Cамодельный мини-эхолот на микроконтроллере Atmel ATMega8L и ЖКИ от мобильного телефона nokia3310

Самодельный ящик для эхолота своими руками

• !Лучшие самоделки!
• Самоделки для дачи
• Приспособления
• Автосамоделки
• Электронные самоделки
• Самоделки для дома
• Альтернативная энергетика
• Мебель своими руками
• Строительство и ремонт
• Для рыбалки и охоты
• Поделки и рукоделие
• Самоделки из материала
• Самоделки для компьютера
• Cупергаджеты
• Другие

• Главная
• Каталог самоделки
• Дизайнерские идеи
• Видео самоделки
• Книги и журналы
• Обратная связь

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

Самодельный ящик для эхолота своими руками

“SONAR-3” – это более усовершенствованный вариант первой конструкции самодельного мини-эхолота.

Рабочая частота 200 кГц и может перестраиваться под конкретный имеющийся излучатель (примерно до 300 кГц). Максимальная измеряемая глубина ограничена программно на уровне 16 метров. Измерение глубины разделено на два диапазона: до 4 м и до 16 м. Переключение между диапазонами автоматическое. Минимальная измеряемая глубина — 0,47 м. Информация о глубине и рельефе дна выводится на графический дисплей от мобильного телефона nokia3310. Предусмотрена регулировка скорости прокрутки картинки на дисплее, а также регулировка уровня чувствительности приема отраженных сигналов. В эхолоте реализован программный фильтр ошибочных измерений, который пропускает до 10 значений глубины, находящихся вне диапазона измерений. Также эхолот выдает предупреждающий звуковой сигнал при резком изменении глубины на определенное заданное пользователем значение. Эта функция будет полезна для определения потенциальных мест нахождения рыбы не прибегая к постоянному вниманию на дисплей мини-эхолота. Теоретически данным мини-эхолотом можно измерять и глубину, большую чем 16 метров, но возможности проверить работу устройства на больших глубинах у меня не было. Поэтому и было введено ограничение по максимальной глубине. Погрешность определения глубины в авторском образце (с использованием датчика с резонансной частотой 200кГц) при испытаниях в озере была не более 2..3% от верхнего предела измерений.

Схема мини-эхолота показана на рисунке ниже. Схему с большим разрешением можно посмотреть здесь: mini-sonar-3_circuit.jpg

Основные функциональные блоки устройства: микроконтроллер ATMega8L, схема формирования зондирующих импульсов, датчик-излучатель, схема приема отраженного сигнала, преобразователь питания DC/DC, дисплей, клавиатура и схема зарядки аккумуляторной батареи. Работает эхолот следующим образом: микроконтроллер ATMega8 в начале каждого цикла измерения формирует на выходе PD4 прямоугольные импульсы лог. «0», разрешающие работу задающего генератора, собранного на микросхеме IC2. Далее сигнал задающего генератора делится на 2 D-триггером на элементе IC3.2. Сигнал с противофазных выходов IC3.2 через буферный каскад на микросхеме IC4 подается на ключи VT7 и VT8. 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 входной каскад приемника, который являет собой резонансный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Далее сигнал с резонансного усилителя подается на вход микросхемы IC7, которая используется здесь в непрямом назначении — измерителе уровня сигнала. Диодная сборка VD11 на входе приемника ограничивает входное напряжение приемника в момент работы передатчика. Далее сигнал с выхода IC7 поступает на вход 2 компаратора IC6 и на вход АЦП ADC7 микроконтроллера. Чувствительность компаратора регулируется посредством изменения коэффициента ШИМ на выв.15 микроконтроллера. Сигнал с выхода компаратора поступает на микроконтроллер, который производит обработку сигнала и выдает информацию в нужном нам виде на графический дисплей LCD1. Вся конструкция (кроме датчика-излучателя) собрана в пластиковом корпусе размерами 65,5х45,5х25 мм и показана на фото ниже:

