Эхолот для смартфона на «Андроиде». Беспроводной датчик эхолота для смартфона

Процесс рыбной ловли становится все технологичнее и эффективнее. Этому способствует появление новых устройств, которые расширяют возможности рыбаков. Эхолот является одним из самых распространенных гаджетов, используемых в данной сфере. Чувствительные датчики сканируют подводное пространство, предоставляя пользователю нужные сведения через экран. Сегодня все большую популярность завоевывает эхолот для смартфона на «Андроиде», рабочий процесс которого требует только подключения датчика. Вся фиксирующаяся информация выводится на мобильное устройство без дополнительных электронных приспособлений.

Что представляет собой эхолот для смартфона?

Это разновидность портативных сонаров-датчиков, которые могут крепиться к леске или специальной веревке. Традиционное исполнение устройства – форма шара, в который интегрирован трансдьюсер. Использовать эхолот со смартфоном можно только с берега, поскольку на лодке, особенно в процессе движения, невозможно будет обеспечить его надежную фиксацию. Существуют модели для операционных систем iOS и «Андроид». В данном случае рассматривается второй вариант, однако все чаще изготовители предусматривают поддержку обеих систем.

Важно подчеркнуть и отсутствие проводов в системе коммуникации. Если стационарные транцевые модели имеют кабельное соединение с дисплеем, то эхолот, работающий со смартфоном, передает сигнал по каналам Bluetooth или Wi-Fi. Существуют и модификации с радиомодулями.

Принцип работы устройства

Несмотря на существенную разницу между портативными беспроводными и стационарными моделями, все эхолоты работают на основе излучения импульсов, которые обрабатываются и предоставляются пользователю в удобном виде. Тот же смартфон с помощью специального приложения графически отразит рельеф дна, покажет глубину и активность рыбы – конкретный набор сведений зависит от модели. Главным средством эхолокации является вышеупомянутый трансдьюсер. Это датчик-излучатель, посылающий сигналы к поверхности дна и принимающий отражаемые волны. В процессе работы эхолот со смартфоном могут менять параметры взаимодействия в зависимости от условий. В частности, пользователь изначально сам может настроить свойства коммуникации, но высокотехнологичные модели способны автоматически корректировать, к примеру, частоту отправки импульсов. После того как информация появилась на экране смартфона, пользователь принимает те или иные решения по изменению тактики ловли. Подобные устройства позволяют искать наиболее благоприятные места для рыбалки.

Система энергоснабжения

Отсутствие проводов обуславливает один из главных недостатков подобных сонаров. Дело в том, что рыбалка – это длительный процесс, а автономия для беспроводной электроники всегда ограничивается несколькими часами. Датчики оснащаются аккумуляторами, средняя емкость которых составляет 500-1000 мАч. Хотя в режиме ожидания устройство может сохранять потенциальную готовность к работе в течение нескольких суток, активный формат эксплуатации расходует энергию за 8-10 часов. Это касается моделей с аккумуляторами на 700-800 мАч. Речь идет именно об усредненных показателях, поскольку на интенсивность сокращения объема батареи будут влиять и погодные условия. Например, зимний эхолот для смартфона расходует на 15-20% энергии больше, что следует учитывать. Некоторые производители также предусматривают несколько аккумуляторов в одном комплекте. Причем в зависимости от формата исполнения батареи может допускаться и возможность его подзарядки от автомобильного прикуривателя. В этом случае можно обеспечить практически безостановочный процесс сканирования, заряжая и меняя элементы питания.

Основные характеристики датчика

Эффективность работы устройства в первую очередь определяется его мощностью. У портативных сонаров она редко превышает 300 Вт. Модели с таким потенциалом оптимально подойдут для обычной ловли с берега при дальности заброса порядка 30-40 м. Мощность влияет на глубину обнаружения, которая может достигать от нескольких десятков до сотен метров – в диапазонах 40-500 м работает большинство моделей. На дальность излучения повлияет и частота. Чем она ниже, тем выше радиус действия. К примеру, 50 кГц обеспечат те самые 500 м. Но важно учитывать, что на функцию беспроводного датчика эхолота для смартфона повлияют и характеристики воды. Так, в условиях повышенной минерализации глубина мониторинга может сократиться вдвое. При этом не стоит ориентироваться исключительно на мощность с частотой. Важен и угол сканирования, который в среднем варьируется от 15° до 45°. Это величина охвата подводного пространства – соответственно, от узкого поля к широкому.

