Самодельный излучатель для эхолота

Вечер добрый.
Столкнулся с такой проблемой. Есть у меня китайский эхолот FF-718. У него в комплекте идет ультразвуковой излучатель со шнуром 7 м. Дополнительно я купил у поставщика такой-же излучатель но с кабелем 1,5 м (для зимы).
Использовал в основном датчик с коротким кабелем. Но прошлой зимой изоляция кабеля лопнула на морозе и датчик затёк, стал глючить. Вскрыл, просушил, чуть укоротил кабель. Все заработало.
Но сейчас датчик постоянно показывает 1,0 м . Датчик с 7 м кабеля рабочий. Стал сравнивать данные излучателей. Замерил ёмкость рабочего (1340 пф) и дохлого (743 пф). Рабочая частота обоих датчиков 200 кГц.

Раздербанил дохлый датчик. Пьезокерамическая таблетка ЦЕЛАЯ. Никаких трещин керамики и отслоений напыления. В «чистом виде» ёмкость излучающей таблетки 540 пф. Остальная ёмкость — вероятно от кабеля (поэтому у 7метрового она и больше).

Заметил ещё следующее: эхолот при подключении отдельно пьезокерамики без кабеля показывает уже 10 м глубины (на столе без воды ). Касание пальцем обкладок вызывает появление символов рыбок на дисплее. При нажатии на плоскость пьезокерамической таблетки через 10мм полиуретан эхолот показывает меньшую глубину (чем сильнее нажму, те меньше глубина якобы).

В стакане кристалл имел на противоположной стороне слой пробки (типа винной) толщиной 1-2 мм.

Здоровый излучатель без воды в тех же условиях вместо плубины показывает ——-.

Какие будут мысли. Убит кристалл? Но, повторюсь, внешних повреждений нет!

Эхолот

Описание опубликовано в журнале «Радио» № 3 за 1999 г., стр. 32. 34, 39 — Эхолот.

Предлагаемый самодельный эхолот может быть использован на любительских судах для измерения глубины водоемов, для поиска затонувших предметов, а также при других работах на воде, связанных с необходимостью знать рельеф дна и глубину. Рыболовы же с его помощью легко смогут отыскать наиболее перспективные места ужения рыбы.

Эхолот прошел опытные испытания в сезон 1998 и 1999 года в речной и морской воде, он измеряет глубину водоемов на четырех пределах: до 2,5; 5; 12,5 и 25 метров. Минимальная измеряемая глубина — 0,3 м. Погрешность не более 4% от верхнего предела на каждом диапазоне.

Функциональная схема эхолота показана на рисунке. Он состоит из 4-х функционально законченных блоков: генератора зондирующих импульсов, приемника, блока управления и блока индикации. Их принцмпмальные схемы приведены в подробном описании. Кнопки SB1. SB4 выведены на переднюю панель, с их помощью осуществляется оперативное изменение режимов работы эхолота.

Импульсы частотой 300 кГц с генератора зондирующих импульсов подаются на пьезокерамический излучатель датчик эхолота и в виде ультразвуковых посылок излучаются во внешнюю среду. Отраженный от дна сигнал принимается в промежутке между посылками тем же излучателем и подается на вход приемника, где он усиливается, детектируется и преобразуется в стандартные логические уровни.

В эхолоте предусмотрена временная автоматическая регулировка усиления (ВАРУ), изменяющая коэффициент усиления в течении каждого цикла от минимального до максимального, что повышает помехоустойчивость прибора. В качестве индикатора используется линейная шкала глубины из 26 светодиодов, на которой может индицироваться до четырех отраженных сигналов и вспомогательная шкала из 4-х светодиодов, отображающая предел измерения. Период обновления информации на индикаторе около 0,1 сек, что позволяет легко отслеживать рельеф дна. Основа блока управления — микроконтроллер AT89C2051, который формирует все сигналы, необходимые для работы эхолота.

