Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : mini-Echolot mit Ultraschallsensoren?
Hallo,
villeicht könnt ihr mir auf die Sprünge helfen...
Kann man mit den Ultraschallsensoren wie z.B. von Conrad
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=114456
und den wasserdichten US-Empfängern bzw. US-Sendern
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=173681
sowas wie ein mini-Echolot realisieren?
Soweit ich heruasgefunden habe, werden für Profi-Echolote solcher Geber verwendet:
http://www.angeln.de/praxis/echolote/tutorium/geber.php
So wie das Teil beschrieben wird, ist es nicht mit den US-Sensoren aufgebaut.
Diese Geber kann man auch einzeln kaufen, aber wei sieht dann der Anschluss an die eigene Elektronik aus? Das konnte ich bisher nicht herausfinden.
Bin mal auf eure Meinungen und Äusereungen zu den beiden Fragen gespannt \:D/
Danke im Voraus, Gruß
Ivunin
Sheridan
14.04.2007, 11:12
Hi Ivunin!
Deine Links auf Conrad funktionieren nicht.
Du darfst nicht den LINK aus der Adressleiste kopieren, der ist nur temporär.
Bei dem entsprechenden Artikel gibt es rechts einen Link, der in etwa heißt "Link auf diesen Artikel erzeugen". Da Poped ein Fenster und nur diesen Link kannst du posten.
LG
Georg!
@Sheridan
Danke für den Hinweis! Links wurden nun upgedatet!
Gruß
Ivunin
Hallo Ivunin,
ich möchte auch US-Sensoren für Wasser haben, ich werde deinen Thread also weiterverfolgen :)
Hast du dir das Datenblatt von den Conrad-dingern durchgelesen? Ich meine etwas von "spritzwassergeschützt" gelesen zu haben. Mit normalen US-Kapseln habe ich es schon versucht, selbst bei Berührung kein Signal unter Wasser, d.h. sie funktionieren überhaupt nicht.
Die Schallgeschwindigkeit unter Wasser ist auch anders als an Luft. Dazu ist sie stark abhängig von Nährstoffgehalt, Temperatur etc. Eine Lösung mit einstellbarer Geschwindigkeit wäre also zu bevorzugen.
Hier ein dazu passender eingeschlafener Thread:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=11254&highlight=wasser+ultraschall
Und eine linksammlung (ansehen! da geht's auch um sonar!):
http://www.the-starbearer.de/Roboterelektronik/Ultraschall.htm
Hi avion23,
habe irgendwo gelesen, dass es sich bei den Conrad-US sich um normale US-Sensoren nur mit einer Gummi-Kappe handeln soll.
Aber das wurde nicht bestätigt, deshalb auch meine Frage hier.
Was die Schallgeschwindigkeit unter Wasser angeht, so würde man das ja softwaremässig berücksichtigen können, denke ich, vorausgesetzt die würden unter Wasser bzw. im Wasser funktionieren.
Mit normalen Kapseln scheint das nicht zu klappen, wie du ja sagst.
Aber ich denke (ich hoffe ;-) ) hier im Forum sind viele kluge Köpfe, die zur einer Lösung verhelfen werden.
Gruß
Ivunin
mare_crisium
15.04.2007, 06:29
Invuin,
nee, mit den Gebern, die Dein Link zeigt, kannst Du unter Wasser keine nennenswerte Schallwelle erzeugen. Die Gummikappe ist nur ein Spritzwasserschutz.
Für Unterwasser-Anwendungen brauchst Du schon so ein Gerät, wie in dem Angler-Link angegeben und deutlich mehr Leistung als für die Luft-Ultraschallwandler. Wasser ist eben viel dichter als Luft (Du brauchst mehr Energie, um es in Schwingung zu bringen) und auch viel viskoser (Du brauchst mehr Energie, um die Dämpfung zu überwinden).
mare_crisium
"...so ein Gerät, wie in dem Angler-Link angegeben..."
Weiß einer wie so ein Gerät aussiet oder an welche Schaltung so ein Gerät angeschlossen werden kann. So dass die Steuerung von einem AVR aus stattfinden kann.
Gruß
Ivunin
Nur mal so als Idee für einen knackigen Impuls:
Im Baumarkt gibt es oft "dekorative" Luftbefeuchter. Es handelt sich dabei um einen Ultraschallzerstäuber. Der hat ordentlich Leistung, 24V/500mA aus dem Gedächtnis.