Модель Deeper Smart Sonar

Одна из лучших моделей портативных эхолокаторов в сегменте от известного эстонского производителя Deeper. К особенностям аппарата относится наличие двух точек излучения – трансдьюсеры с частотами 90 и 290 кГц охватывают углы на 55° до 15°. Это значит, что датчик эхолота для смартфона будет отражать на экране рыбу с высокой детализацией. Функциональность модели тоже заслуживает внимания. Устройство имеет GPS-модуль, поэтому данные сканирования могут накладываться на реальную картографическую схему в специальном приложении. Данная возможность позволяет фиксировать информацию о посещенных объектах.

Высокая мощность датчика негативно отразилась на автономности. Если нужен зимний эхолот для смартфона, то придется рассчитывать не более чем на 5 ч работы на одном заряде. Причем восполняется объем аккумулятора не менее 2 ч. К минусам этого предложения можно отнести и высокую стоимость, которая составляет порядка 20 тыс. руб.

Модель Deeper Smart Fishfinder

Модификация от того же производителя, но с более скромными возможностями. Распространение сигнала достигает 40 м, а высокая точность сканирования поддерживается на глубинах порядка 50 м. При этом аппарат тоже имеет два луча, но с меньшими диапазонами. Унаследовала эта версия и недостаток автономности – аккумулятор способен функционировать на протяжении 4 ч. Что касается сильных сторон, то они отражаются в качественном мониторинге с высокой степенью детализации и наличии лунного календаря. В среднем цена эхолота для смартфона на «Андроиде» этой модификации составляет 10-11 тыс. То есть это бюджетный вариант предыдущего устройства с понятными ограничениями в технико-эксплуатационных качествах.

Модель FishHunter Directional 3D

Высокотехнологичная модель портативного эхолота, которая имеет пять трансдьюсеров. Частотный диапазон простирается от 381 до 675 кГц, что дает возможность точно отражать положение рыбы. Впрочем, глубина исследования все равно ограничивает этот эхолот для смартфона на «Андроиде» до 55 м. Зато у аппарата также предусмотрен GPS-модуль, с помощью которого можно формировать подводную карту объекта.

К дополнительному функционалу модели стоит отнести подсказки для рыболова. Так, в процессе сканирования устройство сигнализирует о том, в каком месте лучше всего забросить крючок. Что касается приставки 3D, то она указывает на возможность трехмерного моделирования карты с выделением текстуры рельефа. Подобным опционалом прежде обеспечивались только стационарные дорогостоящие модели, но цена эхолота для смартфона на «Андроид» от компании FishHunter вполне приемлема для своего класса – в среднем 21 тыс.

Как выбрать подходящую модель?

Учитывать главным образом следует основные эксплуатационные качества – частоту излучения, глубину сканирования и емкость аккумулятора. Далее можно переходить к дополнительным функциям. Если возможность 3D-картографии в большей мере является эргономической опцией, то, к примеру, GPS-приемник можно отнести к полезным практическим инструментам. С его помощью рыбак сможет составлять полноценные карты, указывая посещенные места и соответствующие комментарии к ним. В плане выбора по качеству лучше ориентироваться на крупных изготовителей. Приобретать эхолот для смартфона из Китая по ценам 5-7 тыс. нежелательно, поскольку даже при широкой функциональности они едва ли обеспечат высокую точность исследования дна. Лишь в редких случаях такая продукция подтверждает высокие изначально заявленные параметры на практике применения. Также следует учитывать наличие средств внешней защиты – чувствительный элемент должен иметь как минимум водонепроницаемую оболочку и покрытие, оберегающее от механических воздействий.

Нюансы эксплуатации эхолотов для смартфона на «Андроиде»

На первом этапе применения следует наладить синхронизацию между мобильным устройством и датчиком. Специальные приложения от самих изготовителей эхолокаторов помогают автоматически выполнять эту процедуру. Далее уже на месте эксплуатации следует зафиксировать смартфон. Поскольку он будет мешать в процессе ловли, будет не лишним предусмотреть специальный держатель и закрепить на нем корпус. Некоторые комплекты с датчиками включают подобные приспособления. После этого и сам эхолот для смартфона на «Андроиде» должен быть надежно зафиксирован на леске или отдельно забрасываемой веревке. Но важно не перепутать его направление – луч на рабочей поверхности датчика должен ориентироваться вниз.

