Bestimmung des Abstands zwischen drahtlosen Sensoren - Segelprojekt

Ich suche nach einer Lösung, mit der ich den Abstand zwischen zwei Punkten bestimmen kann, von denen einer statisch ist und der andere nicht. Es ist Teil eines Projekts, an dem ich arbeite und das die Erstellung einer Segel-App für mein Boot beinhalten wird. Basierend auf einem drahtlosen Netzwerk von Sensoren möchte ich Informationen darüber ermitteln und auf einem Tablet anzeigen können, wie weit die Segel am Mast hochgezogen sind. Ich muss einige Sensoren am Mast und in den Segeln selbst anbringen. Ich habe an RFID-Tags gearbeitet, aber aufgrund des hohen Stromverbrauchs schlechte Ergebnisse erzielt. Ich habe ZigBee-Entfernungsmessungen und Beschleunigungsmesser ausprobiert, aber am Ende hatte ich viele verrauschte Daten. Irgendwelche Ideen zu diesem Thema wären sehr willkommen. Bitte denken Sie daran, dass Umweltaspekte (Wetter) und die Tatsache, dass das Boot in ständiger Bewegung ist, zu berücksichtigen sind.

Wie hoch ist Ihr Mast (Entfernung zum Messen)? Welche Genauigkeit ist erforderlich?
Wie wäre es, wenn Sie die Länge des Seils messen, mit dem das Segel gehisst wird? Dies kann entweder direkt erfolgen, indem versucht wird, herauszufinden, wie viel Seil am Mast hoch-/runtergegangen ist, oder indirekt, indem beispielsweise ermittelt wird, wie viel Seil sich noch auf der Winde befindet.
Der Mast variiert in der Länge, aber sagen wir 30 m. Die benötigte Genauigkeit liegt bei ca. 1 m. Wir haben über das Seil nachgedacht, aber es wird ein bisschen kompliziert. Wir müssen Daten in die App einspeisen, also scheint es etwas einfacher zu sein, sie von den Segeln statt vom Seil zu bekommen.
Sie könnten einen Magneten und einen Hallsensor an den Mastspitzendrehblöcken verwenden, um die Umdrehungen zu zählen. Muss auch in der Lage sein, die Drehrichtung zu erkennen. Alles auf dem Segel wird schwer hochzufahren sein. Außerdem flattern Segel herum, wenn Sie luven oder wenden und sich in der Takelage verfangen und so weiter.

Antworten (4)

Hier nur Brainstorming.

Man könnte barometrische Drucksensoren am Kopf und am Bug der Segel anbringen. Wenn Sie den Druckunterschied messen, können Sie die Höhe berechnen. Könnte nicht sehr genau sein, aber es würde wahrscheinlich bis zu einem gewissen Grad funktionieren. Die kurzfristige Druckänderung im Kopfsensor wäre einigermaßen genau, während das Segel hochgeht, sogar ohne Bezugnahme auf einen anderen Sensor.

Sie könnten auch einen Sensor am Fuß des Mastes als Nullreferenz anbringen, und in diesem Fall hätte jedes Segel nur einen Sensor am Kopf. Dies würde besser für herkömmliche Spinnaker funktionieren, die je nach Bedingungen beträchtliche Schwankungen in der Schlaghöhe aufweisen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, so etwas wie einen optischen Encoder am Mast zu verwenden. Der Detektor wäre am Kopf des Großsegels (dies würde nur für das Großsegel funktionieren, wahrscheinlich nicht für Vorsegel).

Keines dieser Dinge wird super zuverlässig sein. Mit anderen Worten, ich glaube nicht, dass dies als industrielles System vielversprechend ist. Es wäre eher ein Lehrmittel, das interessant sein könnte (im Grunde eine Spielerei). Wenn Sie felsenfeste Zuverlässigkeit benötigen, müssen Sie meiner Meinung nach spezielle Fallen oder ähnliches in Betracht ziehen.

Großartige Idee. Zwei barometrische Sensoren, windgeschützt. st.com/web/en/catalog/sense_power/FM89/SC1316/PF261381 sollte die Arbeit gut machen
Ich denke, das optische Encoder-Äquivalent ist gut. Segel (oder zumindest der Kopf des Segels) fahren auf einer Schiene durch den Mast, sodass Sie dort tatsächlich eine gewisse Zuverlässigkeit haben könnten.

Ich mag die Idee der Ultraschallmessung hier irgendwie. Es gäbe zwei Sender: Einer ist batteriebetrieben und am Segel montiert. Es würde periodisch einen Chip aussenden. Der andere Sender ist mit einem der Empfänger verbunden.

Sie hätten ZWEI Empfänger: einen oben am Mast, den anderen unten am Mast. Wenn ich richtig denke, würde das Verhältnis zwischen den empfangenen Zeiten die Position des Segels am Mast ergeben.

