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  • »norbert-walter« ist der Autor dieses Themas

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1

Samstag, 15. Juni 2019, 13:06

Abstandssensor DIY

Hallo zusammen,

hier mal was Neues aus dem Bastellabor. Da ich oft Probleme habe den Abstand zwischen Bug und Steg richtig einzuschätzen und die Bugfrau bzw. der Bugmann oft spärliche Infos zurückliefern habe ich ein neues Projekt zum Bau eines Abstandssensors gestartet. Der Sensor funktioniert im Prinzip wie im Auto nur mit dem Unterschied, dass mir noch zusätzlich der Abstand angezeigt wird. Es können Abstände mit den wasserdichten Ultraschallsensoren zw. 0,2 und 10 m angezeigt werden. Ein akustischer Piepser verhält sich so wie im Auto.

Der Abstandssensor ist ein Prototyp und auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Als Kern verwende ich wieder den ESP8266 mit WLAN und NMEA0183 zur Datenübertragung. Die Daten können in OpenPlotter angezeigt werden. Die Telegramme sind Custom-Telegramme und benötigen eine entsprechende Anpassung in OpenPlotter, damit sie erkannt werden.

Das Gerät hat folgende Eigenschaften:

* 12V Stromversorgung bei 80mA
* 2 wasserdichte Ultraschallsensoren (40kHz)
* ESP8266 als Auswerteeinheit
* WLAN zur Datenübertragung
* Custom NMEA0183 Telegramme
* Messung der Lufttemperatur zur Kompensation der Schalllaufzeit
* Messung der Batteriespannung (der Analogeingang war noch ungenutzt übrig)

Ein Webinterface zur Verwendung als Stand Allone System fehlt noch. Es kann aber so aufgebaut sein wie beim Windsensor. Mit dem Prototyp möchte ich erstmal die Messeigenschaften gründlich testen, bevor ich das weiter ausbaue. Als Sensoren verwende ich günstige Module die man bei Ebay erwerben kann. Die Datenanbindung an den ESP8266 oder an einen Arduino ist im Internet ausführlich beschrieben. Man benötigt nur zwei Datenleitungen zur Auswertung (Sende-Triggerimpuls, Empfangsimpuls). Ausgewertet wird die Pulsdauer des Emfpangsimpulses. Die ist proportional zur Laufzeit.

Damit ich Objekte voraus sicher erkennen kann verwende ich zwei Ultraschallsensoren. Beide Sensoren senden gleichzeitig den Schallimpuls aus und können einen größeren Bereich voraus abdecken. Ausgewertet werden dann beide Empfangssignale gleichzeitig. Das funktioniert im Trockenbetrieb schon ganz gut. Das System kann auch runde Stabobjekte wie Rohre ab 5 cm Durchmesser sicher erkennen. So sollte man Steganlagen sicher erkennen können.

Die Sensoren kann man in der Bugreling befestigen oder im Rumpf fest einbauen, sofern man da Löcher einbringen möchte.

Testweise habe ich mir Halter für die Reling gedruckt und werde die Sensoren dort anbringen. So kann ich auch mit dem Ausrichtwinkel etwas rumexperimentieren.

Die Auswerteeinheit ist in einer wasserdichten Feuchtraumdose IP68 untergebracht und wird unterr Deck montiert und mit 12V versorgt.

Ich würde mal eure Meinungen dazu wissen. Ist das brauchbar oder eher überflüssig? Das Modul an sich könnte auch zur Messung der Wassertiefe verwendet werden, sofern man einen passigen Schallgeber verwendet.

Ich bin gespannt auf Eure Meinungen.

Norbert
»norbert-walter« hat folgende Dateien angehängt:

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »norbert-walter« (15. Juni 2019, 13:32)


2

Samstag, 15. Juni 2019, 14:53

Für mich wird segeln erst schön, wenn ich mindestens das gleiche Technilogieniveau wie ein neuer 7er BMW an Bord habe. Ein Abstandssensor ist da - entschuldige bitte - leider nur ein winziger erster Schritt.
Not on facebook.