Заключение

Использование портативных средств мониторинга дна, безусловно, является удобным способом получения нужной информации для рыболова. Но их рабочие качества существенно уступают стационарным аналогам с собственными дисплеями. Особенно эта разница видна на примерах эхолотов для смартфона из Китая с ценниками не выше 8-10 тыс. Как правило, это маломощные модели с низкой эффективностью. Но чем в этом случае оправдывается применение таких датчиков кроме эргономики? Все же подобные гаджеты могут стать полезными, если планируется их применять на небольших глубинах при забросах с берега. Но для выхода в открытые воды на катере, к примеру, в такой оснастке просто не будет смысла.

Самодельный эхолот рыбака своими руками

В настоящее время эхолоты для рыбалки очень популярны среди рыбаков и спортсменов.
Что дает эхолот рыбаку?
Ответ на этот вопрос, казалось бы, весьма прост – эхолот ищет и находит рыбу, и это является его основным предназначением. Однако однозначность этого ответа может казаться абсолютно справедливой только начинающему рыболову. Каждый мало-мальски грамотный рыбак знает, что рыба не распределяется равномерно по пространству водоемов, а собирается в определенных местах, определяемых рельефом дна, резкими изменениями глубин и даже перепадами температур между слоями воды. Интерес могут представлять коряги, камни, ямы, растительность. Иными словами, рыба не только ищет, где глубже, но и где ей лучше ночевать, охотиться, маскироваться, кормиться. Поэтому первостепенная задача эхолота – это определение глубин водоема и изучение рельефа дна.
Структурная схема, которая поясняет устройство и работу эхолота, показана на рис. 1. Тактовый генератор G1 управляет взаимодействием узлов прибора и обеспечивает его работу в автоматическом режиме. Генерируемые им короткие (0,1 с) прямоугольные импульсы положительной полярности повторяются каждые 10 с.

Своим фронтом эти импульсы устанавливают цифровой счетчик РС1 в нулевое состояние и закрывают приемник А2, делая его нечувствительным к сигналам на время работы передатчика. Спадом тактовый импульс запускает передатчик А1, и излучатель-датчик BQ1 излучает в направлении дна короткий (40 мкс) ультразвуковой зондирующий импульс. Одновременно открывается электронный ключ S1, и колебания образцовой частоты 7500 Гц от генератора G2 поступают на цифровой счетчик РС1.

Puc.1

По окончании работы передатчика приемник А2 открывается и приобретает нормальную чувствительность. Эхосигнал, отраженный от дна, принимается датчиком BQ1 и после усиления в приемнике закрывает ключ S1. Измерение закончено, и индикаторы счетчика РС1 высвечивают измеренную глубину. Очередной тактовый импульс вновь переводит счетчик РС1 в нулевое состояние, и процесс повторяется.

Принципиальная схема эхолота с пределом измерения глубины до 59,9 м изображена на рис. 2. Его передатчик представляет собой двухтактный генератор на транзисторах VT8, VT9 с настроенным на рабочую частоту трансформатором Т1. Необходимую для самовозбуждения генератора положительную обратную связь создают цепи R19C9 и R20C11.’ Генератор формирует импульсы длительностью 40 мкс с радиочастотным заполнением. Работой передатчика управляет модулятор, состоящий из одновибратора на транзисторах VT11, VT12, формирующего модулирующий импульс длительностью 40 мкс, и усилителя на транзисторе VT10. Модулятор работает в ждущем режиме, запускающие тактовые импульсы поступают через конденсатор С14.

Приемник эхолота собран по схеме прямого усиления. Транзисторы VT1, VT2 усиливают принятый излучателем-датчиком BQ1 эхосигнал, транзистор VT3 использован а амплитудном детекторе, транзистор VT4 усиливает продетектированный сигнал. На транзисторах VT5, VT6 собран одновибратор, обеспечивающий постоянство параметров выходных импульсов и порога чувствительности приемника. От импульса передатчика приемник защищают диодный ограничитель (VD1, VD2) и резистор R1.