Dieser könnte zumindest den Impuls aussenden, aber auffangen? Und dann hat man auch zwei Bauelemte, eines befindet sich im Schatten des anderen etc.
Mit anderen Worten: keine Ahnung :P
keine ahnung ist immer gut:
habe den von dir erdachten aufbau mit einem luftbefeuchter nachgestellt. als empfänger verwende ich einen normalen piezo lautsprecher. leider habe ich kein speicher oszi, darum kann ich nur ein photo rein stellen:
50us
0,2V(sendermit dem oszi sind in serie 2 1Mohm widerstände geschaltet, da sich beim anschließen des oszis die frequenz des geräusches ändert, nein ich kann diese frequenz nicht hören, aber ein anbauteil schwingt hörbar)
0,02V(empfänger)
leider kommen beim sender die 50hz netzfrequenz etwas ungünstig vorbei^^
der aufbau:
http://img254.imageshack.us/img254/7803/enderempfngervs5.jpg
der große piezi in der flasche ist der sender, der lose daneben hängende piezo der empfänger (sorry wegen der luftblasen)
hier das oszi photo mit den oben genannten einstellungen:
http://img252.imageshack.us/img252/2576/osziaz9.jpg
der phasengang verschiebt sich bei verändertem abstand ein wenig, allerdings nicht so wie berechnet, denn die schallgeschwindigkeit unter wasser ist 1484m/sec, entspricht bei einer frequenz von 28,5KHz einer wellenlänge von 0,0519m(5,19cm) dann müsste, wenn ich den abstand um ~2.5cm ändere (sender und empfänger in richtung boden), sich die phase um 360° verschieben. der sender holt aber nur rund 180° auf(schätze dass der sender den empfänger irgendwie über die wand werwischt oder ich in der rechnung mist gebaut habe).
mein anderes messgerät (fluke87) zeigt eine frequenz von 7kHz an und eine spannung von 40V. auch hier ändert sich die frequenz stark
schlussendlich mein zimmer da es gerade wunderbar aufgeräumt ist und ich keinem das chaos vorenthalten möchte:
http://img130.imageshack.us/img130/4263/meinzimmeriu5.jpg
fazit: gute idee, aber an der elektronik muss noch gefeilt werden(passiert nächstes we, da ich auch an so einem gerät interessiert bin).
mfg clemens
Hallo Clemens,
die Messung ist sicher sehr interessant,
(auch ein Teil der Umgebung erinnert mich an etwas ich komme nur im Moment nicht drauf an was). O:)
Könntest Du noch einmal kurz beschreiben was Du gemessen hast?
Das Signal am Sendewandler und das Signal an einem Piezolautsprecher, unter Wasser?
Das Sendesignal ist vom Netzbrumm überlagert? Hier könnte man vielleicht anfangen. Mit dem Tastkopf der sicher nicht viel verändert die Frequenz und Amplitude messen.
Das Signal kann man dann vielleicht von einem konstanten Generator erzeugen und den Sendewandler damit betreiben.
Manfred
Vielleicht kann man auch erst einmal vor einer Wand eine stehende Welle erzeugen und mit dem Empfänger die Abstände der Maxima messen (2,6cm).
das netzbrummen kommt von der alten steuerung aus dem verdunster, daran habe ich nur den sicherheitsschalter überbrückt (dazu will ich NICHTS hören).
ja, oben 2* das sendersignal (leider ist das oszi nicht das beste und der trigger ebensowenig)
und unten deas empfängersignal aus einem piezolautsprecher (habe ihn nur als empfänger verwendet)
beide wandler liegen unter wasser, der sender in der flasche (damit er bei den kontakten nicht nass wird und der empfänger ordentlich eingefettet links daneben frei im wasser (ja, ich weiß wasser+strom!=langes leben)
ich nehme schon an dass sowohl frequenz und amplitude stark vom aufbau der messeinrichtung abhängen, da sowohl die intensität der hörbaren gehäuseschwingung abnimmt als auch die frequenz sich beim anschließen der messspitze sich merklich senkt.
leider besitze ich noch keinen frequenzgenerator, werde mir aber einen organisieren.
muss ich so einen wandler mit einem sinus +-50v betreiben oder kann ich auch die spannung verdoppeln und einfach 100V nehmen oder glättet die kapazität eines piezos diese sprünge zu sark, um eine vernünftige schallwelle zu erzeugen?
Hi user529,
toll dass du's gleich ausprobiert hast :)
Zur Amplitude kann ich dir nur sagen: Normale Ultraschallkapseln wollen 10V haben, also doch viel niedriger als 50V.
