Medição de distância subaquática / detecção

Estou trabalhando em um projeto da Universidade que inclui um ROV. Estou tentando encontrar uma maneira fácil de criar um sistema de sensoriamento à distância, que não exija muito trabalho. algo muito simples que pode medir até 20 cm, com uma resolução justa.

Eu olhei para ultra-som, mas aparentemente ele não funciona bem na água + a impermeabilização é um aborrecimento, também o infravermelho também não é o ideal. Comprei um localizador de peixes para poder usar o transdutor, mas também há muitos obstáculos, como a criação de filtros.

Existe uma maneira fácil de invadir um localizador de peixes ou criar uma unidade de detecção simples usando um MCU e um sensor?

Se o requisito de hackear um dispositivo pronto puder ser dispensado, uma opção de sensor de alcance de baixo custo e simples de implementar é:

• Use um laser azul de 405 nanômetros como elemento de projeção. Eles estão disponíveis por cerca de US $ 13 no eBay : Use um composto de epóxi para impermeabilizar o módulo - a montagem da lente já é à prova d'água, não use epóxi na lente.
• Como alternativa, modifique um ponteiro laser ainda mais barato ( menos de US $ 5 no eBay ) de 405 nm e 5 mW para impermeabilizá-lo e retirar os cabos de força. Você pode experimentar o dedo de uma luva cirúrgica de borracha transparente para obter uma opção de impermeabilização viável.
• Para cobertura estendida: Divida o feixe de laser usando um prisma paralelo - uma divisão de 5 direções seria ideal para 5 feixes em um plano.
• Use um fototransistor ou fotodarlington como elemento sensor - escolha uma peça com boa sensibilidade na extremidade azul do espectro visível
• Monte o elemento sensor próximo ao laser, apontando na mesma direção que o laser.
• Para melhorar a seletividade, coloque um filtro de gel azul violeta na frente do fototransistor para bloquear ou atenuar significativamente a luz incidente que está longe da parte desejada (405 nm) do espectro.
• À medida que a combinação laser + sensor se aproxima de qualquer superfície refletora ou dispersiva, a intensidade da luz azul (405 nm) incidente no fototransistor aumenta. Isso ocorre mesmo se não houver reflexão especular da superfície, porque os raios laser colimados ainda são refletidos de volta na direção da fonte devido à formação do padrão de manchas.
• Infelizmente, essa abordagem não funcionará se a água tiver atividade significativa de bolhas ou material particulado em suspensão, pois a intensidade do padrão de manchas permanecerá alta, mesmo sem uma superfície refletora sólida à frente.
• Apesar de parecer um pouco contra-intuitivo, a intensidade do sinal refletido na água de um laser azul de 1 mW é tipicamente forte o suficiente para a detecção por um fototransistor, mesmo que não exista uma superfície refletora perpendicular na qual o laser é incidente - enquanto um reflexo direto é sobrecarregar o fototransistor, são necessárias as precauções apropriadas.
• Calibre a intensidade do sinal recebido no fototransistor para a distância e você terá seu sensor de proximidade subaquático.
• Não se esqueça de usar o envasamento epóxi para impermeabilizar todos os traços de circuito exposto, componentes, fios e conexões.

Por que isso funciona onde LEDs ou lasers infravermelhos não:

• O extremo vermelho do espectro visível (e mais ainda o infravermelho) é absorvido pela água cerca de 100 vezes mais fortemente que o violeta / azul: ^{deste artigo}

Por que isso funciona com um laser, mas não necessariamente com LEDs UV:

• A luz de um LED não é colimada, portanto, não é intensificada significativamente na direção de retorno, enquanto uma combinação de reflexão e difração causa intensificação pulsada significativa desse sinal retornado para um feixe de laser colimado, pela formação de padrões de manchas .

Este sensor ultrassônico subaquático para medição de distância pode ser exatamente o que você está procurando. Como Michael Karas apontou, esse sensor ultrassônico é classificado entre 30cm-3m, desculpe. No entanto, este site pode ter outra opção adequada.

Você pode criar seu próprio módulo com um transdutor subaquático . Você deve ler isso se ainda não o fez.

Qualquer maneira fácil que eu possa invadir um localizador de peixes ou criar uma unidade de detecção simples usando um MCU e um sensor ???

Eu não estou muito familiarizado com os localizadores de peixes, mas aposto que você poderia obter um localizador de peixes barato e realmente com saída de dados e tentar modificá-lo para trabalhar com seu projeto. No entanto, acho que o alcance será muito grande para você, já que você só precisa de 20 cm, um localizador de peixes (ou seu transdutor) provavelmente não será muito preciso a essa distância.

Esta é a versão mais barata do primeiro módulo ao qual vinculei (pelo menos acho que seja) O módulo de medição de distância por sensores ultrassônicos à prova d'água não deve ser usado debaixo d'água, mas pode funcionar para você, dependendo da profundidade do seu dispositivo.

Eu já fiz essa medição de profundidade da água antes e descobri que um sensor de pressão e um borbulhador (ou seja, um arejador de tanque de isca de peixe) funcionam muito bem como demonstrado e explicado neste vídeo do YouTube do Floating Dock Patrol no https://youtu.be/0CRarPCHXk0 do YouTube . O micro da Patrulha de doca flutuante é um da Parallax (o Raspberry Pi também funcionaria). Acho a resposta do Sr. Ghosh muito interessante e vou tentar (estou no processo de adquirir as peças para a ideia do laser). Tentei invadir um localizador de peixes, mas a precisão de um localizador de peixes em águas rasas é baixa e muito barulho. Sensores ultrassônicos não funcionam, pois apenas ricocheteiam na água. O bubbler funciona melhor até agora, mas o laser azul pode ser uma abordagem mais simples.

Talvez eu esteja um pouco atrasado para a festa, mas qualquer um dos sensores de proximidade IR funcionará debaixo d'água e é ideal para curtas distâncias. Eu os uso para esse mesmo aplicativo no projeto em que estou trabalhando atualmente. Você precisará impermeabilizá-los e colocá-los atrás de algum tipo de estojo permissivo de IR. Uso uma carcaça GoPro com o sensor fixo no lugar e uma pequena glândula passante instalada (pode ser fornecida pela McMaster Carr ou fornecedor similar). Eles têm uma resposta não linear e você provavelmente precisará mapear valores para a resposta do sensor com base em testes, pois o IR atenua bastante na água, mas esse sensor é de baixo custo e é incrivelmente fácil de instalar e utilizar. É importante notar que é ideal apenas para aplicações de curto alcance.

Como uma espécie de referência empírica, minha experiência com vários pesquisadores de peixes sugere que eles não funcionam bem em menos de 1 pé de água. Eu suspeito que eles precisam de uma distância mínima para ouvir corretamente o reflexo. Se o transdutor estiver contra uma superfície plana, as leituras estão incorretas. Também é possível que o receptor seja altamente direcional; portanto, quando o receptor estiver a menos de um metro da superfície de reflexão, ele perderá a reflexão.