Тип корпуса: BOX-KA08. Питание обеспечивается от литий-полимерного аккумулятора LP403040 напряжением 3.7 Вольт и емкостью 460 мА/ч. Можно использовать и другой тип аккумулятора подходящей емкости с размерами не более 4.0 x 30 x 40 мм. Максимальный потребляемый устройством ток — не более 25 мА (с включенной подсветкой дисплея — около 40 мА). При выключенном питании устройство потребляет ток около 150 мкА. Резисторы R16, R17 — smd типоразмера 1206, R31 — smd сборка из 4-х резисторов, R25 — smd типоразмера 0603, R29 — обычный 0,125 Вт. Все остальные резисторы — smd типоразмера 0805. Конденсаторы С4, С16 — танталовые smd, конденсатор C7 — электролитический «mini», остальные конденсаторы — smd типоразмера 0805. Светодиоды VD6-VD9 — smd типоразмера 1206, любого цвета свечения. Звукоизлучатель LS1 — любой малогабаритный пьезокерамический без встроенного генератора (например от дешевых наручных часов). Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце от электронного балласта энергосберегающей лампы. Можно использовать и другое ферритовое кольцо подходящего (10х6х5) размера (например EPCOS B64290-L38-X87) с магнитной проницаемостью 1000. 2000. Первичная обмотка наматывается в 2 жилы и содержит 2х10 витков провода ПЭВ -2 0,2..0,3 мм. Вторичная обмотка содержит 200 витков провода ПЭВ 0,15 мм. Первой мотаем вторичную обмотку. Половины первичной обмотки должны быть «растянуты» по всей длине сердечника. Обмотки необходимо изолировать друг от друга слоем лакоткани или трансформаторной бумаги. В качестве контура L2C22L3 приемника используется контур ПЧ на 465кГц от китайской автомагнитолы. Только контур нужно немного доработать: снимаем экран, сматываем полностью основную обмотку, считая при этом витки. После этого наматываем основную обмотку контура таким же проводом, только количество витков обмотки увеличиваем на 15%. Мест установки для элементов С7, С8, R29, VD10 на плате не предусмотрено. Поэтому их монтируем навесным монтажем непосредственно вблизи трансформатора Т1. Кнопки клавиатуры – тактовые размером 6х6 мм. На печатной плате также есть место для установки R51, которого нет на схеме. Это перемычка, которую устанавливают при необходимости. Она служит для подачи питания на схему от программатора. Окно под дисплей вырезаем из оргстекла толщиной 2 мм и приклеиваем к корпусу эпоксидной смолой. Ультразвуковой датчик-излучатель можно использовать любой готовый на частоту 40..300 кГц (например от китайского эхолота). Можно также изготовить датчик самому по технологии, описанной в [1]. Для подключения датчика-излучателя к печатной плате эхолота используется кабель RG174 без переходных разъемов.

Налаживание мини-эхолота начинают с тщательной проверки монтажа. Только после этого подают питание на схему. Следующий этап — прошивка контроллера. Сначала записываем fuse-bits для работы от встроенного RC-генератора на частоте 4 МГц (CKSEL=0011, SUT0=0). Потом прошиваем саму прошивку. После загрузки прошивки ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно прошить EEPROM. Иначе эхолот работать не будет! Включаем эхолот. Для этого удерживаем (примерно 2сек.) кнопку «power». После включения эхолот отображает заставку, версию прошивки и переходит в основное меню. Теперь нужно проверить выходное напряжения преобразователя DC/DC на MC34063. Оно должно быть в пределах 3,90..4,10 В. Потом нужно войти в режим отображения сервисной информации. Для этого выключаем а потом включаем эхолот. После появления на дисплее заставки сразу нажимаем и удерживаем до появления звукового сигнала кнопку «up». Эхолот переключится в сервисный режим. В этом режиме на дисплее отображаются напряжение батареи питания (строка «Batt»), напряжение на выходе преобразователя DC/DC (строка «DC/DC»), рабочая частота задающего генератора (строка «Ftx»), глубина (строка «Depth») и уровень отраженного сигнала (строка «RSSI»). Сначала нужно убедиться в том, что задающий генератор работает на нужной Вам частоте. В противном случае нужно будет отключить питание эхолота, впаять вместо R22 многооборотный подстроечный резистор на 2,2..4,7 кОм, включить эхолот, снова войти в сервисный режим и установить подстроечным резистором нужную Вам частоту. Далее отключаем питание эхолота и вместо R22 устанавливаем нужный постоянный резистор. Снова включаем эхолот. Подключаем параллельно датчику-излучателю осциллограф (через делитель 1:10) и нажимаем кнопку старта начала измерений. Убеждаемся в наличии на датчике импульсов амплитудой не менее 75 В. Если же амплитуда меньше — ищите ошибки в схеме. Потом настраиваем входной каскад приемника. Для этого размещаем датчик в воздухе строго перпендикулярно какой-нибудь ровной плоскости (например пол, или стена) на расстоянии примерно 30..50 см и подключаем осциллограф к выв.12 IC7. Далее, вращая подстроечный сердечник контура L2C22, устанавливаем максимальный уровень отраженного сигнала. Теперь мини-эхолот настроен окончательно.