В приемнике применено принудительное выключение одновибратора приемника с помощью транзистора VT7. На его базу через диод VD3 поступает положительный тактовый импульс и заряжает конденсатор С8. Открываясь, транзистор VT7 соединяет базу транзистора VT5 одновибратора приемника с положительным проводом питания, предотвращая тем самым возможность его срабатывания от приходящих импульсов. По окончании тактового импульса конденсатор С8 разряжается через резистор R18, транзистор VT7 постепенно закрывается, и одновибратор приемника обретает нормальную чувствительность. Цифровая часть эхолота собрана на микросхемах DD1-DD4. В ее состав входит ключ на элементе DD1.1, управляемый RS-триггером на элементах DD1.3, DD1.4. Импульс начала счета поступает на триггер от модулятора передатчика через транзистор VT16, окончания — с выхода приемника через транзистор VT15.

Генератор импульсов с образцовой частотой повторения (7500 Гц) собран на элементе DD1.2. Из резистора R33 и катушки L1 составлена цепь отрицательной обратной связи, выводящей элемент на линейный участок характеристики. Это создает условия для самовозбуждения на частоте, определяемой параметрами контура L1C18. Точно на заданную частоту генератор настраивают подстроечником катушки.

Сигнал образцовой частоты через ключ поступает на трехразрядный счетчик DD2-DD4. В нулевое состояние его устанавливает фронт тактового импульса, поступающего через диод VD4 на входы R микросхем.

Тактовый генератор, управляющий работой эхолота, собран на транзисторах разной структуры VT13, VT14. Частота следования импульсов определена постоянной времени цепи R28C15.

Катоды индикаторов HG1-HG3 питает генератор на транзисторах VT17, VT18 [2].

Кнопка SB1 («Контроль») служит для проверки работоспособности устройства. При нажатии на нее на ключ VT15 поступает закрывающий импульс и индикаторы эхолота высвечивают случайное число. Через некоторое время тактовый импульс переключает счетчик, и индикаторы должны высветить число 888, что свидетельствует об исправности эхолота.

Эхолот смонтирован в коробке, склеенной из ударопрочного полистирола. Большинство деталей размещено на трех печатных платах из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На одной из них (рис. 3) смонтирован передатчик, на другой (рис. 4) — приемник, на третьей (рис. 5 — цифровая часть эхолота. Платы закреплены на дюралюминиевой пластине размерами 172Х72 мм, вложенной в крышку коробки. В пластине и крышке просверлены отверстия под выключатель питания Q1 (МТ-1), кнопку SB1 (КМ1-1) и гнездо ВР-74-Ф коаксиального разъема XI, а также вырезано окно для цифровых индикаторов.

В эхолоте применены резисторы МЛТ, конденсаторы КЛС, КТК и К53-1. Транзисторы КТ312В и ГТ402И можно заменить на любые другие транзисторы этих серий, МП42Б — на МП25, КТ315Г-на КТ315В. Микросхемы серии К176 заменимы соответствующими аналогами серии К561, вместо микросхемы К176ИЕЗ (DD4) можно применить К176ИЕ4. Если эхолот будет использован на глубине не более 10 м, счетчик DD4 и индикатор HG3 можно не устанавливать.

Обмотки трансформатора Т1 намотаны проводом ПЭЛШО 0,15 на каркасе диаметром 8 мм с ферритовым (600НН) подстроечником диаметром 6 мм. Длина намотки — 20 мм. Обмотка I содержит 80 витков с отводом от середины, обмотка II — 160 витков. Трансформатор Т2 выполнен на ферритовом (3000НМ) кольце типоразмера К16Х10Х4,5. Обмотка I содержит 2Х 180 витков провода ПЭВ-2, 0,12, обмотка 11-16 витков провода ПЭВ-2, 0,39. Катушка L1 (1500 витков провода ПЭВ-2 0,07) намотана между щечками на каркасе диаметром 6 мм из органического стекла. Диаметр щечек — 15, расстояние между ними — 9 мм. Подстроечник — от броневого магнитопровода СБ-1а из карбонильного железа.