Die Frequenz ist aber bei ~40kHz. Die genaue Frequenz ist dabei von der Resonanzfrequenz des Senders abhängig. Schau z.B. mal im Datenblatt der Conrad-kapseln nach, dort ist das sehr schön aufgemalt.
Der Empfänger ist dann die zweite Sache. Auch er hat eine Resonanzfrequenz. Je besser diese mit der Sendefrequenz übereinstimmt, destso empfindlicher ist er. Hat aber den Vorteil, dass man keinen Frequenzfilter mehr braucht, weil der schon integriert ist ;)
Ich behaupte einfach mal, dass dein Aufbau nicht optimal ist :P Aber es ist erstaunlich, dass gleich der erste Versuch so gut funktioniert hat!
Wie wär's mit einer ne555 Schaltung zur Frequenzerzeugung? Einen Mosfet kannst du noch hinter Dis/Q schalten und hast dann wesentlich mehr Leistung. Hast du Ultraschallempfänger? Weil als Empfänger könnten die nicht geschützten schon funktionieren (IMHO geht es nur um die Trägheit des Wassers, durch die die SChwingungen der Kapsel nicht aufgenommen werden können. Anderes evtl. schon).
Dein Sender sendet wahrscheinlich zum größten Teil das Netzbrummen aus. Wie wär's mit etwas "nicht-brummenden"? Ein Akku zum testen?
Ich bin übrigens echt froh, dass du dir die Arbeit machst. Dankeschön :)
da muss ich ich dir widersprechen:
3) Wandler für Nebler bestehen aus einer etwa 1mm dicken PZT-Scheibe von 25mm Durchmesser, auf die eine rasierklingendünne Folie aus Edelstahl geklebt ist.
Diese Stahlfolie verhindert wohl hauptsächlich den direkten Kontakt von Wasser und PZT, aber ich will nicht ausschließen, daß sie auch der Anpassung der Wellenwiderstände dient.
Die Schwingfrequenz liegt hier bei etwa 2 bis über 4MHz, die Betriebsspannung einige hundert Volt bei wenigen Watt.
da passen die 50V schon hin(werde damit aber noch experimentieren; wo liegt das maximum-beim überschlag??), die 2-40mhz machen mir im moment mehr sorgen, da ich mit meinen messungen so sehr abweiche, werde morgen die elektronik des befeuchters noch einmal unter die lupe nehmen.
mfg clemens
Es gibt außer den 40kHz Wandlern für Luft auch die Wasservernebler die wohl mit 28kHz arbeiten.
Es ist sinnvoll sich an die gegebenen Frequenen zu halten.
Es könnte ja die kleinste Änderung sein, den Nebler-Generator mit DC zu betreiben. Vieleicht bekommt man damit schon ein sauberes Signal.
Manfred
Hallo,
ich habe schon mehrere Echolotgeber aufgemacht, darin befindet sich (neben reichlich Elektonik) ein (natürlich nach unten gerichteter) Piezo. Das Sendesignal hat eine Frequenz von 115KHz.
Da die mit SMD bestückte Platine sehr 'undurchschaubar' ist, bin ich mit der Ansteuerung leider nie einen Schritt weiter gekommen.
Und, hast Du auch Fotos von der Anordnung?
Manfred
so, es gibt neuigkeiten:trafo raus, 4 in serie geschaltete PC netzteile rein=>50hz sind raus.
den trigger besser einstellen=>erkennen dass die 28Khz nur eine schwebung sind
besseren, auf wasser optimierten piezo=> 1,66mHz ohne oszi, 0.9MHz mit oszi am sender.
da 1,6mhz eine viel zu geringe wellenlänge liefern, um über eine phasenverschiebung zu messen, werde ich mich daran machen, eine laufzeitmessung über einen 1.6Mhz impuls und dessen reflexion aufzubauen.
weiß jemand ob ich durch die höhere frequenz mit einbußen bezüglich der reichweite rechnen muss, oder habe ich nur gelösten ärger mit meinem sender/empfänger und dessen ansteuerung?
vg clemens
Und, hast Du auch Fotos von der Anordnung?
