschutz bekommst.
mfg pebisoft

Also DER UART unterstützt wirklich nur 2400 baud, wenn du aber Software emulation machst kannste auf bis zu auf 250 baud runter, dann haste bei einem 1Mhz Quart die abweichung 0.00%

Ich hab gedacht die Baudrate würde die Anzahl an Bytes angeben, die pro Sekunde übertragen werden. Oder bezieht sich das auf die Bits pro Sekunde?
Wie sieht's jetzt eigentlich aus? Soll ich mich mal an einen Prototypen setzen, oder kann ich's von Haus aus vergessen?
Gruß,
Pollux

Moin moin,

Ich wuerde sagen, auf jeden Fall versuchen. Und natuerlich gleich posten, was dabei rausgekommen ist :-)

Muss es unbedingt RS232 sein? Ich versuche mal, ein pdf dazu anzuhaengen, das ich im Internet gefunden habe. Da es offen rumlag, nehme ich an, dass kein Copyright drauf liegt...

Nils

Das Tutorial sieht ja echt gut aus. Wo hast denn das her? (Vielleicht gibt's davon noch mehr) Bei "nur" 200Bytes/sec. könnt's später Probleme geben, wenn ich eine Kamera in's U-Boot einbauen will, aber alles zu seiner Zeit...
Wie sieht denn das auf der Seite des Empfängers aus? Im Tuti steht was von 2 OPs, aber ich denk, einen müsste man als Filter gegen Störsignale und den anderen als Verstärker benutzen. Oder was meint ihr?
Gruß,
Pollux

Moin!
Ich glaub das Teil ist mir beim Googeln ueber den Bildschirm gehuscht.
Wie die Empfangshardware aussieht, hab ich da drin auch vermisst. Meine Version hab ich mal angehaengt. Das Teil mit den 12V hab ich getestet, es kommt definitiv ein Signal an, allerdings konnte ich wegen des Testaufbaus nur Distanzen von etwa 40cm testen...
Der naechste Versuch waere bei mir die andere Schaltung mit den 5V, um das ganze AVR-kompatibel zu machen. Eigentlich gehts mir ja nur darum, saubere Flanken zu erzeugen, so dass der AVR die Frequenz messen kann (ueber ICP). Bin allerdings noch nicht dazu gekommen. Kannst ja mal loslegen und mir sagen, ob's geht :-)

Nils

Ich hoffe, die Bilder zerschiessen nicht das Format...

Ok, der empfänger sieht ja echt gut aus. T1 und T2 sind schon npn-Transistoren? Soll das bei C1 22nF, oder 22pF heißen? Was für eine Ultraschallkapsel hast du verwendet?
leider kann ich die schaltung noch nicht nachbeuen, da die Bauteile erst ma Mittwoch bestellt werden, aber vielleicht können wir schon über den Sender sprechen. Ich hab schonmal einen Schaltplan gezeichnet. Ist der soweit ok?
Gruß,
Pollux

Jo, das soll 22nF heissen. Auf meinen Kapseln steht R292 (Empfaenger) und O252 (Sender) hinten drauf. Die hab ich aus einem alten Conrad-Bausatz ausgebaut, war mal ne Einparkhilfe. In Anbetracht des schlechten Wetters hab ich auch gerade meine Bastelkiste ausgepackt. Vielleicht krieg ich ja heute noch die 5V-Schaltung zum Laufen...
Senderschaltung kommt gleich, muss die noch mit meinem tollen MagicPen in den PC malen :-)
Nils

Also wenn ihr eine piezokeramische (also kapazitive) Ultraschallkapsel verwendet, werdet ihr mit dieser Ansteuerschaltung nur ein kurzes Knacken erzeugen.
Schon mal an eine Gegentakt-Endstufe gedacht?

CU, Robin

Tach,

Mein Sender sieht leicht anders aus. Das angehaengte Bild waere meine Wunschvorstellung. Leider hab ich keinen Inverter, weiss also nicht, wie ich das negierte Signal fuer A erzeugen soll. Bisher ist daher der Schwinger bei mir auf der rechten Seite statt mit dem Kollektor des zweiten Transistors mit Masse verbunden. Damit klappt es schon ganz gut, ich haette halt bloss gerne die komplette Umpolung, nich bloss die eine Halbwelle. Naja. A ist einfach der OC1-Pin eines ATmega8, der 40kHz erzeugt.

Was ist denn eine Gegentakt-Endstufe??

Nils

Oha! Das sind wirklich kapazitive Ultraschallkapseln!
Hier ist der Link zum Datenblatt: http://www.reichelt.de/inhalt.html?S...ETAUTO=;OPEN=1

Wieso sieht eigentlich mein Bildchen oben in meinem Browser so besch... aus? Ist das bei euch auch so? Irgendwie hat sich die Breite des Fensters dadurch verdreifacht. Son Schiet...

