水中距離測定/センシング

ROVを含む大学のプロジェクトに取り組んでいます。私は、多くの作業を必要としない距離感知システムを作成する簡単な方法を考え出そうとしています。かなりの解像度で、20 cmまで測定できる非常にシンプルなもの。

私は超音波を調べましたが、明らかにそれは水中ではうまく機能しません+防水は面倒で、赤外線も理想的ではありません。トランスデューサーを使用できるように魚群探知機を購入しましたが、フィルターの作成など、多くの障害もあります。

魚群探知機をハックしたり、MCUとセンサーを使用して簡単な検知ユニットを作成したりする簡単な方法はありますか？

既製のデバイスをハッキングする必要がない場合は、低コストで簡単に実装できる距離センサーオプションは次のとおりです。

• 投影要素として405ナノメートルの青色レーザーを使用します。これらは、のために用意されていeBayで約$ 13： 防水モジュールに使用エポキシポッティング化合物-レンズマウントはすでに防水で、レンズの上にエポキシ樹脂を使用しないでください。
• または、さらに安価な（eBayでは5ドル未満）405 nm 5 mWレーザーポインターを改造して防水し、電源リード線を引き出します。透明なゴム製の手術用手袋の指を試して、実用的な防水オプションを試すことができます。
• 延長カバレッジの場合：平行プリズムを使用してレーザービームを分割します。5分割は、平面での5ビームに理想的です。
• フォトトランジスターまたはフォトダーリントンを感知素子として使用-可視スペクトルの青の端で感度の良い部品を選択してください
• 検知素子をレーザーの近くに取り付け、レーザーと同じ方向を指します。
• 選択性を向上させるには、フォトトランジスターの前に紫青のゲルフィルターを配置して、スペクトルの目的の（405 nm）部分から離れた入射光を遮断または大幅に減衰させます。
• レーザー+センサーの組み合わせが反射面または分散面に近づくと、フォトトランジスターに入射する青色（405 nm）の光の強度が増加します。これは、表面からの鏡面反射がない場合でも発生します。これは、スペックルパターンの形成により、コリメートされたレーザービームが光源方向に反射されるためです。
• 残念ながら、この手法は、水の泡の活動が活発である場合や、粒子状物質が浮遊している場合には機能しません。前方に固体の反射面がない場合でも、スペックルパターンの強度は高いままです。
• これは少し直観に反して聞こえますが、1 mWの青色レーザーの水中での反射信号強度は、レーザーが入射する垂直反射面がない場合でも、通常はフォトトランジスタによる検出に十分な強度です。フォトトランジスタを圧倒する可能性が高いため、適切な予防策が必要です。
• フォトトランジスターの受信信号強度を距離について較正します。水中近接センサーが手に入ります。
• すべての露出した回路トレース、コンポーネント、ワイヤ、接続を防水するためにエポキシポッティングを使用することを忘れないでください。

赤外線LEDまたはレーザーが機能しないのにこれが機能する理由：

• 可視スペクトルの赤の端（さらには赤外線）は、紫/青の約100倍の強度で水に吸収されます。 ^{この記事から}

なぜこれがレーザーで動作するが、必ずしもUV LEDでは動作しないのか：

• LEDからの光はコリメートされないため、戻り方向に大幅に強められることはありませんが、反射と回折の組み合わせにより、スペックルパターンの形成により、コリメートされたレーザービームのこのような戻り信号が大幅にパルス的に強められます。

距離測定用のこの水中超音波センサーは、まさにあなたが探しているものかもしれません。Michael Karasが指摘したように、その超音波センサーの定格は30cm-3mです。申し訳ありません。ただし、このサイトには別の適切なオプションがある場合があります。

水中トランスデューサーを使用して独自のモジュールを作成できます。まだ読んでいない場合は、これを読んでください。

魚群探知機をハックしたり、MCUとセンサーを使用して簡単な検知ユニットを作成したりする簡単な方法は？

私は魚群探知機にはあまり詳しくありませんが、データ出力を備えた本物の安価な魚群探知機を入手して、プロジェクトで動作するように変更してみることができるでしょう。ただし、距離は20 cmしか必要ないため、範囲が広くなると思います。この距離では、魚群探知機（またはトランスデューサー）はあまり正確ではない可能性があります。

これは私がリンクした最初のモジュールの安価なバージョンです（少なくとも私はそうです）防水超音波センサー距離測定モジュールは水中での使用を意図していませんが、デバイスの深度によっては機能する場合があります。

私は前にこの水深測定に実行し、圧力センサとバブラー（すなわち、魚の餌タンクairator）が実証されたようにうまく動作することを発見し、この浮きドックパトロールYouTubeの動画で説明してきたhttps://youtu.be/0CRarPCHXk0。Floating Dock Patrolのマイクロは、Parallaxのマイクロです（Raspberry Piも機能します）。ゴーシュ氏の答えがとても興味深いので、試してみることにします（レーザーのアイデア用の部品を調達中です）。魚群探知機をハッキングしてみましたが、浅瀬での魚群探知機の精度は低く、ノイズがたくさんあります。超音波センサーは水から跳ね返るだけなので機能しません。これまでのところ、バブラーが最もよく機能しますが、青色レーザーの方が簡単な方法かもしれません。

私はこれでパーティーに少し遅れるかもしれませんが、どのシャープIR近接センサーも水中で機能し、短距離に最適です。私は現在取り組んでいるプロジェクトのまさにこのアプリケーションにそれらを使用しています。それらを防水して、ある種のIR許容ケースの後ろに配置する必要があります。センサーを所定の位置に固定し、小さなスルーホールグランドを取り付けたGoProハウジングを使用します（McMaster Carrまたは同様のサプライヤーから入手できます）。IRは水中でかなり減衰するため、これらは非線形応答を備えており、テストに基づいてセンサーの応答に値をマッピングする必要がある可能性がありますが、このセンサーは低コストであり、設置と活用が非常に簡単です。注目すべきは、これは短距離アプリケーションにのみ理想的です。

一種の経験的な参考資料として、さまざまな魚の発見者との私の経験は、彼らが水深1フィート未満ではうまく機能しないことを示唆しています。私は彼らが反射を正しく聞くために最小距離が必要だと思います。トランスデューサーが平らな面に接触している場合、測定値は正しくありません。レシーバーの指向性が高い可能性もあります。そのため、レシーバーが反射面から1フィート未満の位置にあると、反射が失われます。