Sensorik für Schiff

[gizmo82]

Hallo Leute,

Ich habe vor ein Schiff zu bauen, dass in einem Pool selbständig fährt, mit einem atmel avr mikrocontroller.
Das Boot soll Hindernisse erkennen können und diesen ausweichen.
Vor dem Beckenrand soll es rechtzeitig drehen um eine Kollision zu verhindern.
Gibt es Sensoren mit denen sich so etwas realisieren lässt ?
Sie müssen natürlich unempfindlich gegen Wasser sein.
Gibt es irgend eine Möglichkeit zu Messen wie weit das Schiff gefahren ist, um nach einer bestimmten Strecke zu bremsen ?

Ich bin für jeden Tip dankbar.

Grüße gizmo

[roverdriver]

Kannst das Prinzip der GPS Positionierung nutzen.
Angewendet auf einen Pool könnte es wie folgt aussehen:
- in jede der vier Ecken einen Sender stellen (runder Pool -> Viertelkreis )
-> jeder Sender besitzt eine Echtzeituhr und sendet in regelmäßigen Abständen sein Zeitsignal per Infrarot
(am besten vielleicht versetzt, damit sie sich nicht gegenseitig stören)

- auf dem Boot befindet sich ein Empfänger
-> der Empfänger besitzt ebenfalls eine Echtzeituhr, er empfängt das Zeitsignal der Sender und schreibt dazu wann er es empfangen hat

Aus der Zeitdifferenz von Sendezeit und Empfangszeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Infrarotlicht kannst du dir die Entfernung vom Sender berechnen.
Aus den vier Entfernungen ergibt sich ein gemeinsamer Schnittpunkt, der hoffentlich auf deinem Pool liegt :D


Grüße roverdriver

[masasibe]

Ich glaube nicht, dass das mit Infrarot eine genügend hohe Genauigkeit liefert. Infrarotlicht breitet sich ja schließlich mit Lichtgeschwindigkeit aus. ;-)
Und wenn das Becken nicht sehr, sehr groß ist, dann braucht das Licht nur eine so geringe Zeitspanne, dass sich das nicht mit einen AVR messen lassen wird. Außerdem bekommt man mit den Uhren auch niemals eine ausreichende Genauigkeit.
Nicht umsonst verwenden GPS und Galileo Atomuhren!

[gizmo82]

Hi Leute,

Erst mal danke für die Tips.
Aber noch eine Sache hab ich vergessen, am Pool selber darf nichts angebracht werden.

[o.g.1985]

@gizmo82

Stichwort Sonar, Ultraschallmodul unter Wasser. Könnte gehn, aber wieviel Power das braucht kann ich nicht sagen. Wasser hat ja ein sehr viel höhere dichte als luft.
Eftl hilf dir das weiter.

MFG Oliver G

[BastelWastel]

Mh..wenn der Pool gross genug ist vllt GPS (mit der ungenauigkeit die damit einher geht und die Hinderniserkennung nicht abdeckt).
Oder wenn die 'Pool-kante' hoch genug ist normale Distanzsensoren, damit siehst du auch Hindwernisse. (Dabei sollte das Schiff natuerlich in deren Messbereich halten, oder zumindest umlenken koennen)
Ggf. eine kombination (ala, GPS meldet die nahende Kante und bremst das Schiff bis die Abstandssensoren in dem Messbereich kommen)
Die gefahrene Strecke zu messen wird da schon komplizierter...vllt ne Art Echolot zum Poolrand?

[masasibe]

Hier habe ich 2 Links zur Ultraschall/Sonar-Entfernungsmessung unter Wasser gefunden:
https://www.roboternetz.de/community/threads/31223-Ultraschall-unter-Wasser/page4
http://www.mikrocontroller.net/topic/160343

mfg masasibe

[HannoHupmann]

@masasiba kein Infrarotentfernungsmesser arbeitet mit Laufzeitmessung. Sowas kann man in der Quantenphysik machen. Die IR Sensoren arbeiten ALLE mit Winkeländerung. 21402

Ich würde dem Schiff wirklich nur ein paar Sharp IR Sensoren spenden. Kosten nicht viel und sind hinreichend genau und wasserdicht. GPS ist halt nicht so wirklich toll weil sich die Höhe des Schiffs bei Wellengang verändert und so die Messung versaut.