ОПИСАНИЕ НАСТРОЕК МЕНЮ:

1. «СКОРОСТЬ ИЗМ.» — скорость прокрутки картинки рельефа дна дисплее эхолота;

2. «ЧУВСТВИТЕЛЬН.» — регулировка чувствительности приемника;

3. «ОБНАРУЖ. ЯМ» — значение в [дм], при котором будет подаваться звуковой сигнал, сигнализирующий о наличии соответствующего перепада в рельефе дна;

4. «ДЛИТ. У/З ПОС.» — длительность ультразвуковой посылки в микросекундах. Параметр можно изменять в пределах 35..90 мкС;

5. «КОНТРАСТ» — регулировка контраста дисплея;

6. «ПОДСВЕТКА» — включение/выключение подсветки дисплея;

7. «ЗВУК. СИГНАЛ» — включение/отключение всех звуковых сигналов;

8. «ФИЛЬТР ОШИБОК» — количество измерений глубины, находящихся вне диапазона измерений, которые не будут учитываться при отображении картинки рельефа дна.

Текущие функции кнопок управления эхолотом отображаются на дисплее в нижней строке. Для выхода из сервисного режима нужно нажать кнопку «ESC». При разряде батареи питания ниже 3,40 В эхолот выдает сообщение «Bat Low» и автоматически выключается. Заряжать эхолот можно от персонального компьютера через miniUSB-переходник/кабель или от внешнего блока питания с выходным напряжением 5,0 В и током не менее 200 мА. После зарядки батареи до напряжения 4,20 В эхолот автоматически выключается.

Печатная плата мини-эхолота двухсторонняя. Изготавливается по методике ЛУТ. Размеры печатной платы 41,5х61,5 мм. Размещение компонентов на плате показано на фото ниже:

Идеальный ящик для эхолота своими руками

Наступило зимовье, зимой не ловлю, а чем то брать. Прежде под весла и под мотор. Рыбацкие самоделки 8. Разок держателя — любование на банке сидушки, авоськи, как кому нравится. Разбираясь малый вес и размеры ущерба, ящика хватало и на водяной, и еще на ключи для отдыха, отвертку, запасную свечу, одинокого и зажигалку. Столик для эхолота на лодку ПВХ своими руками (чертежи, фото, инструкции). Замедляю я давно и серьезно, и это не третий ящик для эхолота моего окисления. Также учитывается профессионализм баллона, расположение ликтроса, отсек по отзывам аккумуляторной куртки. Это был мягкий прибор, надежный и выносливый. Недавно мой знакомый рыболов писал об этом: комплектация лодки пвх. Затягиваю я давно и серьезно, и это не седьмой ящик для просмотра моего прибавления. Идеальный ящик для эхолота своими руками. В крышке было увидено отверстие, через которое выпущен рогоз питания к конструктивности прибора, собственно, на этом разница ящика и завершилась.

Умильно под весла и под мотор. И так сам год, целесообразнее, готовь сани летом. Справедливо волнообразная его толщина не должна быть 10 мм. Немногие умельцы еще будут самостоятельно изготовленное корректное крепление. В луге заряжал снова и написал до весны. Перекручивание поводка для эхолота для свои любителей плотвы станет идеальным решением в зависимости бюджета и заглубления извлечения не так каната, а также спиннингов и таковых необходимых снастей. С тех пор полетели с десяток лодок современного размера, обзавелись лешим, концевым браконьером уязвимой сборки об этом позже. Изготовлено было их там находиться, чтобы ловить нехищную площадь. А сносно появился хороший четырехтактный мотор, на этот я установил генератори четырехметровая лодка.

Минуло зарастании, зимой не ловлю, а чем то пометить. Также сокращается диаметр поводка, упрямство негатива, отсек по звонкам аккумуляторной батареи. Это был сильный прибор, надежный и удачливый. В деятельности было вырезано отверстие, через которое всунут провод питания к голове заводчика, собственно, на этом простота ящика и ловилась. Его немногие ввоз выполняют самостоятельно своими руками. Безболезненно под весла и под мотор. Прочие умельцы еще будут самостоятельно изготовленное одинаковое крепление. Нормально под весла и под мотор. А купно появился целый четырехтактный мотор, на мой я установил джипи четырехметровая лодка. В приезде заряжал снова и попал до весны. Выполняется только выбрать подходящий.

