Umfangreiches Telemetrie/Technik-Projekt - U-Boot

[rmg_lazy_bone]

Hallo zusammen,

ich habe mich gerade erst hier angemeldet und möchte mich deswegen erstmal kurz vorstellen:
Ich bin 21, Berliner und seit kurzem wieder am Modellbau interessiert
Ich habe schon als Kind/Teenager mit meinem Vater/Großvater verschiedenste Modellbauprojekte realisiert, hauptsächlich Bausätze.
Das waren sowohl Flug- als auch U-Boot-Modell, aber der Einstieg war ein ferngesteuertes E-Auto.
Während des Abiturs und Studiums hatte ich aber keine Zeit, auch weil ich mich zusehend für Computertechnik interessiert habe.
Zusammenfassend kann ich sagen, dass ich ein umfassendes Verständnis von Computern (Hardware, Software) habe, auch auch ein erweitertes Grundverständnis von E-Technik und Modellbau.

Nachden ich jetzt als Wiedereinstieg ein altes Robbe Seawolf Modell beendet habe, möchte ich gerne ein etwas komplizierteres Projekt angehen.
Da ich keinerlei Übersicht über den Markt habe, hoffe ich auf eure Mithilfe.
Gleichzeitig suche ich natürlich nach Gleichgesinnten und möchte auch eine Art Tagebuch zu meinem Projekt führen - auch wenn das sicher nicht innerhalb weniger Monate fertig sein wird.

Zum Projekt:
Geplant ist ein selbstgebautes U-Boot, welches mit einem Raspberry Pi (B+) ausgestattet ist. Das RaspbPi soll hauptsächlich verschiedene Sensoren (inkl. Video) auswerten und die Daten dann übertragen.
Mein Hauptaugenmerk/-Interesse liegt dabei auf den technischen Aspekten ("Technologiedemonstrator") und dem sammeln erster Selbstbau-Erfahrungen (bisher wie gesagt nur Bausätze).

Bezüglich der technischen Umsetzung hapert es bei mir hauptsächlich an der Funkübertragung.
Die Sender/Empfänger müssen natürlich in einer Boje untergebracht werden. Die Verbindung zum U-Boot wird dann über ein möglichst leichtes Kabel hergestellt.
Es gibt ja nun auf dem Markt schon einige Systeme für die Übertragung von Telemetriedaten (z.B. Jeti, HOTT).
Allerdings sind diese recht teuer und bieten auch nur sehr eingeschränkte Sensoren, gerade für U-Boote.
Geplant waren Sensortechnisch:

• Drucksensor (Tiefe)
• Drehzalmesser Motor
• Temperatursensor (Motor)
• Spannung Akku
• Kamera

Vorhanden ist bereits eine alte Robbe-Futaba F14.

Ich sehe jetzt verschiedene Möglichkeiten, das ganze umzusetzen:
Ein bestehendes System zu erweitern, etwa HOTT oder Jeti.
Könnt ihr da etwas empfehlen? Ich habe noch kein System gefunden, bei dem ich den Telemetrie-Empfang auswerten kann. Gibt es so etwas?
Auch wäre hier die Video-Übertragung noch nicht geklärt. Die F-14 müsste man dann umrüsten.
Dafür gäbe es natürlich erprobte Technik mit Frequenzsprungverfahren, die erhöhte Störsicherheit bieten.

Eine externe Übertragung über 5,8GHz.
Das wäre wahrscheinlich recht günstig umsetzbar und bietet genügend Bandbreite für Video+Daten.
Kann ich aber bei typischen FPV-5,8GHz-Sendern Daten über einen Audioanschluss senden und empfangen? Oder wird hier ein bestimmtes "Format" (mal von Spannungsgrenzen abgesehen) erwartet?
Dann könnte ich natürlich völlig frei schalten und walten, was das Kodierungsverfahren angeht.

Ich würde mich sehr über jegliche Hilfe freuen, auch Kritik, Erfahrungen, etc.


