Đo khoảng cách dưới nước / Cảm biến

Tôi đang làm việc trong một dự án từ Đại học bao gồm ROV. Tôi đang cố gắng đưa ra một cách dễ dàng để tạo ra một hệ thống cảm biến từ xa, không đòi hỏi nhiều công việc. một cái gì đó rất đơn giản có thể đo đến 20 cm, với độ phân giải hợp lý.

Tôi đã xem xét siêu âm nhưng rõ ràng nó không hoạt động tốt trong nước + chống thấm là một rắc rối, ngoài ra Hồng ngoại cũng không lý tưởng. Tôi đã mua một công cụ tìm cá để tôi có thể sử dụng Bộ chuyển đổi nhưng điều đó cũng có rất nhiều trở ngại, tức là tạo các bộ lọc.

Bất kỳ cách dễ dàng nào mà tôi có thể hack một công cụ tìm cá, hoặc tạo một đơn vị cảm biến đơn giản bằng MCU và cảm biến?

Nếu yêu cầu hack một thiết bị làm sẵn có thể được loại bỏ, thì chi phí thấp và đơn giản để thực hiện tùy chọn cảm biến phạm vi là:

• Sử dụng tia laser màu xanh 405 nanomet làm phần tử chiếu. Chúng có sẵn với giá khoảng 13 đô la trên eBay : Sử dụng hợp chất bầu epoxy để chống thấm mô-đun - việc lắp ống kính đã không thấm nước, không sử dụng epoxy trên ống kính.
• Ngoài ra, sửa đổi một con trỏ laser thậm chí rẻ hơn ( dưới 5 đô la trên eBay ) 405nm 5 mW để chống thấm nước và kéo dây dẫn ra ngoài. Bạn có thể thử ngón tay của một chiếc găng tay phẫu thuật bằng cao su trong suốt để có một lựa chọn chống thấm hoàn toàn khả thi.
• Đối với vùng phủ sóng mở rộng: Tách chùm tia laser bằng lăng kính song song - cách chia 5 chiều sẽ là lý tưởng cho 5 chùm tia trong một mặt phẳng.
• Sử dụng một phototransistor hoặc photodarlington làm phần tử cảm biến - chọn một phần có độ nhạy tốt ở đầu màu xanh của phổ khả kiến
• Gắn phần tử cảm biến gần với tia laser, chỉ cùng hướng với tia laser.
• Để cải thiện tính chọn lọc, đặt bộ lọc gel màu xanh tím phía trước phototransistor để chặn hoặc làm giảm đáng kể ánh sáng tới từ phần quang phổ (405nm) mong muốn.
• Khi tổ hợp cảm biến laser + tiếp cận bất kỳ bề mặt phản xạ hoặc tán sắc nào, cường độ ánh sáng màu xanh lam (405nm) trên phototransistor tăng lên. Điều này xảy ra ngay cả khi không có sự phản xạ vật chất từ ​​bề mặt, bởi vì (các) chùm tia laser chuẩn trực vẫn bị phản xạ trở lại theo hướng nguồn do sự hình thành mô hình đốm.
• Thật không may, phương pháp này sẽ không hiệu quả nếu nước có hoạt động bong bóng đáng kể, hoặc vật chất hạt lơ lửng, vì cường độ mô hình đốm sẽ vẫn cao ngay cả khi không có bề mặt phản xạ rắn phía trước.
• Mặc dù điều này nghe có vẻ hơi trực quan, cường độ tín hiệu phản xạ trong nước của laser xanh 1 mW thường đủ mạnh để phát hiện bởi một phototransistor mặc dù không có bề mặt phản xạ vuông góc mà tia laser xảy ra - trong khi đó là sự phản xạ trực tiếp có khả năng áp đảo phototransistor, vì vậy cần có biện pháp phòng ngừa thích hợp.
• Hiệu chỉnh cường độ tín hiệu nhận được trên phototransistor cho khoảng cách và bạn có cảm biến proxmity dưới nước.
• Đừng quên sử dụng bầu epoxy để chống thấm tất cả các dấu vết, thành phần, dây điện và kết nối.

Tại sao điều này hoạt động ở nơi đèn LED hồng ngoại hoặc laser sẽ không:

• Đầu đỏ của quang phổ nhìn thấy (và hơn thế nữa là Hồng ngoại) được hấp thụ bởi nước mạnh gấp 100 lần so với tím / xanh: ^{từ bài viết này}

Tại sao điều này hoạt động với laser nhưng không nhất thiết phải có đèn LED UV:

• Ánh sáng từ đèn LED không được chuẩn trực, do đó không được tăng cường đáng kể theo hướng trở lại, trong khi đó sự kết hợp giữa sự phản xạ và nhiễu xạ gây ra sự tăng cường xung đáng kể của tín hiệu bị trả lại như vậy đối với chùm tia laser chuẩn, do sự hình thành mô hình lốm đốm .