Ультразвуковой излучатель-датчик эхолота изготовляют на основе круглой пластины диаметром 40 и толщиной 10 мм из титаната бария. К ее посеребренным плоскостям сплавом Вуда припаивают тонкие (диаметром 0,2 мм) проводники-выводы. Датчик собирают в алюминиевом стакане от оксидного конденсатора диаметром 45. 50 мм (высоту — 23. 25 мм — уточняют при сборке). В центре дна стакана сверлят отверстие под штуцер, через который будет входить коаксиальный кабель (РК-75-4-16, длина 1. 2,5 м), соединяющий датчик с эхолотом. Пластину датчика приклеивают клеем 88-Н к диску из мягкой микропористой резины толщиной 10 мм.

При монтаже оплетку кабеля припаивают к штуцеру, центральный проводник — к выводу обкладки датчика, приклеенной к резиновому диску, вывод другой обкладки — к оплетке кабеля. После этого диск с пластиной вдвигают в стакан, пропуская кабель в отверстие штуцера, и закрепляют штуцер гайкой. Поверхность титанатовой пластины должна быть углублена в стакан на 2 мм ниже его кромки. Стакан закрепляют строго вертикально и заливают до края эпоксидной смолой. После затвердевания смолы поверхность датчика шлифуют мелкозернистой наждачной бумагой до получения гладкой плоскости. К свободному концу кабеля припаивают ответную часть разъема XI.

Для налаживания эхолота необходимы осциллограф, цифровой частотомер и блок питания напряжением 9 В. Включив питание, проверяют работоспособность счетного устройства: если оно исправно, то индикаторы должны высвечивать число 88,8. При нажатии на кнопку SB1 должно появляться случайное число, которое с приходом очередного тактового импульса должно вновь сменяться числом 88,8.

Далее налаживают передатчик. Для этого к эхолоту подключают датчик, а осциллограф, работающий в режиме ждущей развертки,- к обмотке 11 трансформатора Т1. На экране осциллографа с приходом каждого тактового импульса должен появляться импульс с радиочастотным заполнением. Подстроечником трансформатора Т1 (если необходимо, подбирают конденсатор С10) добиваются максимальной амплитуды импульса, которая должна быть не менее 70 В.

Следующий этап — налаживание генератора импульсов образцовой частоты. Для этого частотомер через резистор сопротивлением 5,1 кОм присоединяют к выводу 4 микросхемы DD1. На частоту 7500 Гц генератор настраивают подстроечником катушки L1. Если при этом подстроечник занимает положение, далекое от среднего, подбирают конденсатор С18.

Приемник (а также модулятор) лучше всего настраивать по эхо-сигналам, как это описано в [I]. Для этого датчик прикрепляют резиновым жгутом к торцевой стенке пластмассовой коробки размерами 300Х100Х100 мм (с целью устранения воздушного зазора между датчиком и стенкой ее смазывают техническим вазелином). Затем коробку заполняют водой, выпаивают из приемника диод VD3 и присоединяют к выходу приемника осциллограф. Критерием правильной настройки приемника, модулятора передатчика, а также качества ультразвукового датчика является число наблюдаемых на экране эхосигналов, возникающих вследствие многократных отражений ультразвукового импульса от торцевых стенок коробки. Для увеличения видимого числа импульсов подбирают резисторы R2 и R7 в приемнике, конденсатор С13 в модуляторе передатчика и изменяют положение подстроечника трансформатора Т1.

Для регулировки устройства задержки включения приемника впаивают на место диод VD3, заменяют резистор R18 переменным (сопротивлением 10 кОм) и с его помощью добиваются исчезновения двух первых эхосигналов на экране осциллографа. Измерив сопротивление введенной части переменного резистора, его заменяют постоянным такого же сопротивления. После настройки число эхосигналов на экране осциллографа должно быть не менее 20.

Для измерения глубины водоема датчик лучше всего закрепить на поплавке с таким расчетом, чтобы нижняя его часть была погружена в воду на 10. 20 мм. Можно прикрепить датчик к шесту, с помощью которого его погружают в воду кратковременно, на время измерения глубины. При использовании эхолота в плоскодонной алюминиевой лодке для измерения небольших глубин (до 2 м) датчик можно приклеить к днищу внутри лодки.