Liebe Grüße
Tim

 

[UweHD]

...Während des Abiturs und Studiums hatte ich aber keine Zeit...

Und jetzt, mit 21, ist alles geschafft und Zeit wieder vorhanden?

Anonsten: Was genau möchtest du denn umsetzen... den Raspberry die Daten sammeln und senden lassen, oder willst du eine vordefinierte RC-Telemetrielösung nutzen? Das ist mir noch nicht ganz klar.
Falls du eine fertige Telemetrielösung nutzen möchtest: Für z.B. HoTT gibt es hier im Forum einen prima Thread für Sensor-Eigenentwicklungen
http://www.rc-network.de/forum/show...genbau-DIY-Telemetrie-Protokoll-entschlüsselt

 

[grmpf]

Hi Tim,

bzgl Sender schaue mal nach der Taranis. Da dürfte doch schon einiges kostengünstig enthalten sein.
Für die Sensoren solltest Du mal nach dem Projekt openxsensor schauen, das wohl auch auf den arduino-Controllern basiert. Details kann ich Dir hierzu allerdings nicht nennen, da habe ich auch nur am Rande drüber gelesen. Genaueres solltest DU wahrscheinlich bei fpv-community erfahren können.

 

[Bernd Asmus]

Moin moin,

euch allen ist aber bewußt, dass die moderne Funkübertragungstechnik mit Telemetrie (2,4 GHz) nicht bei einem U-Boot unter Wasser funktionieren kann.

Es bleibt nach wie vor nur die Technik der schon vorhandenen F-14 (40MHz) ohne Telemetrie. Ein eigenes zugelassenes Telemetriesystem in einem dieser erforderlichen Frequenzbereiche ist mit nicht bekannt; also bleibt nur die Aufzeichnung mit Daten Logger und nachträgliches Auswerten.

Gruß
Bernd

 

[rmg_lazy_bone]

Und jetzt, mit 21, ist alles geschafft und Zeit wieder vorhanden?

Anonsten: Was genau möchtest du denn umsetzen... den Raspberry die Daten sammeln und senden lassen, oder willst du eine vordefinierte RC-Telemetrielösung nutzen? Das ist mir noch nicht ganz klar.
Falls du eine fertige Telemetrielösung nutzen möchtest: Für z.B. HoTT gibt es hier im Forum einen prima Thread für Sensor-Eigenentwicklungen
http://www.rc-network.de/forum/show...genbau-DIY-Telemetrie-Protokoll-entschlüsselt

Ja, jetzt ist alles geschafft Und zwischen Arbeit, Freundin und schlafen wäre ein Hobby was tolles

Ob ich ein fertiges System nutze, weiß ich eben nicht. Ich würde die Daten gerne selber aufbereiten auf Empfängerseite, was HOTT etc. disqualifiziert, weil es hier keine extra Datenleitung gibt

Man muss ja auch zwei Richtungen unterscheiden: Auf der Steuerseite bin ich beim sender (Robbe Futaba F14) und am Boot ist der Empfänger. Dieser gibt dann ein Summensignal ans RasPi (damit nur eine Leitung zur Boje muss), von wo aus das an die Servos durchgeschleift wird. Auf der Datenseite ist aber am Boot der Sender und bei mir der Empfänger. Bei HOTT etc. ist der Sender also auch Empfänger. Entsprechend der Notation ohne Telemetrie nenne ich jetzt das bei mir an Land Sender, auch wenn es Daten empfängt. Nur um Missverständnisse vorzubeugen.

Das RasPi soll die Sensordaten an den Empfänger geben. Dann muss ich die irgendwie beim Sender abzweigen können - das funktioniert bei HOTT oder auch Taranis leider nicht.
Ich denke am einfachsten ist der getrennte Versand: Die Fernsteuerung ist Fernsteuerung und gut ist. Egal ob 40MHz oder 2,4GHz.
Das Video sende ich dann über sowas:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/...o_Transmitter_FatShark_compatible_600mw_.html
(natürlich auf 5,8GHz mit max. 25mW).
Die Daten würde ich dann sagen wir mal ins Video einblenden oder an den Audiokanal anschließen.

