Pengukuran jarak bawah air / Sensing

8

Saya sedang mengerjakan proyek dari Universitas yang mencakup ROV. Saya mencoba menemukan cara mudah untuk membuat sistem Distance Sensing, yang tidak memerlukan banyak pekerjaan. sesuatu yang sangat sederhana yang dapat mencapai hingga 20 cm, dengan resolusi yang adil.

Saya telah melihat ke ultrasonik tapi ternyata itu tidak berfungsi dengan baik di air + waterproofing itu merepotkan, juga Infrared juga tidak ideal. Saya membeli pencari ikan sehingga saya dapat menggunakan Transduser tetapi itu juga memiliki banyak kendala, yaitu membuat filter.

Adakah cara mudah yang saya bisa meretas pencari ikan, atau membuat unit penginderaan sederhana menggunakan MCU dan sensor?

infrared ultrasound

— pengguna1622997
sumber

Saya melihat ini untuk proyek universitas juga dan pencari ikan adalah apa yang kami simpulkan pada saat itu, tetapi tidak pernah bisa mengimplementasikannya.

— Joe Baker

Jarak terpanjang yang ingin Anda ukur adalah 20cm. Berapa jarak terpendek yang ingin Anda ukur?

— Nick Alexeev

Itu perlu dikalibrasi tergantung pada air setiap kali, tapi saya ingin tahu bagaimana dua elektroda diatur seperti / \ tetapi terisolasi di atas akan bekerja. Hanya memeriksa beberapa air keran dan resistensi berada dalam kisaran tipe satu megohm, tetapi tergantung pada apakah sesuatu yang menonjol di atasnya tidak masalah. Jika tidak apa-apa pelampung kecil dengan rotary encoder dan semacam tensioner mekanis mungkin sesuatu yang lain untuk dipikirkan.

— PeterJ

13

Jika persyaratan untuk meretas perangkat yang sudah jadi dapat ditiadakan, biaya rendah dan mudah diterapkan opsi sensor rentang adalah:

Gunakan laser biru 405 nanometer sebagai elemen proyeksi. Ini tersedia sekitar $ 13 di eBay : Gunakan senyawa pot epoksi untuk tahan air modul - pemasangan lensa sudah tahan air, jangan gunakan epoksi pada lensa.
Atau, modifikasi laser pointer 405 nm 5 mW yang lebih murah ( kurang dari $ 5 ) untuk tahan air dan tarik kabel listrik keluar. Anda dapat mencoba jari sarung tangan bedah karet transparan untuk opsi waterproofing yang bisa diterapkan.
Untuk cakupan lebih luas: Pisahkan sinar laser menggunakan prisma paralel - perpecahan 5 arah akan ideal untuk 5 balok dalam bidang datar.
Gunakan phototransistor atau photodarlington sebagai elemen penginderaan - pilih bagian dengan sensitivitas yang baik di ujung biru dari spektrum yang terlihat
Pasang elemen penginderaan dekat dengan laser, menunjuk ke arah yang sama dengan laser.
Untuk meningkatkan selektivitas, letakkan filter gel violet-blue di depan phototransistor untuk memblokir atau secara signifikan menipiskan cahaya yang jauh dari bagian spektrum yang diinginkan (405 nm).
Saat kombinasi sensor laser + mendekati permukaan reflektif atau dispersif, intensitas insiden cahaya biru (405 nm) pada phototransistor meningkat. Ini terjadi bahkan jika tidak ada pantulan specular dari permukaan, karena sinar laser yang terkolimasi masih dipantulkan kembali ke arah sumber karena pembentukan pola speckle.
Sayangnya pendekatan ini tidak akan berfungsi jika air memiliki aktivitas gelembung yang signifikan, atau partikel tersuspensi, karena intensitas pola speckle akan tetap tinggi bahkan tanpa permukaan pantulan yang solid di depan.
Meskipun ini terdengar agak kontra-intuitif, intensitas sinyal yang dipantulkan dalam air dari laser biru 1 mW biasanya cukup kuat untuk dideteksi oleh phototransistor meskipun tidak ada permukaan yang memantulkan secara tegak lurus tempat laser terjadi - sedangkan pantulan langsung adalah cenderung membanjiri fototransistor, sehingga tindakan pencegahan yang tepat diperlukan.
Kalibrasikan intensitas sinyal yang diterima pada phototransistor untuk jarak, dan Anda memiliki sensor proxmity bawah air Anda.
Jangan lupa untuk menggunakan pot epoksi untuk melindungi semua jejak sirkuit, komponen, kabel dan koneksi yang kedap air.

Mengapa ini bekerja di mana LED inframerah atau laser tidak akan:

Ujung merah dari spektrum yang terlihat (dan lebih lagi, Infra Merah) diserap oleh air sekitar 100 kali lebih kuat dari ungu / biru: ^{dari artikel ini}

Mengapa ini bekerja dengan laser tetapi tidak harus dengan LED UV:

Cahaya dari LED tidak terkolimasi, karenanya tidak mendapatkan intensifikasi yang signifikan dalam arah balik, sedangkan kombinasi pantulan dan difraksi menyebabkan intensifikasi pulsa yang dihasilkan dari sinyal yang dikembalikan untuk sinar laser terkolimasi, dengan pembentukan pola speckle .