Manfred
Sofern ich gemeint sein sollte:
Kann ich morgen mal machen, allerdings nicht vom Piezo, der ist bereits fest im Bootsrumpf eingebaut und von oben wasserdicht (und "fotodicht") verschlossen.
weiß jemand ob ich durch die höhere frequenz mit einbußen bezüglich der reichweite rechnen muss
Was es alles gibt, (das Wiki wird wohl immer besser):
http://de.wikipedia.org/wiki/Sonographie#Absorption
mare_crisium
17.04.2007, 06:12
user 529,
Deine Versuche sind faszinierend. In diesem Handbuch
http://www.simrad-nord.de/handbuecher/kartenplotter/EQ40_50deutsch.pdf
sind Frequenzen angegeben, an denen Du Dich orientieren könntest. Über die Frequenzabhängigkeit der Schalldämpfung in Wasser habe ich noch nichts gefunden, sie sollte sich aber (bei Wasser ohne Schwebstoffe) zwischen ein paar kHz und ein paar MHz nicht stark ändern. Bei hohen Frequenzen kann Kavitation am Geber die Übertragung stark bedämpfen.
Die Durchschlagspannung von Bariumtitanat-Keramik wird als gering beschrieben, genaue Werte konnte ich nicht finden. Die relative Dielektrizitätskonstante ist gewaltig, in der Grössenordnung von 5000.
Bin gespannt auf Deine weiteren Versuche!
mare_crisium
Die Ultraschallwandler die ich mal in Wasser eingesetzt hatte, wurden mit ca. 200kHz betrieben. Diese Frequenz ist mir für Wasser schon öfter untergekommen.
Sigo
habe übers wochenende mit besseren messköpfen, einer gegentacktstufe und einem stärkeren netzteil aufgerüstet.
die frequenz weiterhin so hoch zu lassen ist aussichtslos, jede kleinste wasserbewegung im 150l aquarium schlägt sich sofort in einer phasenverschiebung nieder. als unbrauchbar haben sich ebenfalls mikrophone aus der ultraschalprüffung erwießen, da diese einen fokuspunkt haben, außerhalb dieses punktes wird so gut wie alles ignoriert. hocherfreut bin ich hingegen von McDonald´s spielzeug, diese piezos lassen sich mit einem verstärker direkt in ein ölgefülltes reagenzglass stecken und sind somit isoliert und liefern herforragende ergebnisse. enauso überrascht war ich von parkhilfesensoren aus dem auto, da diese wasserdicht sind und zudem mit geringer frequenz arbeiten da diese eine phasenverschiebung messen; vl bekomme ich heute nacht einen zweiten O:).
morgen möchte ich die laufzeitmessung so weit verbessern, dass ich eine reflexion auswerten kann und nicht mehr den abstand zwischen sensor und empfänger messen muss.
fällt jemandem eine einfache schaltung ein, um mit einem us sensor einen doppelpuls zu senden, ihn zu bedämpfen und anschließend mit dem selben gerät wieder zu empfangen? wenn nicht, bleibe ich eben bei einem parallelen aufbau.
nebenher habe ich auch mit lautsprechern und den hörbaren frequenzen probiert, werde das aber einstellen, da die wellenlängen zu groß sind und ich den fischen ja keine disco zumuten will.
den sender "gefühlsecht" zu isolieren hat die durchs wasser übertragenen störungen noch weiter reduziert.
hoffentlich bekomme ich am montag die wildscheuchen, vl lässt sich aus diesen ein brauchbarer sender basteln. (peile die genannten 200khz an)
mfg clemens
@sigo wie was und wo? hast du tipps und tricks wo ich zb aufpassen muss/wo probleme auftauchen können?
die frequenz weiterhin so hoch zu lassen ist aussichtslos, jede kleinste wasserbewegung im 150l aquarium schlägt sich sofort in einer phasenverschiebung nieder.
Wie ist es mit der Phasenänderung über der Frequenzänderung zur Abstandsmessung?
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=16515
fällt jemandem eine einfache schaltung ein, um mit einem us sensor einen doppelpuls zu senden, ihn zu bedämpfen und anschließend mit dem selben gerät wieder zu empfangen? wenn nicht, bleibe ich eben bei einem parallelen aufbau.
Da könnte schon etwas gehen, mit den zwei Parametern Amplitude und Dauer beim gegenphasigen Abklingen des Sendeimpulses kann eine aktive Dämpfung mehr oder weniger gut erreicht werden.