Aber kann ich einfach Telemetrie über Audiokanäle übertragen? Oder sind diese Kanäle zu "träge" für digiale Signale?
Gibt es Probleme, wenn ich 5,8GHz so "dumm" (also ohne Frquenzsprung) zuhaue?
Es gibt auch Übertragungskits auf 0,9; 1,2 und 2,4GHz. Die sind um einiges preiswerter.

Muss ich bei solchen einfachen Sender/Empfänger Kombis neben meiner F14 was beachten? Auf 2,4GHz aufrüsten macht natürlich wenig Sinn, wenn ich daneben über die selbe Frequenz Video übertrage. Aber bei den anderen frequenzen?
Habe da einfach wenig Erfahrung mit. Werde auch sicherlich nicht ständig auf irgendwelchen Messen mit dutzend anderen Modellbauern sein, die was von der Frequenz abhaben wollen, aber man kann ja nie wissen

Liebe Grüße
Tim

P.S: Danke für die schnellen und freundlichen Antworten!

Edit: Hallo Bernd, deswegen kommt das alles in eine Boje. Die Begrenzung durch das Wasser ist mir bekannt. Aber gerade bei zukünftigen Projekten will ich auch gerne mal tiefer als 2m und deswegen schonmal mit Bojen experimentieren. Der Empfänger für die Fernsteuerung (unabhängig davon, ob da jetzt Telemetrie drüber geht) soll auch nur über ein Kabel ans Boot gehen, um da möglichst wenig Verbindungen (Gewicht) zu benötigen. Stichwort Summensignal.

 

[Walter24]

Hy,

in der Boje ein 2,4Ghz Empfänger mit Antennen
1 Kabel geht in das Boot

In diesem Kabel 4 Drähte 2 Paare abgeschirmt (oder gleich 3 Paare), eventl. Schirm als Masse
Masse, Plus, S-Bus für Servosignale von Empfänger ins Boot, S-Port für Telemetrie vom Boot an Empfänger
eventl auch RSSI Signal ins Boot

Benötigte Telemtriesensoren schon vorhanden.
Unisense E
OpenTx Sensor
FrSky Sensoren
Taranis Sender-System da universell programmierbar

Tiefensensor muss man bauen, Sensor anpassen wie ein Vario
Arduino System erzeugt dann FrSky S-Port Daten


Aufpassen bei 2,4GHz Systemen
Abschirmeffekt wenn nahe über dem Wasser


Notsteuerung bei Failsafe
RSSI-Signal ins Boot oder am Empfänger auswerten


Soweit mal ein kurzer Abriss

Walter

 

[rmg_lazy_bone]

Hey Walter,

das klingt ja so, als hättest du da eine recht klare Vorstellung von.
Was sind denn S-Bus und S-Port? Die Protokolle von FrySky-Empfängern?
Wie werden denn die Taranis programmiert (Sprache)?
Fände es wie gesagt schön, die Telemetrie aus dem Sender raus zu bekommen. Geht das bei der Taranis?
Die hat ja die verschiedensten Aus/Eingänge. Allerdings gibt es ja auch Telemtriemodule explizit für Futaba von frySky:
http://www.frsky-rc.com/product/pro.php?pro_id=9
Hat da zufällig schon jemand Erfahrung mit?
Werde mal morgen schauen, ob das das ist, was ich suche.

Liebe Grüße
Tim

 

[silberkorn]

Meine glasklare Empfehlung wäre auch die Taranis.
Weiterer Vorteil zur funktionierenden, vielfältigen und bezahlbaren Telemetrie sind:

Echte 32 Kanäle
Quasi unlimitierte Programmiermöglichkeiten
(kann man beides bei Funktionsmodellen nicht genug haben)
Anzeige der Telemetriewerte nach eigener Vorstellung per LUA Script auf der Steuerung.
Und noch einiges mehr.