Spi40

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3

Samstag, 15. Juni 2019, 14:58

Respekt vor Deinen Bastelprojekten und Deinen Erfinder-, insbesondere erfolgreichen Realisierungsgeist. Das schreibe ich mit Daumen hoch :good2:

Damit bist Du dem autonomem Segeln ein Stück weiter entgegengekommen, würde man in der Bild/ADSV euphorisch schreiben. Das schreibe ich mit etwas Ironie ;)

Auf 22 Fuß würde ich eher zum Optiker gehen, wenn es mit dem Schätzen des Abstand zum Steg Probleme gibt, ab 35 Fuss aufwärts durchaus sinnvoll.......wer's möchte, warum nicht!

Aber meinst Du nicht dass eine Kamara noch besser wäre? Ich meine auf dem Kartenplotter angezeigt!
Gruß Torsten

kis
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4

Samstag, 15. Juni 2019, 15:47

Ich habe auch schon darüber nachgedacht. Ich finde das ist eine ganz tolle Sache die du da konstruiert. Insbesondere für Einhandsegler sinnvoll . Wäre schön wenn so was mal in Serie gehen würde.

  • »norbert-walter« ist der Autor dieses Themas

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5

Samstag, 15. Juni 2019, 17:45

Auf 22 Fuß würde ich eher zum Optiker gehen, wenn es mit dem Schätzen des Abstand zum Steg Probleme gibt, ab 35 Fuss aufwärts durchaus sinnvoll.......wer's möchte, warum nicht!

Aber meinst Du nicht dass eine Kamara noch besser wäre? Ich meine auf dem Kartenplotter angezeigt!


Hallo Thorsten,

der Abstandssensor ist nicht für meine Dehlya 22 bestimmt. Da kann ich das noch sehr gut überblicken. Ab 35 Fuß aufwärts mit aufgestellter Sprayhoud sieht man da nicht mehr viel. Besonders bei den großen Charteryachten über 40 Fuß wird es ziemlich unübersichtlich. Ich sehe das jeden Tag hier in den Marinas. Trotz Querruder vertun sich da viele, besonders beim Wenden im engen Hafenbecken. Die Marinas sind hier nur für Boote bis 40 Fuß ausgelegt. Bei den riesen Teilen bis 60 Fuß ist das extrem grenzwertig.

Gut, wer sein Schiff kennt, der weiß wie er damit umgehen muss und benötigt keinen Abstandssensor. Aber ich könnte mir schon vorstellen, dass der eine oder andere so was gebrauchen könnte. Im Auto ist es ja inzwischen Standard geworden und da jammert auch keiner drüber und nutzt den Komfort.

Übrigens, eine Kamera da noch mit einzubauen ist kein Problem. Es gibt jetzt ESP32-Module mit integrierter Kamera. Das wäre der nächste logische Schritt. Ich hab mir mal 2 solcher Module bestellt und teste mal wie gut die funktionieren. Die können per WLAN ein Live-Bild streamen. Es sollte also möglich sein. Erstmal steht bei mir im Vordergrund die Funktionalität des messens. Im zweiten Schritt könnte man noch ein Live-Bild mit dazu nehmen.

Etwas grenzwertig finde ich es aber auch einen Abstandssensor einzubauen. Ich wollte mal die Reaktion hier im Forum testen. Vielleicht liege ich ja total falsch und man findet sowas besonders toll oder auch völlig überflüssig. Ich glaube da trennen sich wieder die Meinungen. Einige werden es mögen und andere grundweg ablehnen. Mich interessieren aber Eure Meinungen dazu. Bis jetzt ist es ja nur ein Prof Of Concept und von den Kosten her ja überschaubar.

Wenn Interesse besteht, dann veröffentliche ich hier mal den Schaltplan mit ein wenig Programmcode. Das ist dann für diejenigen die das mal selber testen wollen.

Norbert

chrhartz

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6

Sonntag, 16. Juni 2019, 22:21

@norbert-walter

Wäre der Abstandssensor auch zur Kollisionswarnung verwendbar? Manchmal würde ich mir eine
Kamera oder einen Sensor wünschen, wenn die Genua die Sicht nach vorne verdeckt.

Am Chiemsee sind an schönen Tagen hunderte von Seglern unterwegs und oft scheinen die Gäste
mit den Elektro-Leihbooten auch nicht zu wissen, dass die Segler eigentlich Vorrang haben und fahren
einem munter vor den Bug.

10 m Reichweite sind natürlich knapp zum Reagieren. Was können denn die modernen Lidar-Sensoren?
Es gibt ja auch noch die ToF Sensoren von ST. Die könnten für sowas auch geeignet sein.