Дополнительно повышает помехоустойчивость, защищая от случайных помех, программно реализованный импульсный фильтр. Алгоритм работы фильтра заключается в том, что он выводит на индикатор только те отражения, глубина которых при двух последовательных измерениях изменилась не более, чем на 2% включенного предела измерения глубины. Это позволяет в какой-то степени отсеять помехи, например от двигателя.

Питание этого самодельного эхолота осуществляется от 6 элементов типа A316 с общим напряжением 9 В, работоспособность прибора сохраняется при снижении напряжения до 6 В. Потребляемый ток не превышает 7. 8 мА + 10 мА на каждый горящий светодиод, в среднем при измерении около 30 мА.

Датчик эхолота изготовлен на основе круглой пластины диаметром 31 мм и толщиной 6 мм из пьезокерамики ЦТС-19 с резонансной частотой 300 КГц. Он собирается в алюминиевом стакане от оксидного конденсатора диаметром около 40 мм и длиной 30. 40 мм. Все рисунки и подробное описание методики изготовления самодельного датчика эхолота приведены в подробном описании.

Эхолот весьма прост в наладке и удобен в эксплуатации, не требует калибровки. Предусмотрена возможность оперативного переключения предела измерения, количества индицируемых отражений, а также регулировка эффективности ВАРУ. Импульсный фильтр при необходимости может быть отключен. Значения всех параметров могут сохраняться в памяти в режиме пониженного энергопотребления (SLEEP). В этом режиме потребляемый ток составляет около 70 мкА, что практически не сказывается на сроке службы элементов питания.

Печатную плату я рисовал вручную, в те годы Sprint Layout еще не было. Но радиолюбители, повторившие эту конструкцию, прислали мне рисунки некоторых плат. Я, в свою очередь, делюсь этой информацией с Вами. Это дополнение выложено в архиве в том виде, в каком я его получил — «как есть».

Эхолот своими руками

Каждому рыболову известно, что рыба в водоеме группируется в определенных участках, где она может прятаться, спать, размножаться, охотиться. Обычно их местообитания зависит от температуры воды, подводных течений, наличие рельефных объектов, под которыми легко можно укрыться от опасности.

Невооруженным глазом определить, где именно они находятся невозможно. Для этого используются устройства, позволяющие при помощи ультразвуковых излучений изучить рельеф дна и его глубину. Усовершенствованные модели позволяют определить зоны скопления рыбы и отмечать наиболее удачные места улова. Существует два основных вида эхолотов: стационарные и портативные, которые отличаются по функциональным возможностям, размерам и стоимости.

Такие устройства намного упрощают процесс рыбалки, но стоят дорого. Чтобы сэкономить средства, можно сделать эхолот своими руками.

Особенности строения эхолота

Чтобы соорудить эхолот самому, необходимо знать из каких основных частей он состоит и в чем заключается его работа.

Каждый прибор для изучения рельефа дна состоит из следующих функциональных частей:

• передатчик;
• микроконтроллер;
• излучатель;
• приемник;
• дисплей, на котором отражается информация.

Передатчик создает импульс, который преобразуется с помощью датчика излучателя в ультразвуковую волну. Мощность этого сигнала настолько слабая, что не ощущается ни человеком, ни морскими обитателями.

Эта волна распределяется вглубь воды и отражается от объектов, которые находятся в зоне ее распространения. Это может быть дно, рыба, камни или рифы. Достигнув дна, волна возвращается обратно к датчику, который преобразует его в электрический сигнал.

Благодаря приемнику сигнал усиливается, передается на микропроцессор и отображается на дисплее устройства.

В качестве дисплея можно использовать устаревшую версию мобильного телефона. Существует также упрощенный вариант, для работы которого понадобится смартфон.

Эхолот из смартфона своими руками

Портативные модели эхолокаторов позволяют подключать датчик, излучающий ультразвуковую волну, напрямую к гаджету, будь то телефон, планшет или ноутбук. Особенность таких устройств заключается в их простоте и беспроводном соединении. Они работают напрямую через Wi-Fi или Bluetooth. Чтобы устройство сработало, необходимо скачать бесплатное приложение и опустить датчик в воду. При соприкосновении с водой он автоматически включается и начинает отображать актуальную информацию на дисплее смартфона.