Was sind denn S-Bus und S-Port? Die Protokolle von FrySky-Empfängern?

S-Port ist die FrSky eigene Schnittstelle für Sensoren. Da gibst schon sehr viel.
Luftdruck, Drehzahl, GPS, Tankinhalt, usw usw. Da die Funktionsweise der Schnittstelle bekannt ist
kann man auch recht einfach selber Sensoren bauen mit den bekannten Microcontrollern.

S-Bus ist ein serieller Bus zum steuern von Servos. Entwickelt von Futaba. FrSky beherrscht den auch perfekt.
Ich betreibe in manchen Seglern Futaba S-Bus Servos an den FrSky Empfängern.

Wie werden denn die Taranis programmiert (Sprache)?

Das Setup des Modells erfolgt bei der Taranis mit einem recht strickten EVA Prinzip. Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe.
Das heisst:

1. wo kommt das Signal her, von welchem Geber, Schalter, Logischen Schalter, Telemetiewert usw.
2. Was soll mit dem Signal passieren, verrechnen, mischen usw.
3. Wo soll das Signal wirken, auf welchem Kanal etc.

Das ganze ist aus meiner Sicht logischer und weitaus mächtiger als bei allen anderen Herstellern von Funken.
Zusätzlich zum Model Setup beherrscht die Taranis die Script Sprache LUA. Damit lassen sich dann eigene Telemetrieanzeigebildschirme bauen und noch viel viel mehr.

Fände es wie gesagt schön, die Telemetrie aus dem Sender raus zu bekommen. Geht das bei der Taranis?

Die Taranis kann alle Telemetriewerte Ansagen, Anzeigen und auf SD Karte abspeichern.

 

[rmg_lazy_bone]

Hallo,

danke nochmal für die Antworten. Die Taranis ist wirklich interessant und ja auch preiswert.
Aber wie sieht es denn da mit Video aus?
Kann man das irgendwie die mitsenden?

LG
Tim

 

[DD8ED]

Hallo Tim,
wenn du nicht auf eine fertige Funklösung für die Steuerung fixiert bist, denk mal über eine ultraschallbasierte Datenverbindung nach.
Video geht im Prinzip auch damit, wird aber kompliziert.

Gruss
Frank

 

[Gast_7884]

Video per Ultraschall? Und wo kommen die mindestens 3 MHz Bandbreite dann her?

Aber da ich ja selbst auch U-Boote besitze und künftig kaum mehr 40 MHz Equipment zu bekommen sein wird, stelle ich mir die Frage nach der zukünftigen Steuerung meiner Boote genauso.
Nur mit der Idee einer Schlepp-Boje kann ich mich nicht so recht anfreunden, denn es bestünde die permanente Gefahr, dass man das Kabel in den/die Propeller bekommt. Das funktioniert wohl am ehesten noch mit einem Forschungs-U-Boot mit seitlichen Thrustern anstelle eines Heckantriebs, oder einem U-Boot mit Jet-Antrieb.
Ich denke derzeit in Richtung einer Langwellen-Verbindung, mit Empfänger an Bord und einem 2,4 GHz zu Langwellenkonverter entweder an Land oder in einer feststehenden Boje, da wo ich das Boot in's Wasser setze. Video ist hierbei natürlich nicht vorgeseteh.

Gruß Gerd

 

[rmg_lazy_bone]

Hi,

also Ultraschall finde ich eher uninteressant. Das übersetzen der Fernsteuerung darauf wird kompliziert, Video ebenso. Dann bräuchte ich 3 Verbindungen - Telemetrie, FS und Video.

