Medición / detección de distancia bajo el agua

Estoy trabajando en un proyecto de la Universidad que incluye un ROV. Estoy tratando de encontrar una manera fácil de crear un sistema de detección de distancia, que no requiera mucho trabajo. Algo muy simple que puede medir hasta 20 cm, con una resolución justa.

He examinado los ultrasonidos, pero aparentemente no funciona bien en agua + la impermeabilización es una molestia, también el infrarrojo tampoco es ideal. Compré un buscador de peces para poder usar el transductor, pero eso también tiene muchos obstáculos, es decir, crear filtros.

¿Hay alguna manera fácil de piratear un buscador de peces o crear una unidad de detección simple usando un MCU y un sensor?

Si se puede prescindir de la necesidad de piratear un dispositivo listo para usar, una opción de sensor de rango de bajo costo y fácil de implementar es:

• Use un láser azul de 405 nanómetros como elemento de proyección. Están disponibles por alrededor de $ 13 en eBay : use un compuesto de encapsulado epoxi para impermeabilizar el módulo: el montaje de la lente ya es resistente al agua, no use epoxi en la lente.
• Alternativamente, modifique un puntero láser aún más barato ( menos de $ 5 en eBay ) de 405 nm y 5 mW para impermeabilizarlo y desconectar los cables de alimentación. Puede probar el dedo de un guante quirúrgico de goma transparente para una opción de impermeabilización viable.
• Para una cobertura extendida: divida el rayo láser con un prisma paralelo; una división de 5 vías sería ideal para 5 haces en un plano plano.
• Use un fototransistor o fotodarlington como elemento sensor: elija una parte con buena sensibilidad en el extremo azul del espectro visible
• Monte el elemento sensor cerca del láser, apuntando en la misma dirección que el láser.
• Para mejorar la selectividad, coloque un filtro de gel azul violeta frente al fototransistor para bloquear o atenuar significativamente la luz incidente que está lejos de la parte deseada (405 nm) del espectro.
• A medida que la combinación de láser + sensor se acerca a cualquier superficie reflectante o dispersiva, aumenta la intensidad de la luz azul (405 nm) incidente en el fototransistor. Esto ocurre incluso si no hay reflejo especular desde la superficie, porque el (los) rayo (s) láser colimado (s) todavía se refleja (n) en la dirección de la fuente debido a la formación de patrones de manchas.
• Desafortunadamente, este enfoque no funcionará si el agua tiene una actividad de burbujas significativa o partículas suspendidas, ya que la intensidad del patrón de manchas seguirá siendo alta incluso sin una superficie reflectante sólida por delante.
• A pesar de que suena un poco contra-intuitivo, la intensidad de la señal reflejada en el agua de un láser azul de 1 mW suele ser lo suficientemente fuerte como para ser detectada por un fototransistor aunque no haya una superficie reflectante perpendicular en la que incida el láser, mientras que una reflexión directa es es probable que abrume el fototransistor, por lo que se necesitan las precauciones adecuadas.
• Calibre la intensidad de la señal recibida en el fototransistor para la distancia, y tendrá su sensor de proximidad submarino.
• No olvide usar macetas de epoxi para impermeabilizar todas las trazas de circuitos, componentes, cables y conexiones expuestos.

Por qué esto funciona donde los LED o láser infrarrojos no lo harían:

• El extremo rojo del espectro visible (y más aún el Infrarrojo) es absorbido por el agua aproximadamente 100 veces más fuerte que el violeta / azul: ^{de este artículo}

Por qué esto funciona con un láser pero no necesariamente con LED UV:

• La luz de un LED no está colimada, por lo tanto, no se intensifica significativamente en la dirección de retorno, mientras que una combinación de reflexión y difracción causa una intensificación pulsada significativa de dicha señal devuelta para un rayo láser colimado, por formación de patrón de manchas .

Este sensor ultrasónico submarino para medir distancias puede ser justo lo que estás buscando. Como señaló Michael Karas, ese sensor ultrasónico tiene una potencia de 30 cm-3 m, lo siento. Sin embargo, este sitio puede tener otra opción adecuada.

Puede crear su propio módulo con un transductor subacuático . Deberías leer esto si aún no lo has hecho.

¿Alguna forma fácil de piratear un buscador de peces o crear una unidad de detección simple usando un MCU y un sensor?

No estoy muy familiarizado con los buscadores de peces, pero apuesto a que podría obtener un buscador de peces realmente barato que tenga una salida de datos e intente modificarlo para que funcione con su proyecto. Sin embargo, creo que el rango será demasiado grande para usted, ya que solo necesita 20 cm, un buscador de peces (o su transductor) probablemente no será demasiado preciso a esta distancia.

Esta es la versión más barata del primer módulo al que me vinculé, (al menos creo que lo es) El módulo de medición de distancia del sensor ultrasónico a prueba de agua no está diseñado para usarse bajo el agua, pero puede funcionar para usted dependiendo de la profundidad de su dispositivo.

Me he encontrado con esta medición de profundidad del agua antes y descubrí que un sensor de presión y un burbujeador (es decir, un aireador de tanque de cebo para peces) funciona bien como se demostró y explicó en este video de YouTube de la Patrulla de Muelles Flotantes https://youtu.be/0CRarPCHXk0 . El micro en la flotante Dock Patrol es uno de Parallax (Raspberry Pi también funcionaría). Encuentro la respuesta del Sr. Ghosh muy interesante y voy a intentarlo (estoy en el proceso de adquirir las piezas para la idea del láser). Intenté hackear un buscador de peces, pero la precisión de un buscador de peces en aguas poco profundas es pobre y hay mucho ruido. Los sensores ultrasónicos no funcionan, ya que simplemente rebotan en el agua. El burbujeador funciona mejor hasta ahora, pero el láser azul podría ser un enfoque más simple.

Puede que llegue un poco tarde a la fiesta en este caso, pero cualquiera de los sensores de proximidad IR afilados funcionará bajo el agua y es ideal para distancias cortas. Los uso para esta misma aplicación en el proyecto en el que estoy trabajando actualmente. Deberá impermeabilizarlos y colocarlos detrás de algún tipo de carcasa permisiva de infrarrojos. Utilizo una carcasa GoPro con el sensor fijado en su lugar y una pequeña glándula de orificio pasante instalada (puede obtenerse de McMaster Carr o un proveedor similar). Tienen una respuesta no lineal y es probable que tenga que asignar valores a la respuesta del sensor según las pruebas, ya que el IR se atenúa bastante en el agua, pero este sensor es de bajo costo y es increíblemente fácil de instalar y aprovechar. Cabe destacar que solo es ideal para aplicaciones de corto alcance.

Como una especie de referencia empírica, mi experiencia con varios buscadores de peces sugiere que no funcionan bien en menos de 1 pie de agua. Sospecho que necesitan una distancia mínima para escuchar adecuadamente el reflejo. Si el transductor está contra una superficie plana, las lecturas son incorrectas. También es posible que el receptor sea altamente direccional, por lo que cuando el receptor está a <1 pie de la superficie de reflexión, pierde la reflexión.