Стоимость такого датчика находится в районе 4 тыс. рублей, но по функционалу он почти не уступает дорогим аналогам.

Подключение такого устройства самостоятельно не вызывает никаких сложностей. Достаточно следовать инструкции или просмотреть видео как подключить эхолот своими руками.

Самодельный излучатель для эхолота

Евросамоделки — только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

Cамодельный мини-эхолот на микроконтроллере Atmel ATMega8L

и

ЖКИ от мобильного телефона nokia3310

Представляю вашему вниманию авторскую разработку – самодельный мини-эхолот на микроконтроллере Atmel ATMega8L и ЖКИ от мобильного телефона nokia3310. Устройство рассчитано для повторения радиолюбителем средней квалификации, но, я думаю, конструкцию может повторить каждый желающий. Материал я старался изложить так, чтобы читателям в доступной форме дать побольше полезной информации по теме. Надеюсь, что повторение конструкции принесет Вам много удовольствия и пользы.

Буду рад ответить на ваши вопросы/пожелания/замечания и помочь в повторении конструкции.

С уважением, Alex

Эхолот, сонар (sonar) — сокращение от SOund NAvigation and Ranging. Эхолот известен где-то с 40-х годов, технология была разработана во время Второй мировой войны для отслеживания вражеских подводных лодок. В 1957 году компания Lowrance выпустила первый в мире эхолот на транзисторах для спортивной рыбной ловли.

Эхолот состоит из таких основных функциональных блоков: микроконтроллер, передатчик, датчик-излучатель, приемник и дисплей. Процесс обнаружения дна (или рыбы) в упрощенном виде выглядит следующим образом: передатчик выдает электрический импульс, датчик-излучатель преобразует его в ультразвуковую волну и посылает в воду (частота этой ультразвуковой волны такова, что она не ощущается ни человеком, ни рыбой). Звуковая волна отражается от объекта (дно, рыба, другие объекты) и возвращается к датчику, который преобразует его в электрический сигнал (см. рисунок ниже).

Приемник усиливает этот возвращенный сигнал и посылает его в микропроцессор. Микропроцессор обрабатывает принятый с датчика сигнал и посылает его на дисплей, где мы уже видим изображение объектов и рельефа дна в удобном для нас виде.

На что следует обратить внимание: рельеф дна эхолот рисует только в движении. Это утверждение вытекает из принципа действия эхолота. Тоесть, если лодка неподвижна, то и информация о рельефе дна неизменна, и последовательность значений будет складываться из одинаковых, абсолютно идентичных значений. На экране при этом будет рисоваться прямая линия.

Первый вопрос, который, я уверен, возникнет у читателей «Почему использован такой маленький дисплей?» Поэтому я сразу на него отвечу: этот «мини-эхолотик» разрабатывался по просьбе знакомого из того, что оказалось под рукой. А этими подручными средствами оказались ATMega8L, дисплей от nokia3310 и какой-то излучатель с обозначением f=200kHz. Еще Вы, наверное, спросите возможно ли переделать программу/схему под другой, больший дисплей? Да. Теоретически это возможно.

От эхолотов, описанных в [1, 2, 3] моя конструкция отличается применением графического ЖК дисплея, что дает устройству преимущества в отображении полезной информации.

Вся конструкция собрана в корпусе «Z14». Питание обеспечивается от аккумулятора 9В GP17R9H. Максимальный потребляемый ток не более 30 мА (в авторском варианте 23мА).

Теперь о возможностях эхолота. Рабочая частота 200 кГц и настраивается под конкретный имеющийся излучатель. Программно реализована возможность измерять глубину до 99,9 метров. Но скажу сразу: максимальная глубина, которую сможет «видеть» эхолот, в большой степени будет зависеть от параметров примененного излучателя. Моя конструкция на данное время тестировалась только на водоеме с максимальной глубиной около 4 м. Прибор показал отличные результаты. По мере возможности постараюсь протестировать работу эхолота на более больших глубинах, о чем будет сообщено читателям.