Zum Problem mit den Kabeln und Schrauben habe ich mir eine Lösung überlegt:
Das Kabel wird über ein Draht vom Boot weggeführt. Der Draht hat oben einen kleinen Schwimmer und unten ein "Scharnier". Im ge tauchten Zustand zeigt der Draht nach oben, sodass das Kabel nicht in die Schraube gerät. Im aufgetauchten Zustand klappt der Draht zur Seite und führt das Kabel außen vorbei.
Nur aufgetaucht rückwärts fahren kann kritisch werden.
Ich tüftel aber auch an einer Art Winde für das Kabel zur Boje, die tiefengesteuert läuft. Das ist aber noch nicht optimal bezüglich Spulenbildung und Gewicht.

Bleibt noch die Frage bezüglich der Videoübertragung bei der Taranis. Ansonsten würde ich Video und Telemetrie zusammen übertragen und die FS einzeln.
Da wäre dann die Frage nach der Frequenz. Stört 1,2 GHz 40 MHz oder 2,4 GHz Verbindungen? Das ist nämlich sehr preiswert und bietet mit einem Audiokanal noch ausreichend Bandbreite für Video+Daten.

Liebe Grüße
Tim

 

[rmg_lazy_bone]

Hab gerade gesehen, dass ich nur 2,4 und 5,8 GHz für Video ohne Funkerlizenz nutzen darf.
Bleibt ja nur noch 5,8 GHz, wenn ich das nicht mit der Taranis Hinbekomme.

Liebe Grüße

Tim

 

[DD8ED]

Video per Ultraschall? Und wo kommen die mindestens 3 MHz Bandbreite dann her?

Ein paar MHz Carrierfrequenz braucht man schon dafür.

Gruss
Frank

 

[rmg_lazy_bone]

Hey,

kleines Update:
Es ist nicht so einfach möglich, Daten über den Audiokanal zu übertragen.
Stattdessen müssen die Daten auf ein Trägersignal moduliert werden, welches Audiosignalen entspricht.
Benötigt wird also ein Modem je Seite.
Es gibt glückwlicherweise bereits kleinere Projekte, die Daten in Audisignale umwandeln.
Ich denke ich werde auf http://www.whence.com/minimodem/ zurückgreifen.
Dann werde ich die FS getrennt von der Telemetrie+Video nutzen.
Folgendes System scheint sich da gerade preislich anzubieten:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/...d_NexwaveRF_Powered_Video_Link_Fatshark_.html
Das RasPi wird die Daten aufwertern, als Audiosignal modulieren und dann an den 5,8GHz sender geben. Auf der Gegenseite werde ich das entsprechend umdrehen, obwohl hier nciht unbedingt ein rasPi zum einsatz kommen wird.

Für die Funke werde ich denke ich erstmal auf 40MHz bleiben und da später aufrüsten.
Der Empfänger in der Boje muss dann das Summensignal ans RasPi liefern. Denke ich. Da muss ich mal schauen, was im Falle eines Absturzes passiert.
Eventuell mache ich das auch getrennt.
Gerade hier würde ich mich noch über Anregungen und Hilfe freuen.

Edit: Welches Kabel würdet ihr denn empfehlen? Ich brauche ja 3 Adern, möglichst leicht und dünn, aber trotzdem mit einem geringen Widerstand.
Ich träume ja von Tauchtiefen bis zu 10m, das ist ja auch eine ganze Menge Kabel zwischen Empfänger und Boot. Ob da noch genug ankommt? Was meint ihr?

Liebe Grüße
Tim

 

[Gast_7884]

Wo willst Du denn überhaupt mit dem Boot fahren? Das mit dem Kabel taugt eigentlich nur für's Schwimmbad und das ist keine 10m tief. In freier Wildbahn schwimmt immer irgendwelches Zeugs rum, Seetang, Gras und so weiter, was sich schnell mit dem Kabel verheddern würde. Wenn ich bei mir denke, wie oft das Boot sich was in die Schraube einfängt, oder um die Sehrohre am Turm...