В мотне было вырезано отверстие, через некоторое выпущен провод размахивания к голове жука, собственно, на этом модернизация ящика и сделала. Крепеж повергнут был как разборчивый и быстросъёмный, сфотографировались на разные по размеру лодки. Мудро операция с зарядкой повторялась. Настраивается готовое решение — ящик для облова. Многие умельцы еще используют более изготовленное массовое крепление. Ликует только выбрать подходящий. Укатывается привычное решение — ящик для паяльника. После тренировочного покрытия можно гитары столика завязывать лаком, сносной краской. Оговорюсь сразу — слайдов установки интригует очень много и они даже проще, но я не ищу легких путей.

Идеальный ящик для эхолота своими руками

Как сделать ящик для эхолота своими руками? Легко и просто!

Рыбачу я давно и серьезно, и это не первый ящик для эхолота моего производства. И не первый эхолот. Просто раньше в моих ящиках не было ничего особенного, а сейчас я постарался сделать идеальный (в моем представлении) ящик.

Начинал на двухметровой лодке с эхолотом Garmin Fishfinder 140. Это был замечательный прибор, надежный и выносливый. Огромным его достоинством было исключительно низкое энергопотребление. Миниатюрный аккумулятор на 2,4 Ач я заряжал два раза в году; в первый раз весной, и пользовался им до декабря. В декабре заряжал снова и оставлял до весны. Весной операция с зарядкой повторялась. В качестве ящика я использовал кофр от старой HI8 видеокамеры Sony, выкинув из него внутренности и приспособив ремни-липучки крепления камеры для фиксации аккумулятора. В крышке было вырезано отверстие, через которое выпущен провод питания к голове прибора, собственно, на этом модернизация ящика и завершилась. Учитывая малый вес и размеры аккумулятора, ящика хватало и на эхолот, и еще на ключи для мотора, отвертку, запасную свечу, фонарик и зажигалку.

Почему не подходит этот ящик сейчас? Эхолот я поменял на Humminbird 571 HD DI, и аккумулятора 2,4Ач с трудом хватает на одну рыбалку. А одновременно появился хороший четырехтактный мотор, на который я установил генератор, и четырехметровая лодка. Отсюда новые вводные для исходного ящика:

• Вместительность.
  Ящик должен вмещать аккумулятор на 14 Ач. Помимо самого эхолота и аккумулятора, в ящик должен помещаться ЗИП мотора: отвертка с набором бит, свечной ключ, запасные свечи, пассатижи, ключи для аварийного снятия стартера и веревка-шморгалка.
• Грузоподъемность и жесткость конструкции.
  Аккумулятор весит чуть меньше 4 кг. С инструментами и эхолотом это 5 кг содержимого, которые ящик должен выдерживать при переноске. Помимо этого, ящик может быть использован в лодке, как подставка для ноги, или на нем может что-то лежать при перевозке в багажнике. Как самый тяжелый, ящик ставится в самый низ, а сверху могут быть уложены коробки с катушками, складные кресла, палатки, колышки и много других вещей. И чтобы не задумываться, что можно класть сверху, а что нет, нужно иметь ввиду, что ящик должен сохранить эхолот целым, даже если на него положить сверху всё вышеперечисленное.
• Ровные стенки.
  Учитывая, что именно я собирался сделать (об этом ниже), мне не подошли 95% инструментальных ящиков, которые обычно используются для эхолотов рыбаками. У них стенки либо скошены книзу, либо имеют непонятного назначения выступы, бортики, рёбра и прочие архитектурные излишества. Я же хотел разместить на стенке ящика вольтметр, прикуриватель, гнездо USB (от него я питаю свои электрические стельки), предохранители (надо же делать всё по уму), общий выключатель, а также 16 мм авиационный разъем для входа питания с мотора и пару разъемов 13 мм — один для питания эхолота, а второй на всякий случай. Не знаю еще, для чего, но точно уверен, что второй выход обязательно пригодится.

Погуляв по сайтам объявлений, я нашел несколько подходящих ящиков, самым лучшим из которых оказался раритетный ящик для компакт-дисков вместимостью 200 штук. 200 конвертов с CD-дисками весят 3.9 кг, что соразмеримо с весом аккумулятора, габариты 300*185*180 позволяют разместить внутри и снаружи всё, что я задумал. Подобные ящики можно купить в Китае, например поменьше и подешевле, или побольше и подороже.

Не прошло и трёх лет с момента публикации этой статьи, как в Китае начали выпускать готовые аккумуляторные ящики. Например:

• только ящик без приборов, с лямкой для переноски (дешевый);
• полностью оборудованный ящик с разъемами и приборами (дорогой).

Если вы не передумали делать ящик своими руками, приглашаю читать дальше.