Manfred
so, nachdem ich meinen geschichtetest in den sand gesetzt habe habe ich wieder zeit zum basteln
am freitag habe ich dan mc donalds heimgesuch und mir einen piezo lautsprecher besorgt. im momnet muss ich diesen aber noch durch öl an das wasser ankoppeln.
http://img339.imageshack.us/img339/9326/img0520yr0.jpg
sobald ich den empfänger jedoch in öl und im reagenzglas ins wasser tauche vergräßern sich die amplituden (is klar, wasser leitet schallbesser als luft), allerdings wird auf das sensorsignal ein teil des senderimpulses "dazugeschlagen", wodurch sich aus dem schönen sinus ein sinus+ein phasenverschobener rechteckimpuls ergibt. habe keine ahnung warum, denn oszi kann nicht schuld sein, denn sonst hätte ich diese problem ja auch an der luft, isolierung sender/empfänger ist meiner meinung nach bestmöglich: reagenzglas+trennschicht aus mineralöl. sollte es an der isolierung liegen dürfte der fehler nicht phasenabhängig sein. (hier kaum zu sehen da die amplitude vom fasenversatz abhängt und hier zufällig verschwindet.
http://img99.imageshack.us/img99/9950/img0518de5.jpg
letzte woche musste ich leider einen atmega (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=275827#275827) und eine gegentacktstufe beerdigen.
so gott will kommen nächste woche meine us abstandswarner, von deren ultraschalköpfen erwarte ich mir bei geringerer frequenz ein besseres ergebneis sowohl als sender als auch als empfänger.
@manf:
wenn ich deinen versuchsaufbau richtig interpretiere:
der sender in der mitte sendet nach links und rechts abhängig von der zeit 37-41khz, durch die unterschiedlichen abstände der empfänger ergibt sich durch zusammenzählen der signale eine vom abstand abhängige frequenz, da sich durch die laufzeitunterschiede eine unterschiedliche schwebung einstellt(???).
einen messaufbau zur entfernungsmessung stelle im mir mit diesem system schwirig vor da ja eine "referenzstrecke" bereitgestellt werden muss und die signale für eine schöne schwebung ja annähernd die gleiche amplitude haben sollten und sich das reflektiertesignal und der sender stören würden.
mfg clemens
Es gibt sicher eine Reihe von Möglichkeiten zur Phasenmessung die Vorgestellte ist nicht die beste zur Entfernungsmessung, ich hatte sie nur gerade da um an ihr zu zeigen wie sich die Frequenz verändern läßt.
Wenn man im wesentlichen ein Echo hat kann man schon ausmessen bei welcher Frequenzänderung gerade eine Wellnenlänge mehr in die Laufzeitstrecke passt.
Aber erst einmal zu Deinem interessanten Versuchsaufbau:
Da steckt also ein Piezowandler in Öl, in einem Reagenzglas im Wasser. Der wird angeregt mit Rechteck mit welcher Frequenz und wo wird das Signal für das Oszilloskop abgegriffen?
Manfred
das rechtecksignal wird an der gegentacktstufe die das signal für den sender verstärkt abgegriffen (waagrecht in der plastikflasche liegt der sender-piezo) frequenz 1.6MHz, 70V/div(sender);5mV/div(empfänger). das empfängersignal wird ohne beschaltung an den beiden polen des piezos abgenommen. die störungen des sin an den flanken des rechtecksignales habe ich durch einen besseren tastkopf und besseren schirm entfernen können, das rechtecksignal das auf den sin "draufgeschlagen" wird hat immer noch ~7mV.
noch werde ich bei einer laufzeitmessung bleiben. 20 impulse bei 1,6MHz, 2ms warten wieder 20 impulse bei 1,6Mhz. aus der zeit zwischen senden und empfangen minus der einschwingdauer errechnet sich die strecke.
die experimente mit dem lautsprecher und einer welle, deren wellenlänge genau zwischen sender und empfänger steht habe ich aufgegeben, da ohne frequenzenderung nur ein binäres signal möglich ist.
@manf: ja, der aufbau sieht genau so aus, mir war eine totale ölfüllung zu teuer und zu umständlich
mfg clemens
Hallo an alle,
ich habe gerade gegooglet und es ist etwas herausgekommen:
Man braucht ein Hydrophon. Unter http://de.wikipedia.org/wiki/Hydrophon ist genau erklärt was das ist, und was sich dafür eignet.
Weiter hat hier http://www.weisser-engineering.de/index.php?http://www.weisser-engineering.de/analogtechnik/sonar/sonar_1.php jemand ein sonar gebaut. Zwar für über-wasser, aber es ist ein Schaltplan dabei und es ist erklärt, was er getan hat.
Unter http://www.gantschnigg.net/articles/ArtikelHydrophonRAW.html findet man eine Anleitung für den Selbstbau eines Hydrophons.
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