— Anindo Ghosh
sumber

+1 Jawaban yang sangat keren. Saya ingin tahu apakah menggunakan laser IR merah / dekat akan menjadi pilihan yang lebih baik karena OP hanya mementingkan jarak yang sangat kecil dan penyerapan air dapat membantu mengurangi gangguan, terutama yang lebih dalam di bawah air ??

— Garrett Fogerlie

@GarrettFogerlie Poin bagus ... dan laser IR 980 nm mudah tersedia, seperti juga fotosensor IR, termasuk beberapa bagian terintegrasi yang cukup canggih dengan filter IR-pass yang hebat yang terpasang pada lensa.

— Anindo Ghosh

Terima kasih Anindo saya akan mencoba ini. Ada saran tentang phototransistor?

— user1622997

Bagaimana Anda bisa mengkalibrasi sistem ini ketika sifat reflektor tidak diketahui (OP menggunakan ROV yang bergerak melalui air dan karenanya lingkungan lokalnya akan terus berubah)? Mengandalkan variasi intensitas untuk mengukur jarak sangat berisiko. Dengan jarak sekecil itu, ultrasonik harus bekerja karena atensi akan sangat rendah. Lebar pulsa yang dibutuhkan tergantung pada resolusi yang diinginkan yang tidak diberikan.

— Barry

4

~~Sensor Ultrasonik Bawah Air ini untuk pengukuran jarak mungkin hanya apa yang Anda cari.~~ Seperti yang ditunjukkan oleh Michael Karas, sensor ultrasonik tersebut memiliki rating 30cm-3m, maaf. Namun, situs ini mungkin memiliki opsi lain yang sesuai.

Anda dapat membuat modul Anda sendiri dengan transduser bawah air . Anda harus membaca ini jika Anda belum melakukannya.

Adakah cara mudah yang saya bisa meretas pencari ikan, atau membuat unit penginderaan sederhana menggunakan MCU dan sensor ???

Saya tidak terlalu akrab dengan pencari ikan, tetapi saya berani bertaruh Anda bisa mendapatkan pencari ikan yang benar-benar murah yang memiliki keluaran data dan mencoba memodifikasinya untuk bekerja dengan proyek Anda. Namun saya pikir kisarannya akan besar untuk Anda, karena Anda hanya perlu 20cm, pencari ikan (atau transduser) kemungkinan besar tidak akan terlalu akurat pada jarak ini.

Ini adalah versi yang lebih murah dari modul pertama yang saya tautkan, (paling tidak saya pikir begitu). Modul Pengukuran Jarak Tahan Air Ultrasonik Sensor tidak dimaksudkan untuk digunakan di bawah air tetapi dapat bekerja untuk Anda tergantung pada kedalaman perangkat Anda.

— Garrett Fogerlie
sumber

Pencari transduser / jangkauan pertama yang Anda tautkan hanya baik untuk melakukan pengukuran hingga 30cm. Itu tidak di ball park dari jarak max 20cm OPs.

— Michael Karas

2

Saya telah mengalami pengukuran kedalaman air ini sebelumnya dan menemukan bahwa sensor tekanan dan bubbler (yaitu, airator tangki umpan ikan) bekerja dengan baik seperti yang ditunjukkan dan dijelaskan dalam video YouTube Patroli Dock Patroli ini https://youtu.be/0CRarPCHXk0 . Mikro di Patroli Dok Terapung adalah mikro dari Parallax (Raspberry Pi juga berfungsi). Saya menemukan jawaban Mr. Ghosh sangat menarik dan saya akan mencobanya (saya sedang dalam proses pengadaan suku cadang untuk ide laser). Saya mencoba meretas pencari ikan tetapi akurasi pencari ikan di air dangkal buruk dan banyak suara. Sensor ultra sonik tidak berfungsi karena hanya memantul dari air. Bubbler bekerja sejauh ini tetapi laser biru mungkin pendekatan yang lebih sederhana.

— Mark Miller
sumber

1

Saya mungkin agak terlambat ke pesta yang satu ini, tapi sensor jarak IR yang tajam akan bekerja di bawah air dan ideal untuk jarak dekat. Saya menggunakannya untuk aplikasi ini pada proyek yang sedang saya kerjakan. Anda perlu membasahi mereka dan menempatkannya di belakang semacam kotak IR permisif. Saya menggunakan perumahan GoPro dengan sensor tetap di tempatnya dan sebuah kelenjar berlubang kecil terpasang (dapat bersumber dari McMaster Carr atau pemasok serupa). Mereka memang memiliki respons non-linier dan Anda mungkin harus memetakan nilai pada respons sensor berdasarkan pengujian karena IR melemahkan cukup banyak dalam air, tetapi sensor ini berbiaya rendah dan sangat mudah dipasang dan dimanfaatkan. Sebagai catatan, ini hanya ideal untuk aplikasi jangka pendek.

— Matthew Connolly
sumber

Dari catatan, kelenjar lubang adalah untuk kawat yang memasok tegangan, kabel ground dan sinyal.

— Matthew Connolly

0

Sebagai semacam referensi empiris, pengalaman saya dengan berbagai pencari ikan menunjukkan bahwa mereka tidak bekerja dengan baik dalam kurang dari 1 kaki air. Saya menduga mereka membutuhkan jarak minimum untuk mendengar refleksi dengan benar. Jika transduser menghadap permukaan datar, bacaan tidak benar. Mungkin juga penerima sangat terarah, jadi ketika penerima <1 kaki dari permukaan pantulan, ia melewatkan pantulan.

— gregb212
sumber