So, die bauteile sind bestellt!
Was für Widerstandswerte schlägst du denn für den Sender vor? ich hab's jetzt mal so dimensioniert, dass die beiden Transistoren voll durchschalten und dabei 100mA durchlassen können. Für R2/3 hab ich 100 Ohm gewählt.
Ich mach mich mal daran den c-Quellcode in Assembler zu übersetzen. (Hab nur AVR-Studio) Da könnt ich auch nochmal Hilfe zu ein paar Befehlen gebrauchen, aber ich versuch erstmal mein Glück.
Gruß,
Pollux

Moin!

Der Widerstandswert von R2/3 duerfte in weiten Grenzen egal sein, weil der Schwinger ja eh kapazitiv ist, also Gleichstromanteile abblockt. Die Basiswiderstaende muessen halt so gross sein, dass sie die Transistoren voll durchsteuern, aber den Strom des AVR-Pin auf 20mA begrenzen.

Willst du die bipolare Version aus meinem Bildchen oben bauen? Ich hatte wie gesagt erstmal nur die eine Haelfte davon benutzt, weil ich keinen Inverter fuer die andere Seite habe. Da ich die Hardware-PWM des AVR benutze, kann ich nicht einfach einen zweiten Pin nehmen und auf den inversen Wert des ersten setzen. Ist dir da was schlaues eingefallen?

Ich programmiere AVRs uebrigens nur in C, fuer Assembler bin ich mittlerweile zu faul...

Nils

So, ich hab den Code zum Senden mal übersetzt (Im Anhang), aber kannst du mir mal sagen, was mit den einzelnen Komandos im Empfängerquellcode bewirkt wird, damit ich so ungefähr eine Ahnung hab, was in asm rauskommen sollte?
Gruß,
Pollux

Hallo zusammen!

Ein sehr interessantes Thema. Auch ich moechte ein U-Boot bauen - ferngesteuert natuerlich. Angestrebte Tauchtiefe: 30 m in der ersten Ausbaustufe, 60 m in der zweiten! Druckkoerper wird auf 10 bar ausgelegt, Fail-Safes auf 70m.

Zum Thema US-Modem bin auch ich noch nicht allzu viel weiter. Es gibt natuerlich kommerzielle Geraete, die in der Oceanographie etc. eingesetzt werden (--> fuenfstellige Betraege!).

Letztes Jahr habe ich zu dem Thema folgende 2 Arbeiten gefunden:
University of HongKong
http://www.ee.cityu.edu.hk/~rtbrad/research.html
http://www.ee.cityu.edu.hk/~cpelab/demos/underrobot.htm
http://www.ee.cityu.edu.hk/~rtbrad/m2vipbook2002.doc

University of Queensland (AUS)
http://innovexpo.itee.uq.edu.au/2002/projects/s354099/

Der hier war allerdings ein bischen zu viel fuer mich:
http://www.onr.navy.mil/sci_tech/oce...3/ombeauj2.pdf

Vor ein paar Tagen bin ich auf folgenden Artikel gestossen: http://www.computerpartner.de/news/224960/
Sehr interessant!

Natuerlich bin ich fuer alle weiteren Informationen offen.

O:) U-Boot

Mal ne doofe Frage:

In dem einen Artikel heist es:" Walgespräche 10 bis 40 Hz ... " nennt man sowas nicht Infraschall?

Zitat:

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Mal ne doofe Frage:

In dem einen Artikel heist es:" Walgespräche 10 bis 40 Hz ... " nennt man sowas nicht Infraschall?

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Jo, stimmt. Schwingungen, die unterhalb der Hörschwelle des Menschen liegen, werden als Infraschall bezeichnet. Diejenigen oberhalb der Hörschwelle als Ultraschall. Ersterer hat unter Wasser die größere Reichweite.
Nils

Für die Steuerung eines Roboters ist Infraschall aber ungeeignet. Bei dieser niedrigen Frequenz kann man höchstens 2-3 Bytes pro Sekunde übertragen. Der hörbare bereich scheidet wohl aus, da man keinen Lärm erzeugen will. Daher bleibt nur der Ultraschallbereich, also Frequenzen >= 20 kHz.

@Minifriese

Den Inverter hast du schon in deiner Schaltung. Verbinde einfach R4 mit dem Kollektor von T1, dann hast du das invertierte Signal an T2.

:idea:Übrigens fiel mir spontan ein, ob man nicht einfach ein Modem, wie wir es fürs Internet verwenden, benutzen kann. Als Koppler dann Unterwasserlautsprecher und Unterwassermikrofon + Verstärker.
Inwieweit das funkioniert, kann ich nicht sagen, aber ein Versuch in der Badewanne wäre es doch wert. :lol:
Der Vorteil wäre höhere Bandbreite und Komfort wie autom. Verbindungsaufbau und Fehlerkorrektur.

Gruß Waste

Zitat:

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Den Inverter hast du schon in deiner Schaltung. Verbinde einfach R4 mit dem Kollektor von T1, dann hast du das invertierte Signal an T2.

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Hm. Eigentlich gar keine schlechte Idee. Müßte dann nur R4 anpassen und die Schaltung wäre nicht mehr so schön symmetrisch. Aber vielleicht klappt's ja :-)
Nils