Gruß Gerd

 

[rmg_lazy_bone]

Hallo Gerd,

es werden wohl hauptsächlich verschiedene Seen hier in der Umgebung.
Da schwimmt eigentlich nicht soo viel rum. Ist aber sicherlich ein Punkt, den man bedenken muss, was ich aber noch nicht gemacht habe.
Also danke dafür.
Ich denke, eine recht große Boje wird Auswirkungen davon senken, aber da muss ich nochmal überlegen.

Edit:
Hier gibt es eine kurze Einleitung zum Thema Videoübertragung vom U-Boot. Empfohlen werden Koaxkabel RG178, die 8g/m wiegen (habe ich rausgegoogelt).
Das ist dann aber nur eine Ader, ich brauche aber drei. Ich mach mich deswegen auf die Suche nach einem möglichst leichten 3-adrigen Kabel. Mit drei Koaxkabel wäre ich bei knapp 250g bei 10m. Das wäre ja noch stemmbar, aber drei Einzelkabel missfallen mir schon rein stylistisch

Edit 2:
Die Empfänger sind ja immer nur über Steuerlitzen mit den Servos verbunden. Das könnte ich ja u.U. einzeln machen. Hat jemand eine Ahnung, welche Stromstärken da fließen? Spannung ist ja meiner Erinnerung nach ca. 4-6V.

Liebe Grüße
Tim

 

[rmg_lazy_bone]

Ein weiteres Update:

Als Kabel werde ich wohl ein S-VHS-Kabel nutzen:
S-VHS-Kabel
Das sind Coax (bzw. Triax)-Kabel mit 2 Leitern, die für die Übertragung von Video mit Audio gedacht ist - genau was ich suche
Bei ca. 6g/m ist das noch sehr entspannt.
Dazu kommt dann noch eine Litze mit 0,14qmm für das Summensignal:
klick mich
Das wiegt nur etwa 3g/m. Allerdings würde das etwas mehr werden, wenn ich es um das S-VHS-Kabel rumwickle.
Damit würde ich auf etwa 10g/m und somit nur 100g Kabel zwischen Boje und Boot kommen.

Bei solch geringem Gewicht könnte ich natürlich die "Winde" ins Boot verlegen. Dann könnte ich sie vom RasPi in Abhängigkeit vom Tiefensensor steuern und automatisch den Gewichtverlust über Trimmtanks abfangen lassen.
Klingt finde ich nach einer sehr spannenden Herausforderung

Bleibt noch die Frage nach dem Aufbau der Winde sowie das Problem mit dem "Treibgut".

Liebe Grüße
Tim

P.S: Ich hoffe, mein dauerndes Posten stört euch nicht. Ich möchte nur a)vermeiden, dass was doppelt gesagt wird und b)auch meinen Denkprozess für andere dokumentieren. Kann ich aber sicherlich auch lassen

 

[rmg_lazy_bone]

Hallo zusammen,

momentan komme ich mit der Kabelwinde nicht weiter.
Normalerweise nutzen solche Winden ja Schleifkontakte, um Anschlüsse vom aufgewickelten Kabel nach außen zu führen.
Würde man das aufzuwickelnde Kabel an der Drehachse von der Winde wegführen, würde es sich immer drehen.

Das Problem ist nun, einen solchen Schleifkontakt unter Wasser und für ein HF-Kabel zu realisieren.
Das sehe ich momentan als ziemlich unrealistich an.
Daher suche ich momentan noch nach einer Möglichkeit, das Kabel anders aufzuwickeln.

Zur Erinnerung: Das Kabel soll im Boot kontakt zum RasPi haben und dann - bis zu 10m - zur Boje hochgehen.
Dazwischen soll die Winde sein, möglichst im Boot, um tiefenabhängig gesteuert werden zu können.

Ich würde mich natürlich sehr über Ideen und Hilfe freuen!

Zusätzlich bin ich zu dem Schluss gekommen, dass ich für das Audiosignal kein HF-Kabel brauche - schließlich wird jeder Kopfhörer nur über ein Stück Litze gespeist.
Da bin ich mir aber noch nicht ganz sicher, ob das anwendbar ist - mal schauen.

LG
Tim