Эхолот для рыбалки своими руками схема

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".

Предлагаемый 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.

Описание этого прибора было опубликовано в журнале "Радио №3" за 1999 год, он прошел опытные испытания в сезон 1998 и 1999 года в речной и морской воде. Эхолот 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.

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. Дополнительно повышает помехоустойчивость, защищая от случайных помех, программно реализованный импульсный фильтр. Питание эхолота осуществляется от 6 элементов типа A316 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.

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.

Читайте также:  Блинчики из гречневой муки на воде

Прибор состоит из 4-х функционально законченных блоков: генератора зондирующих импульсов, приемника, блока управления и блока индикации.

Принципиальная схема генератора зондирующих импульсов показана на рис. 1. На микросхеме DD1 собран задающий импульсный генератор на частоту 600 Кгц, которая затем делится на 2 триггером на элементе DD2. Усилитель мощности излучаемого сигнала выполнен по двухтактной схеме на составных транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе T1, со вторичной обмотки которого электрические колебания частотой 300 КГц подаются на пьезокерамический излучатель – датчик и в виде ультразвуковых посылок излучаются во внешнюю среду. Работа генератора разрешается при наличии уровня логического нуля на выводах 12, 13 DD1 и 4, 6 DD2.

Разрешающий импульс длительностью 50 Мкс поступает на генератор в начале каждого цикла измерения с блока управления. Его схема показана на рис. 2. Основа блока – однокристальный микроконтроллер AT89C2051, который формирует все сигналы, необходимые для работы прибора. На транзисторах VT1. VT4 собран стабилизатор напряжения 5 В. Его характерные особенности – очень малый собственный потребляемый ток – 25 Мка и малое падение напряжения на регулирующем транзисторе – менее 1 В. Транзистор VT5 отключает питание от приемника в режиме «SLEEP», снижая потребляемый ток.

Отраженный от дна сигнал принимается в промежутке между посылками излучателем – датчиком и подается на вход приемника (рис. 3). Импульс усиливается трехкаскадным резонансным усилителем на VT1, VT2, VT4. VT7 и детектируется VD4, VD5. Триггер Шмитта на VT8, VT9 формирует стандартные логические уровни. Диоды VD1, VD2 защищают вход приемника от перегрузки. Транзистор VT3 – управляющий элемент ВАРУ, изменяющий в широких пределах коэффициент усиления первого каскада.

Форма управляющего напряжения на конденсаторе C1 при максимальной эффективности ВАРУ показана на рис. 8. Длительность заряда конденсатора определяется постоянной времени R2 C1, а нижний уровень напряжения – номиналом R4 и длительностью разрядного импульса с блока управления, которая может изменяться от 0 до 1,25 Мс. Соответственно изменяется и эффективность ВАРУ, что позволяет оперативно корректировать чувствительность эхолота для конкретных условий работы. С коллектора VT9 сформированный отраженный импульс подается на вывод P3.2 микроконтроллера DD1 блока управления для дальнейшей обработки.

Схема блока индикации показана на рис. 4. Он представляет собой 32-х разрядный сдвиговый регистр на 4-х микросхемах типа К561ИР2 с эмиттерными повторителями на выходе. Резисторы R1. R30 задают ток через светодиоды 10 Ма. При таком токе индикатор хорошо виден в любую погоду. Последние 2 разряда DD4 не используются. Светодиоды HL1. HL26 образуют основную шкалу индикатора, а HL27. HL30 индицируют предел измерения, количество индицируемых отражений и включение импульсного фильтра помех. Их размещение на передней панели изображено на рис. 6.

Схема межблочных соединений прибора показана на рис. 5.

Кнопки SB1. SB4 также выведены на переднюю панель, с их помощью осуществляется оперативное изменение режимов работы эхолота.

Конструкция ультразвукового излучателя – датчика понятна из рис. 7. Он изготовлен на основе круглой пластины 1 диаметром 31 мм и толщиной 6 мм из пьезокерамики ЦТС-19 с резонансной частотой 300 Кгц. К ее посеребренным плоскостям сплавом Вуда припаивают по 3 отрезка провода МГТФ-0,1 или 0,14. Места паек должны быть у края пластины и располагаться по окружности равномерно.