Следует отметить, что в солнечные дни яркость свечения цифровых индикаторов может оказаться недостаточной. Повысить ее можно заменой батареи «Корунд» («Крона») источником питания с несколько большим напряжением, например, батареи, составленной из восьми аккумуляторов Д-0,25 (никаких изменений схемы и конструкции прибора это не потребует).

Немного теории

Как c помощью эхолота мы видим рыбу?
Звуковые волны эхолота отражаются от физических движимых объектов (т.е. мест, где скорость распространения звука изменяется). Рыба в основном состоит из воды, но разница между скоростью звука в воде и в газе, который находится в воздушном пузыре рыбы, настолько велика, что позволяет звуку отображаться и возвращаться. Воздушный пузырь позволяет рыбе удерживаться на определенной глубине без помощи плавников, (по тому-же принципу и подводные лодки построены). Поэтому с помощью эхолота мы «видим» не саму рыбу, а ее воздушный пузырь что, по большому счету, для рыбака все равно. Есть пузырь — есть и рыба. Но все-таки надо знать,что , каждый наполненный газом воздушный пузырь, как поток воздуха в трубе органа, имеет собственную естественную частоту. Когда пузырь достигают звуковые волны той же частоты, он резонирует, и частота резонанса в несколько раз выше, чем частота самой волны. Поэтому «цель» выглядит большей, чем есть на самом деле.

Если смотреть глубже, тон резонирования воздушных пузырей определяется давлением воды, размером и формой пузыря и физическими препятствиями внутри самой рыбы.
Эти факторы меняются, когда рыба движется вертикально сквозь разные глубины.

Как сонар показывает рыб?
На рисунке виден типичный «овал ногтя» (дуга), образуемый схемой движения одной рыбы от центра к углам либо угол конуса, когда лодка стоит. Тот же самый эффект может быть создан, если лодка движется, а рыба неподвижна. Но вы редко увидите эту идеальную дугу, поскольку рыба, которую вы ищете, все время перемещается за пределы дуги, а не обязательно по уровню или центру.Чем крупнее «овал ногтя», тем крупнее рыба, не так ли? Нет, необязательно.

Рыба одинакового размера, плывущая по центру дуги к поверхности, может находиться в дуге короткое время и поэтому давать мелкий отпечаток. Если же та же рыба прижимается ко дну и проходит по центру дуги, то попадет в целевую зону на более длительный период времени и даст более крупный сигнал. В общем говоря, рыба будет казаться меньше, чем ближе она к преобразователю, и крупнее, чем дальше от него.
Это прямо противоположно тому, что видят наши глаза при солнечном свете. Вариации в этом идеальном «овале ногтя» могут возникать по ряду причин. Рыба плавает вверх и вниз, она проходит через внешние границы дуги под неправильными углами, лодка движется то медленно, то быстро, рыба может быть так близко к дну, что частично попадает в «мертвую зону».Например, вы обнаружите, что косяк нужной рыбы, находящийся в тесном скоплении в горизонтальном пласте, образует большую дугу, но с углами, которые мало отличаются от отметки одной рыбы. Итак, вы увидите множество вариаций этой формы «овала ногтя», но помните, что она является обычным отображением, которое возвращается рыбой.
Есть одна ошибка, типичная для всех эхолотов, о которой знают или даже задумываются лишь немногие рыбаки, это то, что все КАЖЕТСЯ, как будто оно находится под лодкой, хотя на самом деле это не так.

Рисунок показывает то, что действительно происходит под водой с нашим звуковым конусом и наше впечатление о нем, основанные на мигающей шкале или двухмерном изображении.

На рисунке видно, как все эхолоты выдают ошибку в чтении рыбы, находящейся между лодкой и дном.
Это происходит из-за того, что прибор старается выстроить всю найденную рыбу в пределах конуса в одну прямую линию, которая убеждает нас, что рыба находится прямо под днищем лодки.
Также рисунок показывает нам, что происходит когда две (или более) рыбы обнаруживаются на том же самом расстоянии (от преобразователя), хотя на самом деле они находятся на разных концах конуса.
Все они помечаются эхолотом, как на одном расстоянии, и поэтому показываются как одна рыба.
Рыбалка с эхолотом очень интересная, к тому-же добавляет уверенности и в итоге — улова.