Viele Grüße,
Christian
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  • »norbert-walter« ist der Autor dieses Themas

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7

Montag, 17. Juni 2019, 17:42

@chrhartz:

Zur reinen Kollisionswarnung taugt der Abstandssensor leider nicht, da er nicht weit genug schauen kann. Der ist mehr für den Nahbereich gedacht. Die ToF-Detektoren wären da bestimmt besser geeignet. Davon bräuchte man aber sehr viele, um einen großen Bereich abdecken zu können.

Aber als Tiefenmesser können man ihn sehr leicht umbauen.

@all:

Mich wundert sehr, dass hier kaum jemand eine Meinung zum Abstandssensor hat. Ich kann auch Kretik vertragen, nur zu.

Mir wäre an Euren Meinungen sehr gelegen.

Norbert

8

Dienstag, 18. Juni 2019, 10:07


Mich wundert sehr, dass hier kaum jemand eine Meinung zum Abstandssensor hat. Ich kann auch Kretik vertragen, nur zu.
Mir wäre an Euren Meinungen sehr gelegen.

Wenn das Anlegen so problematisch ist, dann wäre ein Abstandssensor nur ein allzu kleiner Teil der Problemlösung.
Die Schwierigkeiten begönnen ja spätestens mit dem Eindrehen in die Box. Da wäre also ein videobasiertes Assistenzsystem, welches ähnlich moderner Rückfahrkameras in Autos den voraussichtlichen Weg als "augmented reality" in ein Videobild einblendet, wahrscheinlich besser. Aber sowas ist halt vom Aufwand her nochmal eine ganz andere Nummer.

Wenn Du gerade Lust auf Experimente mit Ultraschall hast, dann könntest Du m.E. mehr Leute mit einem Echolot, Fishfinder, o.ä. begeistern. Man könnte da z.B. alte Schwinger in ein modernes Netz einbinden. Oder z.B. einen Heckgeber mit Sensoren zum Motion-Tracking verheiraten und dann beim Herumschwenken mit bildgebenden Verfahren experimentieren.

Aber wie auch immer: Ich finde deine und ähnliche Projekte super und lese sowas gerne, selbst wenn ein Nachbau für mich nicht in Frage kommt. Danke, dass Du das Forum derart bereicherst!

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9

Dienstag, 18. Juni 2019, 10:21

Respekt für die Idee und den Entwicklungsfähigkeiten.

Was sagte mir mal ein KFZ-Gutachter: Seit es Parksensoren gibt, gibt es mehr Kaskoschäden. Die Leute verlassen sich auf das System.

Ich habe einen recht neuen BMW und dessen Parksensoren, bzw. Datenauswertung/Darstellung sind träge. Wenn ich ausparke, dann kommt das Warnsignal ca. ne halbe Sekunde zu spät. Hört sich wenig an, aber beim Rangieren kann es einen Kratzer bedeuten.

Die Idee finde ich gut, sehe als Anwender jedoch eher Boote ab 38-40 Fuss.

Ich hab beschauliche 29 Fuss....hätte keinen Bedarf an der Lösung

chrhartz

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10

Dienstag, 18. Juni 2019, 10:34

@norbert-walter

Also ich würde mich dem Echolot-Vorschlag anschließen. Strom zum Sensor zu legen ist für die meisten
sicherlich kein großes Problem. Das Kabel zum Plotter fände ich nervig. Wenn das per WLAN gehen könnte,
wäre das super.

Also ein kleines Kästchen mit der Chirp-Erzeugung für den Schwinger und ESP32 o.ä. zum Weiterleiten
der Daten per WLAN an den Plotter. Ggf. noch einen kleinen PIC oder Arduino für die Messung, der ESP
scheint ja nicht wirklich echtzeitfähig zu sein, wenn er gleichzeitig WLAN machen soll.

Viele Grüße,
Christian
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columbus488

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11

Dienstag, 18. Juni 2019, 10:49

ich experimentiere mit drei Sensoren, ich muss nur noch die Wertigkeiten ihrer Aussagen über einen Algorithmus wichten....
"Das Meer ist der letzte freie Ort auf der Welt." - Ernest Hemingway

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12

Dienstag, 18. Juni 2019, 11:30

@all:

Vielen Dank für Eure Rückmeldungen. Das zeigt mir, dass das Interesse an einem Abstandssensor nicht sehr groß ist. Ich war mir nicht sicher, ob das überhaupt was für den Wassersport ist. Die meisten Bootseigner werden das schon aus Efahrung wissen, wie groß der Abstand ist.

