Misurazione / rilevamento della distanza subacquea

Sto lavorando a un progetto dell'Università che include un ROV. Sto cercando di trovare un modo semplice per creare un sistema di rilevamento della distanza, che non richiede molto lavoro. qualcosa di molto semplice che può misurare fino a 20 cm, con una buona risoluzione.

Ho esaminato gli ultrasuoni ma a quanto pare non funziona bene in acqua + l'impermeabilizzazione è una seccatura, anche l'infrarosso non è l'ideale. Ho acquistato un fishfinder in modo da poter utilizzare il trasduttore ma che presenta anche molti ostacoli, ad esempio la creazione di filtri.

Un modo semplice per hackerare un fishfinder o creare una semplice unità di rilevamento utilizzando un MCU e un sensore?

Se il requisito per l'hacking di un dispositivo pronto può essere eliminato, un'opzione di sensore di portata a basso costo e semplice da implementare è:

• Utilizzare un laser blu da 405 nanometri come elemento di proiezione. Questi sono disponibili per circa $ 13 su eBay : utilizzare un composto epossidico per impermeabilizzare il modulo - il montaggio dell'obiettivo è già impermeabile, non usare resina epossidica sull'obiettivo.
• In alternativa, modifica un puntatore laser 405 nm 5 mW ancora più economico ( meno di $ 5 su eBay ) per impermeabilizzarlo ed estrarre energia. Puoi provare il dito di un guanto chirurgico in gomma trasparente per un'opzione di impermeabilità praticabile.
• Per una copertura estesa: dividere il raggio laser usando un prisma parallelo: una divisione a 5 vie sarebbe l'ideale per 5 raggi su un piano piatto.
• Usa un fototransistor o un photodarlington come elemento sensibile - scegli una parte con una buona sensibilità all'estremità blu dello spettro visibile
• Montare l'elemento sensibile vicino al laser, puntando nella stessa direzione del laser.
• Per migliorare la selettività, posizionare un filtro gel viola-blu davanti al fototransistor per bloccare o attenuare in modo significativo la luce incidente che è lontana dalla parte desiderata (405 nm) dello spettro.
• Man mano che la combinazione laser + sensore si avvicina a qualsiasi superficie riflettente o dispersiva, l'intensità della luce blu (405 nm) incidente sul fototransistor aumenta. Ciò si verifica anche se non vi è alcun riflesso speculare dalla superficie, poiché i raggi laser collimati vengono ancora riflessi nella direzione della sorgente a causa della formazione di punti.
• Sfortunatamente questo approccio non funzionerà se l'acqua ha una significativa attività a bolle o materiale particellare sospeso, poiché l'intensità del modello di macchioline rimarrà alta anche senza una superficie riflettente solida davanti.
• Nonostante questo suoni un po 'contro-intuitivo, l'intensità del segnale riflesso nell'acqua di un laser blu da 1 mW è in genere abbastanza forte per essere rilevata da un fototransistor anche se non esiste una superficie riflettente perpendicolare su cui il laser è incidente - mentre una riflessione diretta è che potrebbe sopraffare il fototransistor, quindi sono necessarie precauzioni appropriate.
• Calibrare l'intensità del segnale ricevuto sul fototransistor per la distanza e si dispone del sensore di prossimità subacqueo.
• Non dimenticare di utilizzare il rivestimento epossidico per impermeabilizzare tutte le tracce, i componenti, i fili e le connessioni dei circuiti esposti.

Perché questo funziona dove i LED o i laser a infrarossi non dovrebbero:

• L'estremità rossa dello spettro visibile (e più ancora l'infrarosso) è assorbita dall'acqua circa 100 volte più forte del viola / blu: ^{da questo articolo}

Perché funziona con un laser ma non necessariamente con i LED UV:

• La luce di un LED non viene collimata, quindi non si intensifica in modo significativo nella direzione di ritorno, mentre una combinazione di riflessione e diffrazione provoca un'intensificazione pulsata significativa di tale segnale restituito per un raggio laser collimato, mediante formazione di punti maculati .

Questo sensore ad ultrasuoni subacqueo per la misurazione della distanza può essere proprio quello che stai cercando. Come ha sottolineato Michael Karas, quel sensore a ultrasuoni è valutato da 30 cm a 3 m, mi dispiace. Tuttavia, questo sito potrebbe avere un'altra opzione adatta.

È possibile creare il proprio modulo con un trasduttore subacqueo . Dovresti leggere questo se non l'hai già fatto.

Un modo semplice per hackerare un fishfinder o creare una semplice unità di rilevamento utilizzando un MCU e un sensore ???

Non ho molta familiarità con i fishfinder, ma scommetto che potresti trovare un vero fishfinder economico con un output di dati e provare a modificarlo per lavorare con il tuo progetto. Tuttavia, penso che la portata sarà troppo grande per te, dal momento che hai bisogno solo di 20 cm, un fishfinder (o il suo trasduttore) molto probabilmente non sarà troppo preciso a questa distanza.

Questa è la versione più economica del primo modulo a cui ho collegato, (almeno credo che sia) Il modulo di misurazione della distanza del sensore a ultrasuoni impermeabile non è pensato per essere utilizzato sott'acqua ma può funzionare per te a seconda della profondità del tuo dispositivo.

In precedenza mi sono imbattuto in questa misurazione della profondità dell'acqua e ho scoperto che un sensore di pressione e un gorgogliatore (cioè un aeratore per esca per pesci) funzionano bene come dimostrato e spiegato in questo video YouTube di Floating Dock Patrol https://youtu.be/0CRarPCHXk0 . Il micro in Floating Dock Patrol è di Parallax (funzionerebbe anche Raspberry Pi). Trovo la risposta del signor Ghosh molto interessante e la proverò (sto per procurarmi le parti per l'idea del laser). Ho provato ad hackerare un fishfinder ma l'accuratezza di un fishfinder in acque poco profonde è scarsa e molto rumorosa. I sensori ultrasonici non funzionano poiché rimbalzano sull'acqua. Finora il gorgogliatore funziona meglio, ma il laser blu potrebbe essere un approccio più semplice.

Potrei essere un po 'in ritardo alla festa su questo, ma uno qualsiasi dei sensori di prossimità IR nitidi funzionerà sott'acqua e sono ideali per brevi distanze. Li uso proprio per questa applicazione sul progetto a cui sto attualmente lavorando. Dovrai impermeabilizzarli e metterli dietro una sorta di custodia permissiva IR. Uso un alloggiamento GoPro con il sensore fissato in posizione e un piccolo pressacavo passante installato (può essere acquistato da McMaster Carr o un fornitore simile). Hanno una risposta non lineare e probabilmente dovrai mappare i valori alla risposta del sensore in base ai test poiché l'IR si attenua abbastanza pesantemente nell'acqua, ma questo sensore è a basso costo ed è incredibilmente facile da installare e sfruttare. Da notare, è ideale solo per applicazioni a corto raggio.

Come una sorta di riferimento empirico, la mia esperienza con vari cercatori di pesci suggerisce che non funzionano bene in meno di 1 metro di acqua. Sospetto che abbiano bisogno di una distanza minima per ascoltare correttamente il riflesso. Se il trasduttore si trova su una superficie piana, le letture non sono corrette. È anche possibile che il ricevitore sia altamente direzionale, quindi quando il ricevitore è <1ft dalla superficie di riflessione, manca il riflesso.