Датчик собирают в алюминиевом стакане 3 от оксидного конденсатора диаметром около 40 мм и длиной 30. 40 мм. В центре дна стакана сверлят отверстие под штуцер 5, через который входит гибкий коаксиальный кабель 6 длиной 1. 2,5 м, соединяющий датчик с эхолотом. Пластину датчика приклеивают к диску из мягкой микропористой резины 2 толщиной 5. 10 мм и диаметром, равным диаметру пластины. Припаянные к пьезоэлементу выводы собирают в косу так, чтобы ее ось совпадала с осью пьезоэлемента.

При монтаже оплетку кабеля припаивают к штуцеру, центральный проводник – к выводам обкладки датчика, приклеенной к резиновому диску, выводы другой обкладки – к оплетке кабеля. Технологические стойки 4 фиксируют положение пластины таким образом, чтобы ее поверхность была углублена в стакан на 2 мм ниже его кромки. Стакан закрепляют строго вертикально и заливают до края эпоксидной смолой. При этом нужно следить, чтобы в ней не было воздушных пузырьков.

В конструкции эхолота использованы широко распространенные детали. Катушка L1 генератора намотана на каркасе диаметром 5 мм с подстроечником Ф-600. Она содержит 110 витков провода ПЭВ 0,12 мм. Трансформатор T1 намотан на сердечнике K16x8x6 мм из феррита М1000НМ. Первичная обмотка наматывается в 2 провода и содержит 2×20 витков, вторичная – 150 витков провода ПЭВ 0,21 мм. Между обмотками необходимо проложить слой лакоткани. Катушки приемника намотаны на каркасах от контуров ПЧ 465 Кгц карманных приемников. Контурные катушки L1, L3, L5 содержат по 90 витков, а катушки связи L2 и L4 по 10 витков провода ПЭВ 0,12 мм. Можно использовать и готовые контура от карманных приемников 70-х – 80-х годов, подобрав конденсаторы для получения резонансной частоты 300 Кгц.

Конденсаторы C1, C2 генератора и C5, C9, C13 приемника должны быть с малым ТКЕ, группы не хуже M75, например КСО-Г. C1 приемника типа К73-17. Светодиоды индикатора HL1. HL30 красного цвета свечения прямоугольной формы, например типа КИПМ01Б-1K. Полевые транзисторы VT2, VT4 стабилизатора (рис. 2) типа КП303, КП307 с любым буквенным индексом, но с напряжением отсечки не более 2 В. Микроконтроллер AT89C2051 можно заменить на AT89C51 или 87C51. При этом необходимо учесть различия в нумерации выводов. К остальным деталям особых требований не предъявляется.

Читайте также:  Как повесить гамак на даче

Все блоки прибора смонтированы на одной или нескольких печатных платах, размеры и конфигурация которых определяются размерами имеющегося в наличии корпуса, а также типом применяемых деталей, поэтому не приводятся. Приемник желательно смонтировать на отдельной плате «в линейку» и разместить в корпусе по возможности дальше от блока управления. Для уменьшения нагрева прямыми солнечными лучами корпус должен быть светлого цвета.

Налаживание эхолота начинают с установки на выходе стабилизатора блока управления напряжения +5 В с помощью резистора R5. При этом DD1 следует вынуть из панельки. После установки микроконтроллера на место необходимо убедиться в работоспособности блока управления и блока индикации.

После включения питания на индикаторе должен светиться один из светодиодов дополнительной шкалы (HL27. HL30), индицирующий предел измерения. Нажимая на кнопки SB2 «UP» и SB3 «DOWN» можно переключать пределы. Однократное нажатие на кнопку SB4 «SELECT» переключает прибор в режим установки количества индицируемых отражений. Аналогично, нажимая SB2 и SB3, можно изменять их количество от 1 до 4. Это индицируется мигающим светодиодом на шкале пределов. При следующем нажатии кнопки «SELECT» включается режим установки степени ВАРУ, которая также устанавливается SB2 или SB3 и индицируется мигающим светодиодом на основной шкале глубины. Нажав «SELECT» еще раз можно выключить или включить импульсный фильтр помех также с помощью SB2 и SB3 соответственно. Наконец, четвертое нажатие «SELECT» возвращает прибор в основной режим переключения пределов.

Во всех режимах на индикаторе глубины будут индицироваться отраженные импульсы (если они есть), причем, если глубина больше установленного предела, в основном режиме будет мигать последний светодиод индикатора глубины – HL26. Для запоминания выбранных режимов следует нажать и удерживать кнопку SB4 «SELECT» в течение примерно 2 сек. После этого индикатор гаснет и прибор переходит в режим пониженного энергопотребления «SLEEP». Выход из этого режима происходит при нажатии SB1 «RESET». Однако, если нажать SB1 в рабочем режиме, произойдет сброс всех параметров в исходное, записанное в ПЗУ состояние.