Beachten Sie, dass Sie NICHT genau wissen müssen, wann der Sende-Chirp aufgetreten ist. Das heißt: Sie benötigen keine Verbindung (kabelgebunden oder drahtlos) zwischen dem Sender am Segel und Ihrer Elektronik. Stattdessen sehen Sie einfach, welches Signal zuerst angekommen ist: der Fuß oder die Spitze des Mastes.

Sie kalibrieren das System, indem Sie den Referenzsender (der sich bei einem der Empfänger befindet) auslösen und die Zeit messen, die dieses Signal benötigt, um von dem anderen Empfänger empfangen zu werden.

Sie können auch ein Signal in den Sendezirp des Segels codieren, wenn Sie mehrere Segel haben. Dadurch können Sie Signale von einem Segel ignorieren, das sich nicht auf diesem bestimmten Mast befindet.

Würden die ständig wechselnden Windgeschwindigkeiten rund um das Boot die Genauigkeit jeder Art von Ultraschallmessung nicht stark beeinträchtigen? Starke Winde können das Signal sogar einfach in Vergessenheit geraten lassen. Ich würde zu etwas Passivem mit Hallsensoren oder ähnlichem greifen. Das Seil scheint der beste Ausgangspunkt zu sein.
Der Wind ist hauptsächlich horizontal. Schallgeschwindigkeit ist viel schneller als Wind, daher sollte horizontaler Wind das Signal nicht zu sehr beeinflussen. Die Schmalbanderkennung hilft, Windgeräusche zu unterdrücken. Wenn Sie wirklich ausgefallen sein möchten, können Sie ein komplexes Signal mit Korrelationserkennung verwenden. Verarbeitungsgewinn.
@captch: Das ist eine Möglichkeit. Aber ich denke, dass die Idee es wert ist, untersucht zu werden. Es ist ziemlich trivial, Ultraschallwandler wetterfest zu machen (denken Sie an Fish Finder), und fast alles andere, was vorgeschlagen wurde, ist einfach nicht robust genug.

Sie könnten es mit einer Ultraschall-Zeitmessung versuchen. Sie platzieren einen Ultraschalllautsprecher auf der einen Seite der Messung und einen Empfänger auf der anderen. Indem Sie die Flugzeit messen, können Sie die Entfernung dazwischen erhalten.

Wenn Sie dies tun, müssen Sie die Lufttemperatur kontrollieren. Eine Möglichkeit, dies zu tun, wäre, zwei Sensoren in einem bekannten Abstand zu haben. Messen Sie die Flugzeit über die bekannte Entfernung, um sie zu kalibrieren.
Oh, ich füge besser hinzu, die Schallgeschwindigkeit wird fast ausschließlich durch die Lufttemperatur gesteuert. Machen Sie sich keine Sorgen um den Luftdruck. Es mag so aussehen, als ob das ein wichtiger Faktor sein sollte, aber das ist es nicht. Und in jedem Fall. Diese Kalibrierungsmethode steuert alle Variablen.
Die Idee ist, das System einfach und zuverlässig zu halten. Das Boot bewegt sich ständig bei sehr unterschiedlichen und schwierigen Wetterbedingungen. Die Kalibrierung kann ein Problem darstellen, da Sie sich möglicherweise in Wetterbedingungen befinden, die dies nicht einmal für ein paar Tage zulassen. Ich denke, das System muss so wetterfest wie möglich sein.
Tut mir leid, dass ich nicht klar bin. Die Kalibrierung sollte automatisch und mehr oder weniger kontinuierlich erfolgen. Es könnte sogar einen dedizierten Sender und Empfänger ausschließlich für die Kalibrierung geben. Ich glaube nicht, dass ich mir über Lufttemperaturunterschiede in verschiedenen Höhen Sorgen machen würde. Es kann passieren, wird aber im Allgemeinen nicht der Fall sein. Keiner der bisherigen Vorschläge erscheint mir in der realen Welt als einfach und zuverlässig. Ultraschall neigt dazu, unter "Zeug" zu leiden, das den Grill verstopft. Könnte Meerwasser, Staub usw. sein. Die gesamte Bordelektronik ist Korrosion ausgesetzt. Es ist ein interessantes, aber herausforderndes Problem.

Wenn diskrete Messungen in Ordnung sind, können Sie Magnete am Mast und einen Hallsensor am Segel (oder umgekehrt) installieren.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn es für Vorsegel funktionieren muss, wird dies wahrscheinlich nicht sehr gut funktionieren, weil sie nicht auf einer Schiene den Mast hochfahren. Es könnte jedoch gut für das Großsegel funktionieren. Es wäre am besten, einen Magneten oben auf der Hauptleitung und mehrere Detektoren am Mast zu haben.
Das scheint ziemlich interessant zu sein, obwohl ich nicht wirklich weiß, wie zuverlässig diese Methode wäre, aber ich werde einen Blick darauf werfen. Idealerweise bräuchte ich ein System, das auf allen Segeln funktioniert und nicht nur auf dem Großsegel ...
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