Nahbereich IR, Weitbereich IR und gut is.
21401

[masasibe]

Hallo HannoHupmann,

kein Infrarotentfernungsmesser arbeitet mit Laufzeitmessung. Sowas kann man in der Quantenphysik machen. Die IR Sensoren
Das habe ich auch nie behauptet! Ich habe nur geschrieben, dass es nicht funktionieren würde, eben wegen der hohen Lichtgeschwindigkeit.
Dabei habe ich mich auf den Beitrag vorher von roverdriver bezogen:

Aus der Zeitdifferenz von Sendezeit und Empfangszeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Infrarotlicht kannst du dir die Entfernung vom Sender berechnen.


mfg masasibe

[Besserwessi]

Die IR Sensoren sind vermutlich schon die beste Wahl. Wenn der Rand einheitlich ist, könnte es ggf. sogar mit der noch einfacheren Version über die Intensität gehen, so wie versuche mit der IR Schnittstelle des Asuro.

Die Messung der zurückgelegten Strecke ist nicht so einfach, denn man hat keinen guten Vergleichspunkt. Das Wasser an der Oberfläche bewegt sich ggf. auch mit dem Wind. Da kann man schon eher versuchen über Ultraschall unter Wasser die Position im ganzen Pool zu bestimmen, und nicht nur dicht am Rand. Um zu sehen in welcher Ecke man ist, hilft dann ein magnetischer Kompass.

[gizmo82]

Danke erst mal für die vielen Posts

Ich habe mir überlegt eine DGPS Maus auf das Boot zu schrauben und über den uart des Atmels die nmea Daten zu empfangen.
Ich könnte doch bei der auswertung der nmea daten die Höhenangabe außer acht lassen, dann habe ich keine Probleme was Wellen angeht oder sehe ich das falsch ?
gibt es wasserdichte IR sensoren mit I2C Schnittstelle oder wie werden diese ausgewertet ?
Gibt es Ultraschallsensoren ala srf10 die Wasserdicht sind ?
Wo liegen die Vor bzw. Nachteile von Infrarot gegenüber Ultraschall ?

[Besserwessi]

Beim Ultraschall muss man zwischen Ultraschall in der Luft und Ultraschall im Wasser unterscheiden. Ultraschall in der Luft hat ein großes Problem: auch Wellen an der Wasseroberfläche können einen Teil des Ultraschalls zurück streuen. Wenn man also keine schön hohen Beckenrand hat, ist damit Ultraschall in der Luft nur für relativ kleine Reichweiten möglich. Es gibt auch Wasserweste Transducer - als fertiges Modul hab ich die aber noch nicht gesehen. Der Nachteil der Wasserfesten Transducer ist ein geringere Empfindlichkeit - ein direkter Austauch bei einem Modul ist als problematisch.

Ultraschall unter Wasser hat den Nachteil, das man da eher wenig fertige Lösungen / Module findet. Im Prinzip geht aber Ultraschall im Wasser sehr gut und gibt starke, wenig gestörte Signal. Auch da hat man ggf. Streuung an der Oberfläche, aber dafür ist das Wasser in der Regel tiefer als der Rand hoch ist. Ein Problem kann die zu glatte Oberfläche sein, so dass man ggf. eher spiegelnde Verhältnisse hat. Der Vorteil ist die große Reichweite. Wie das Signal aussieht hängt aber sehr vom Pool ab.

Die Infrarotsensoren kann man ggf. Wasserdicht machen, wenn sie es nicht von sich aus sind. Die darf man hinter einer Scheibe einbauen. Der Nachteil ist ggf. die begrenzte Reichweite von vielleicht 1 m. Ein Problem kann auch noch direkte Sonnenstrahlung sein: Es ist zu befürchten das davon der Empfänger übersteuert. Dafür hat man eine gute Bündelung in der einen Richtung und könnte so die Wellen vermeiden, sofern das Boot nicht zu sehr schaukelt.

Mit GPS wird das schwer, denn da reicht die Genauigkeit (ca. +-10 m) nicht. Echtes differentielles GPS ist sehr teuer und braucht dann auch wieder eine feste Station.