Итак, перейдем к схеме. Схема мини-эхолота показана на рисунке ниже:

Основные функциональные блоки эхолота: схема управления (тоесть микроконтроллер ATMega8L), передатчик, излучатель, приемник, дисплей, клавиатура, схема зарядки аккумуляторной батареи.

Работает эхолот следующим образом: микроконтроллер на выводе РВ7 формирует управляющий сигнал (прямоугольные импульсы лог. «0») длительностью примерно 40 мкс. Этот сигнал запускает на указанное время задающий генератор с рабочей частотой 400 кГц на микросхеме IC4. Далее сигнал подается на микросхему IC5, где частота сигнала делится на 2. Сигнал с IC5 подается на буферный каскад на микросхеме IC6 и далее на ключи Q3 и Q4. Далее сигнал со вторичной обмотки трансформатора Т1 подается на пьезокерамический датчик-излучатель LS2, который посылает ультразвуковые посылки во внешнюю среду.

Отраженный от дна/препятствия сигнал принимается датчиком-излучателем и подается на вход приемника, который собран на микросхеме SA614AD в типовом включении (см. Datasheet на SA614AD). Диодная сборка BAV99 на входе приемника ограничивает входное напряжение приемника в момент работы передатчика.

Сигнал с приемника подается на компаратор на микросхеме LM2903, чувствительность которого регулируется микроконтроллером.

Далее сигнал обрабатывается в микроконтроллере и отображается в нужном виде на графическом ЖК дисплее 84х48 точек.

Трансформатор Т1 передатчика намотан на сердечнике К16*8*6 из феррита M1000НМ. Первична обмотка наматывается в 2 провода и содержит 2х14 витков, вторичная – 150 витков провода ПЭВ-2 0,21мм. Первой мотается вторичная обмотка. Половины первичной обмотки должны быть «растянуты» по всей длине сердечника. Обмотки необходимо изолировать друг от друга слоем лакоткани или трансформаторной бумаги.

Теперь самая интересная и проблемная часть: датчик-излучатель. У меня эта проблема была решена изначально: у меня уже был готовый излучатель. Как быть Вам?
Вариант 1: приобрести готовый датчик.
Вариант 2: изготовить самому из пьезокерамики ЦТС-19.

При прошивке микроконтроллера ATMega8L fuse bits выставить согласно картинке ниже :

Полная информация по изготовлению, настройке, прошивке и руководству по использованию мини-эхолота

смотрите в прилагаемом архиве!

Самодельный излучатель для эхолота

для этой схемы

Основные функциональные блоки эхолота: схема управления (то есть микроконтроллер ATMega8L), передатчик, излучатель, приемник, дисплей, клавиатура, схема зарядки аккумуляторной батареи.

Работает эхолот следующим образом: микроконтроллер на выводе РВ7 формирует управляющий сигнал (прямоугольные импульсы лог. «0») длительностью примерно 40 мкс. Этот сигнал запускает на указанное время задающий генератор с рабочей частотой 400 кГц на микросхеме IC4. Далее сигнал подается на микросхему IC5, где частота сигнала делится на 2. Сигнал с IC5 подается на буферный каскад на микросхеме IC6 и далее на ключи Q3 и Q4, нагрузкой которых является трансформатор Т1. Сигнал со вторичной обмотки трансформатора Т1 подается на пьезокерамический датчик-излучатель LS2, который посылает ультразвуковые посылки во внешнюю среду.