Die Idee einen günstigen Fischfinder als Tiefenmesser zu modifizieren kam mir auch schon. Dann werde ich mir mal so ein Teil zulegen, aufschrauben und mal testen was da so schönes verbaut ist. Das sollte nicht umfangreicher sein als meine Schaltung. Ein scannendes System mit schwenken des Sensors wäre aus technischer Sicht ganz interessant. Ich frage mich nur, ob man das Ultraschallbild gescheit interpretieren kann. Wenn ich mir die Schallbilder der Fischfinder und Vorausscanner anschaue, dann sieht das für mich er nach Makramee- oder Apfelmännchen-Grafik aus. Ich könnte das jetzt nicht richtig interpretieren. Kann vielleicht jemand was dazu sagen wie gut man das benutzen kann?

Die Vorausscanner benutzen einen Schallsensor, den man durch Phasenverschiebung mehrerer Schallgeber im Raumwinkel ausrichten kann. Dann muss man den Schallkopf nicht mechanisch hin und her schwenken. Einige Fischfinder machen das auch so. Die Technik ist aber etwas aufwändiger und von der Theorie her komplizierter.

@chrhartz:

Den Schwerpunkt auf Echolot zu konzentrieren macht sicherlich mehr Sinn als der Abstandssensor. Ich habe mit dem Abstandssensor angefangen, weil es out of the box sofort funktionsfähig ist. Mit Ultraschall habe ich noch nichts gemacht und muss mich da erstmal rantasten. Luft ist noch angenehmer zum Experimentieren als Wasser. Daher kam für mich erst der Abstandssensor in Frage. Ich werde das aber noch einmal hier im Wasser testen. Der Sensor ist ja wasserdicht. Das sollte auch als Tiefenmesser funktionieren. Einziges Problem ist die Schallfrequenz des Luftsensors. Die liegt bei 40kHz. Die Wassersensoren arbeiten mit 200kHz oder auch höher uhd dann noch mit größreren Schallleistungen. Ich muss mich erstmal schlau machen, warum die mit 200kHz schallen. Das muss einen Grund haben.

Die Schallgeber abeiten meist als Pizeo- oder elektrodynamische Geber im Resonazbereich. 40kHz kann ich da nicht an einen 200kHz Schallgeber anschließen. Da wird dann kaum noch Leistung rauskommen. Da würde dann auch bedeuten die Elektronik zu modifizieren. Die fertigen Module die ich verwende haben eine closed Firmware an die ich nicht rankomme. Ich könnte höchstens eine eigene Firmware über den PIC drüberflashen. Die müsste aber noch erstellt werden.

@columbus488:

Solche Art von Sensoren habe ich auch an Bord. Bei mir sind es aber nur zwei. Sie sind sehr vielseitig einsetzbar und können mehr als nur den Abstand messen. Den einen Sensor habe ich schon über 30 Jahre lang und bin immer noch sehr zu Frieden damit. Der zweite ist etwas jünger und hat andere Qualitäten. Vorerst werde ich wohl auch bei solchen Sensoren bleiben. :D :D

Nochmal vielen Dank für Eure erfrischenden Meinungen.

Norbert

columbus488

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Dienstag, 18. Juni 2019, 11:43

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chrhartz

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14

Dienstag, 18. Juni 2019, 12:13

@norbert-walter

Ich habe vor ein paar Jahren mal über den Selbstbau nachgedacht. Es gab in den 80er Jahren mal komplette Chips
mit Signalerzeugung aus -auswertung. Die sind aber wieder vom Markt verschwunden, inzwischen verwendet man
lieber einen kleinen PIC-Controller, der kann das Signal erzeugen, auswerten und die Anzeige direkt steuern.

Ich müsste noch eine Nasa-Anzeige auf dem Dachboden haben. Vielleicht hat die den letzten Umzug überlebt und
ist noch auffindbar. Ich sehe die Tage mal nach. Da ist ein PIC drin, das hatte ich damals nachgeschaut. Entweder
man schaut sich die Erzeugung der Hochspannung für den Piezo und die Auswertung dort ab oder man entwirft die
selber.