Убедившись в исправной работе микроконтроллера, переходят к наладке генератора зондирующих импульсов. Вначале необходимо с помощью осциллографа убедиться в наличии отрицательного импульса длительностью 50 Мкс с периодом 100 Мс на выводе P1.0 микроконтроллера. Затем осциллограф подключают параллельно излучателю – датчику и наблюдают формируемые зондирующие импульсы. Их амплитуда может достигать 100 в. Опустив излучатель в сосуд с водой глубиной не менее 40 см можно наблюдать и отраженные импульсы. Вращая подстроечный сердечник L1 следует настроить генератор на резонансную частоту излучателя ориентируясь по максимальной амплитуде отраженных импульсов. Амплитуда первого из них может достигать 5. 10 В. Амплитуда же зондирующего импульса практически не зависит от частоты.

Наладку приемника начинают с проверки режимов транзисторов по постоянному току, указанных на принципиальной схеме. Эту операцию следует проводить при вынутом из панельки микроконтроллере. При необходимости режимы можно подкорректировать резисторами делителей в базовой цепи транзисторов.

Затем необходимо настроить резонансные контура на частоту генератора. Для этого излучатель в воздухе располагают на расстоянии 15. 20 см от какого – либо препятствия и с помощью осциллографа настраивают контура по максимальной амплитуде импульсов на коллекторах VT1, VT4, VT6. При этом необходимо учитывать, что диаграмма направленности излучателя в воздухе очень узкая.

По мере настройки следует увеличивать эффективность ВАРУ или увеличивать расстояние до препятствия, чтобы избежать ограничения сигнала. Окончательно контура подстраивают, наблюдая сигнал после детектора в точке соединения R21, C17, C18. Наконец, переключив осциллограф на коллектор VT9, подстроечным резистором R22 устанавливают порог срабатывания триггера Шмитта, добиваясь максимальной чувствительности и отсутствия ложных срабатываний. Чувствительность приемника – около 15 Мкв.

Работу ВАРУ контролируют, наблюдая форму напряжения на конденсаторе C1 приемника. При необходимости она может быть изменена подбором номиналов R4 и C1.

С теорией и практикой измерения глубины водоемов ультразвуковым эхолотом можно ознакомиться в приводимой ниже литературе.

Если появились вопросы, загляните на страничку FAQ источника материала.

Программа для AT89C2051 eho.zip или с нашего сайта eho.zip.

Печатные платы plt_eho.zip 370кб, разработанные Максимом или с нашего сайта plt_eho.zip.

Литература:

  • И. Подымов. Эхолот спортсмена – подводника.- Радио, 1993, № 2, стр. 7-9.
  • В. Войцехович, В. Федорова. Эхолот рыболова – любителя.- Радио, 1988, № 10, стр. 32-36.
  • В. Тимофеев. Эхолот. Сб.: В помощь радиолюбителю, вып. 92, стр. 23-41 – М.: ДОСААФ, 1986.
  • А. Владимиров, Л. Корлякова. Любительский эхолот «Поиск». Сб.: В помощь радиолюбителю, вып. 80, стр. 47-57. – М.: ДОСААФ, 1983.
  • В. Бокитько, Д. Бокитько. Портативный эхолот.- Радио, 1981, № 10, стр. 23-25.
  • А. Кравченко. Транзисторный эхолот.- Радио, 1973, № 12, стр. 15-16.

Связаться с автором материала:

610016 Россия, г.Киров-16, а/я 1906 Хлюпин Николай Петрович

© 1997-2000г. Воспроизведение материалов сайта в любом виде только с согласия автора.

Самоделки из двигателя от стиральной машины:

1. Как подключить двигатель от старой стиральной машины через конденсатор или без него
2. Самодельный наждак из двигателя стиральной машинки
3. Самодельный генератор из двигателя от стиральной машины
4. Подключение и регулировка оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины-автомат
5. Гончарный круг из стиральной машины
6. Токарный станок из стиральной машины автомат
7. Дровокол с двигателем от стиральной машины
8. Самодельная бетономешалка

Читайте также:  Ремонт буксы водопроводного крана с керамическими пластинами

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!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector