für ein Schulprojekt bauen wir ein U-Boot, welches autonom mehrere Wasserproben von verschiedenen Wasserhöhen entnimmt. Das U-Boot soll bis zu einer bestimmten Stelle manuell gesteuert werden und durch einen Knopf soll das autonome Programm ablaufen. Der Bau des U-Boots und der Hardware zur Wasserentnahme ist bereits abgeschlossen. Das Problem ist die Datenübertragung... Wir haben uns bereits über mehrere Konzepte gedanken gemacht und würden uns deshalb über weitere Ideen und Verbesserungen zu unseren Konzepten freuen. Gut wäre auch zu wissen, ob diese überhaupt umsetzbar/möglich sind. In der Fernbedienung wird ein Arduino Uno und im U-Boot ein Arduino Mega benutzt.
Konzept 1:
Funkverbindung zwischen 2x nRF24L01+PA+LNA Module
Fernbedienung (1. nRF24L01) <-> Schleppboje (2. nRF24L01) <-> Kabel bis zum U-Boot (Kabellänge ca. 5-8m, Arduino Mega im U-Boot)
Konzept 2:
Serielle Kommunikation per Kabel zwischen der Fernbedienung und dem U-Boot
Kabellänge wäre hiermit über 20m und wie bereits in anderen Forumbeiträge geschrieben, entstehen bei der Länge Fehler bei der Datenübertragung. Kann man die Sendeleistung erhöhen?
Wenn Kabel würde ich als mögliche Alternative Controller Area Network (500m bei 125kbps) in die Runde werfen wollen.
Mit Funk unter Wasser kenne ich mich nicht aus; am Kabel könnte man im Fall einer Havarie das Boot vielleicht noch bergen?
Ich habe mal nach Unterwasserfunk gegoogelt.
Da werden extrem niedrige Frequenzen für U-Boote benutzt.
15 kHz bzw. 82 Hz. Da bräuchte man schon sehr spezielle Funktechnik
und einen Amateurfunker der das zusammenbauen und betreiben darf.
2,4 GHz scheidet vollkommen aus. Das ist die Frequenz die auch in Mikrowellengeräten benutzt wird. Grund: 2,4 GHz werden von Wasser am besten absorbiert. Was bei einer Mikrowelle ja auch nützlich ist.
Ein Mittelding zwischen direkt am Kabel und Funken wäre eine Boje mit Antenne die an der Wasseroberfläche schwimmt. Die Antenne nimmt Funksignale über Wasser auf und dann werden Sie per Kabel bis ins U-Boot geleitet. Als Übertragungstechnik empfiehlt sich RS485. Das ist sehr störunempfindlich.
Um was für Wassertiefen handelt es sich denn maximal?
Danke für die Rückmeldung. Unser erstes Konzept war bereits als Mittelding zwischen Funk und Kabel gedacht. In der Schleppboje würde das 2. nRF24L01 Modul sitzen, welches von der Fernbedienung die Signale erhält und per Kabel mit dem U-Boot verbunden ist. Es handelt sich maximal um eine Wassertiefe von 5 Metern.
Auf einem ESP32 als Access Point habe ich eine HTML-Seite gespeichert, mit der ich Parameter für eine Lichtsteuerung auf meinem Läppi oder Händi verändern kann. (Quelle Fips) Die Rückmeldung kommt per JSON und Javascript. Wie sich der Funk über Wasser¹ verhält, vermag ich nicht einzuschätzen.
Es gibt einen Grund weshalb reale U-Boot Kommunikation oft mit riesigen VLF-Antennen im unteren kHz Bereich stattfindet (neben der Reichweite). Ansonsten können Daten nur über Antennen im Periskop-Mast oder Bojen empfangen werden
RS485 kann bis zu spezifizierten 1200m Kabellänge.
RS232 kann bis zu 100m
RX und TX direkt zu verbinden weiß ich die max Länge nicht.
In allen Fällen hängt es von der Übertragungsgeschwindigkeit ab.
RS232 ist einfacher weil es Vollduplex funktioniert.
RS485 funktioniert eigentlich im Halbduplex. Wenn man bei einer Punkt zu Punkt Verbindung aber ein weiteres Kabelpaar vorsieht kann es auch Vollduplex. Das vereinfacht die Programmierung des Übertragungsprotokolls.
Kritisch ist die Kabelzuführung in das U-Boot. Diese muß nicht nur außen dicht sein sondern auch innerhalb des Kabels da ansonsten bei einem Schaden der Außenhülle des Kabels das Uboot vollläuft. Googelt mal die Lösungsvorschläge.
Wasser ist bezügl. Funk ein sehr guter Isolator. Für Unterwasserkommunikation würde ich auf jeden Fall ein Kabel benutzen. Das dicht zu bekommen dürfte wesentlich weniger schwierig sein als irgendetwas mit Funk hinzumurksen.