Cảm biến siêu âm dưới nước này để đo khoảng cách có thể chỉ là những gì bạn đang tìm kiếm. Như Michael Karas đã chỉ ra, cảm biến siêu âm được đánh giá từ 30cm-3m, xin lỗi. Tuy nhiên, trang web này có thể có một lựa chọn phù hợp khác.

Bạn có thể tạo mô-đun của riêng bạn với một bộ chuyển đổi dưới nước . Bạn nên đọc nó nếu bạn chưa có.

Bất kỳ cách dễ dàng nào mà tôi có thể hack một công cụ tìm cá, hoặc tạo một đơn vị cảm biến đơn giản bằng MCU và cảm biến ???

Tôi không rành lắm về công cụ tìm cá, nhưng tôi cá là bạn có thể tìm một công cụ tìm cá giá rẻ thực sự có đầu ra dữ liệu và cố gắng sửa đổi nó để làm việc với dự án của bạn. Tuy nhiên tôi nghĩ rằng phạm vi sẽ lớn đối với bạn, vì bạn chỉ cần 20 cm, một công cụ tìm cá (hoặc đó là đầu dò) rất có thể sẽ không quá chính xác ở khoảng cách này.

Đây là phiên bản rẻ hơn của mô-đun đầu tiên tôi liên kết, (ít nhất là tôi nghĩ vậy) Mô-đun đo khoảng cách cảm biến siêu âm không thấm nước không có nghĩa là được sử dụng dưới nước nhưng nó có thể hoạt động cho bạn tùy thuộc vào độ sâu của thiết bị.

Tôi đã chạy vào phép đo độ sâu nước này trước đây và thấy rằng một cảm biến áp suất và bọt khí (tức là máy điều hòa bể cá mồi) hoạt động độc đáo như được trình bày và giải thích trong video YouTube Dock Dock Patrol này https://youtu.be/0CRarPCHXk0 . Micro trong Patrol Dock nổi là một từ Parallax (Raspberry Pi cũng hoạt động). Tôi thấy câu trả lời của ông Ghosh rất thú vị và tôi sẽ thử nó (Tôi đang trong quá trình mua sắm các bộ phận cho ý tưởng laser). Tôi đã thử hack một công cụ tìm cá nhưng độ chính xác của một công cụ tìm cá ở vùng nước nông thì kém và nhiều tiếng ồn. Các cảm biến siêu âm không hoạt động khi chúng vừa bật khỏi mặt nước. Công cụ tạo bọt hoạt động tốt nhất cho đến nay nhưng tia laser xanh có thể là một cách tiếp cận đơn giản hơn.

Tôi có thể đến bữa tiệc muộn một chút, nhưng bất kỳ cảm biến tiệm cận IR sắc nét nào cũng sẽ hoạt động dưới nước và lý tưởng cho các phạm vi ngắn. Tôi sử dụng chúng cho chính ứng dụng này trong dự án mà tôi hiện đang làm. Bạn sẽ cần phải chống thấm chúng và đặt chúng đằng sau một số trường hợp cho phép IR. Tôi sử dụng vỏ GoPro với cảm biến được cố định tại chỗ và một tuyến lỗ nhỏ được lắp đặt (có thể được lấy từ McMaster Carr hoặc nhà cung cấp tương tự). Chúng có phản hồi phi tuyến tính và bạn có thể sẽ phải ánh xạ các giá trị tới phản ứng của cảm biến dựa trên thử nghiệm vì IR suy giảm khá nhiều trong nước, nhưng cảm biến này có chi phí thấp và rất dễ cài đặt và tận dụng. Lưu ý, nó chỉ lý tưởng cho các ứng dụng tầm ngắn.

Là một tài liệu tham khảo theo kinh nghiệm, kinh nghiệm của tôi với các công cụ tìm cá khác nhau cho thấy chúng không hoạt động tốt trong ít hơn 1ft nước. Tôi nghi ngờ họ cần một khoảng cách tối thiểu để nghe phản xạ đúng. Nếu đầu dò nằm trên một bề mặt phẳng, các giá trị đọc không chính xác. Cũng có thể máy thu có tính định hướng cao, vì vậy khi máy thu cách bề mặt phản xạ <1ft, nó sẽ bỏ qua sự phản chiếu.