Den Schwinger würde ich immer fertig kaufen, die sind bewährt und vor allem für die Anwendung geeignet. Es werden
auch viele Segler defekte Anzeigen haben und sich über eine erneute Anbindung des vorhandenen Schwingers freuen.

Die Auswertung könnte man durchaus etwas verfeinern. Also das Echo analog aufnehmen und nicht einfach die
Laufzeit digital auswerten, so wie es die einfachen Tiefenmesser machen.

Die fast schon historischen Tiefenmesser mit geregeltem Motor und herumsausender LED haben das Signal direkt
auf die LEDs gegeben. Da konnte man mit ein wenig Übung Fische erkennen und den Untergrund, sowie Seegras usw.
einschätzen.

Das wäre doch schön, wenn man sich diese Möglichkeiten nicht gleich verbaut.

Viele Grüße,
Christian
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columbus488

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15

Dienstag, 18. Juni 2019, 12:46

wäre eine Rückfahrkamera (natürlich nach vorn gerichtet ) nicht auch eine Option ? Manch einer hat Tablet als Navigation und kann sich dort das Bild einblenden lassen...
nur mal so als Idee ?!
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16

Dienstag, 18. Juni 2019, 14:03

Hatte auch schon an eine Kamera unter der Saling nachgedacht. Unser eS75 hat einen Videoeingang. Vermutlich geht das aber nur mit einer teuren Kamera von Raymarine. Preiswerte Kameras sind sicher nicht ausreichend wasserdicht. Allerdings hat mich das zu verlegende Videokabel erst mal abgeschreckt.
Grüße vom Kugelblitz

columbus488

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17

Dienstag, 18. Juni 2019, 14:20

ich hatte mehr an WIFI gedacht. Strom habe ich ja schon durch die Seitenlichter vorn am Bucg.
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18

Dienstag, 18. Juni 2019, 15:50

@Kugelblitz:

Ahhh, jetzt wird es spannend. Die Idee mit der Kamera in der Saling ist nicht schlecht. Ich hatte ja geschrieben, dass es einen ESP mit Kamera gibt, den man als Frontkamera benutzen könnte. Die Kamera wasserdicht zu bekommen ist nur Thema der Mechanik. Das sollte kein Problem sein. Alternativ könnte man sowas in ein Gehäuse vom Deckslicht unterbringen. Mit einem Weitwinkelobjektiv sieht man da dann auch alles.

Die Idee das in der Saling unterzubringen ist genial, da dort Spritzwasser (Satzwasser) kaum hinkommt und man freie Sicht nach unten, vorne und zur Seite hätte. Auch die Sonne würde nicht blenden beim Blick nach unten. Das ist eine sehr gute Idee! Das sollte man mal umsetzen. Das Bild kann man per WLAN auf ein Tablett beamen. Das ist kein Problem.

Genau deswegen brauche ich Euren Input. Je mehr man darüber seniert, um so mehr gute Ideen kommen.

Echt klasse!

Norbert

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19

Dienstag, 18. Juni 2019, 16:08

Gibt es die Kameras z.B. von Raymarine nicht längst fertig fürs Netzwerk zu kaufen?

http://www.raymarine.de/display/?id=428

Man kann ja selbst so etwas bauen, aber dieses Rad ist schon erfunden worden.]

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20

Dienstag, 18. Juni 2019, 17:20

@Dicke Christine:

Nee, das sind normale Standard-Kameras wie sie auch im Outdoor-Bereich eingesetzt werden. Die haben da nur ihren Namen drauf gesetzt. Sowas kostet wenige tausend Euro wie der Holländer sagen würde und bekommt man im Internet wesentlich günstiger. Die Teile sind auch eher für große Boote ab 1.500.000 Euro aufwärts sinnvoll einsetzbar. Solche Prügel will ich nicht am Boot haben.

Wer drauf steht, kann sich das gerne kaufen.

Mir schwebt da was kleineres vor. Am besten kombiniert als Decks- und Dampferlicht. Dann entfällt auch die lästige Nachverkabelung und es sieht nicht nach Hochsicherheits-Bereich aus. Es würde sich besser in das Gesamtbild einfügen und sehr unauffällig sein. Man könnte das auch noch mit einer Bewegungserkennung ausstatten. Dann könnte man das Boot gleich mit überwachen.

Norbert

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