Отраженный от дна/препятствия сигнал принимается датчиком-излучателем и подается на вход приемника, который собран на микросхеме SA614AD в типовом включении (см. Datasheet на SA614AD). Диодная сборка BAV99 на входе приемника ограничивает входное напряжение приемника в момент работы передатчика.
Сигнал с выхода приемника подается на компаратор на микросхеме LM2903, чувствительность которого регулируется микроконтроллером.
Далее сигнал обрабатывается в микроконтроллере и отображается в нужном виде на графическом ЖК дисплее 84х48 точек.
Трансформатор Т1 передатчика намотан на сердечнике К16*8*6 из феррита M1000НМ. Первична обмотка наматывается в 2 провода и содержит 2х14 витков, вторичная – 150 витков провода ПЭВ-2 0,21мм. Первой мотается вторичная обмотка. Половины первичной обмотки должны быть «растянуты» по всей длине сердечника. Обмотки необходимо изолировать друг от друга слоем лакоткани или трансформаторной бумаги.
Теперь самая интересная и проблемная часть: датчик-излучатель. У меня эта проблема была решена изначально: у меня уже был готовый излучатель. Как быть Вам?
Вариант 1: приобрести готовый датчик.
Вариант 2: изготовить самому из пьезокерамики ЦТС-19 по технологии, описанной в 1 см. раздел «ссылки».

На место R143 впаиваем резистор 1,8 кОм, на место R141 – подстроечный резистор Rп сопротивлением 0,5..1кОм.

Подключаем питание (полностью заряженный аккумулятор или «крону»). Измеряем потребляемый ток: если он выше 30 мА – ищите ошибки в схеме. В моем экземпляре потребляемый ток в режиме «PAUSE» составлял 19 мА. Далее смотрим на дисплей: если Вы видите то, что показано на рисунке ниже – это значит, что собранная схема на 90% рабочая.

Теперь приступим к настройке остальных 10%. Отсоединяем батарею питания. Отключаем питание выходного каскада передатчика (выпаять R21). Отсоединяем выводы 1,2 микросхемы IC4 от вывода 8 (Port B7) микроконтроллера (выпаяв перемычку-переход возле ножки контроллера) и подключаем их на общий провод. Подключаем к выводу 4 IC4 частотомер и подаем на схему питание. Вращением ручки подстроечного резистора Rп устанавливаем частоту генератора равной двойной резонансной частоте вашего излучателя. То есть, если резонансная частота излучателя равна 200 кГц – то устанавливаем частоту генератора равной 400 кГц. Отсоединяем батарею питания. Отсоединяем выводы 1,2 IC4 от общего провода и впаиваем перемычку обратно. Подаем на схему питание и нажимаем кнопку «START». Подключаем осциллограф к выводу 8 микроконтроллера и убеждаемся в наличии управляющего отрицательного импульса длительностью примерно 45 мкС (смотрите осциллограмму ниже).

Подключаем осциллограф параллельно излучателю-датчику и убеждаемся в наличии зондирующих импульсов амплитудой не менее 75В. Если амплитуда меньше – значит проблема скорее всего в неправильной работе трансформатора (к.з., не «тот» сердечник, не подобрано нужное количество витков).

Далее в режиме «PAUSE» проверяем режим работы по постоянному току приемника сигналов на IC8 и компаратора на IC7 согласно карты напряжений. Напряжение на выводе 2 микросхемы IC4 должно быть больше напряжения на выводе 3 микросхемы IC4 на 30..80мВ, а если быть точнее – то на минимально необходимое для того, чтобы на выходе компаратора еще был лог. «0». В случае необходимости выставляем напряжение подбором номиналов R23..R25.

Нажимаем кнопку «START» и опускаем излучатель в сосуд с водой глубиной не менее 65см. Далее подключаем осциллограф к выводу 3 микросхемы IC7 и наблюдаем формируемые зондирующие импульсы и отраженный сигнал (смотрите осциллограмму ниже).

Ручкой подстроечного резистора Rп подстраиваем частоту задающего генератора передатчика по максимальной амплитуде отраженного сигнала (второй импульс на осциллограмме выше).

Отсоединяем подстроечный резистор Rп и измеряем его сопротивление. Подбираем такого же номинала резистор и впаиваем его на место R141.

Схема зарядки при правильном монтаже работает сразу и в наладке не нуждается.

На этом вся настройка мини-эхолота заканчивается.