ЭХОЛОТ ПОРТАТИВНЫЙ

Полезная модель относится к устройствам для поиска и обнаружения рыбы в воде и предназначено для индивидуального использования во время рыбалки.
Традиционно известны устройства для обнаружения рыбы, которые используются как на рыболовецких судах, так и индивидуально во время рыбалки.
Так, известен патент РФ №2275654 на изобретение «Устройство для поиска и обнаружения рыбы» по заявке №2004130607 с приоритетом от 21.10.2004 г., МПК G01S 15/96, опубликовано 27.04.2006 г.
Устройство предназначено для использования на судах рыболовного флота и содержит подводную акустическую излучающе-приемную систему и надводную электронную систему обработки, хранения и отображения принятой акустической информации. Причем подводная акустическая излучающе-приемная система состоит из n-го количества эхолокационных датчиков вертикального зондирования, акустические антенны каждого из датчиков выполнены двух- или трех секционными, а каждый из эхолокационных датчиков снабжен помимо основного двумя дополнительными каналами приема отраженных сигналов. При этом надводная электронная система содержит схему запуска, блок разделения эхосигналов от рыб, блок выделения эхосигналов от одних и тех же рыб, а также блок обработки, хранения, представления и отображения данных.
Известен также патент США US 7554884 на изобретение «Детектор для рыбалки» по заявке 20070147173 от 06.11.2006 (приоритет от 04.11.2005 [KR]), МПК G01S 15/96, публикация заявки 28.06.2007 г., патента - 30.06.2009 г.
Портативный эхолот для рыбалки включает в себя датчик передачи ультразвукового сигнала в воду и приема отраженного от подводного объекта сигнала, блок управления и анализа полученных данных, индикаторы-датчики, модуль коммутации для подключения электроэнергии от источника питания, причем датчики, блок управления и электронный блок встроены в герметичный корпус. Беспроводной сигнал от передатчика в детекторе поступает в удаленный приемник и отображается на дисплее, в качестве которого может выступать персональный компьютер или персональный портативный терминал связи, например, мобильный телефон.
Известна также международная патентная заявка 2013108088 на изобретение «Система обнаружения рыбы, совмещенная со смартфонами» по приоритетной заявке LT 20120000029 от 24.04.2012 г., публикация 25.07.2013 г.
Система обнаружения рыбы состоит из плавучего буя, в котором расположены акустические передатчик и приемник, и который взаимодействует через цифровой беспроводной способ связи (спутники, систему Интернет) с устройствами отображения, предпочтительно портативными коммуникационными устройствами, такими, как, например, смартфоны, планшеты, ноутбуки и т.п.
Система позволяет не только обнаруживать рыбу, но и определять ее размеры, глубину местонахождения и параметры движения.
Известен также патент США US 6791902 на изобретение «Портативный эхолот» по заявке US 20020160282 от 30.05.2002 г., МПК G01S 15/96, публикация 14.09.2004 г.
Портативное устройство может быть использован на плавсредствах, связанных с водными видами спорта: катании на яхте, рыбалке и т.д. и служит для обнаружения рыбы или других объектах на различных глубинах. Устройство эхолота представляет собой переносной корпус, в котором расположены устройство обработки и хранения данных с дисплеем для их представления и элементы питания. Эхолот снабжен отсеками для хранения сигнального кабеля и датчиком определения глубины. В рабочем состоянии переносной корпус устройства закреплен на корпусе плавсредства, а датчик определения глубины опущен в водоем и связан с датчиком обработки и хранения данных и дисплеем с помощью сигнального кабеля.
Известен также патент США US 5546362 на изобретение «Эхолот система и способ» по заявке US 19950441530 от 15.05.1999 г., МПК G01S 15/04; G01S 15/88; G01S 7/521; G01S 15/96, публикация 13.08.1996 г.
Система и способ служат для обнаружения объектов, в т.ч. рыбы, в толще воды, расположенной подо льдом. Система содержит расположенные на поверхности льда блок питания и блок индикации, который с помощью гибкого проводящего кабеля, опущенного в воду через отверстие во льду, соединен с эхо-локатором датчика глубины. Кроме того, система снабжена установочным средством проводящего кабеля для возможности его позиционирования, обеспечивающего вертикальное выравнивание датчика определения глубины.
Известен также Портативный эхолот, описанный и представленный на сайте Интернета: http://www.adrenalin.ru/catalog/element.php, - прототип.
Портативный эхолот JJ-CONNECT FISHERMAN WIRELESS 3 Deluxe комплектуется двумя (проводным и беспроводным) датчиками.
В эхолоте с проводным датчиком, который крепится на транец, проводной датчик имеет высокочастотный импульс 200 кГц, образующий относительно узкий 45° луч. Он хорошо справляется с определением структуры дна и точной глубины (исключая наилок) в диапазоне до 100 м. Устройство запитывается с помощью кабеля питания от прикуривателя 12-18 В или от сети 220 В.
Значительным плюсом эхолота с беспроводным датчиком является наличие встроенного Li-Ion аккумулятора. Беспроводной датчик-поплавок работает на расстоянии до 40 м от эхолота, и имеет импульс более низкой частоты - 125 кГц, образуя при этом широкий 90° луч. Такой датчик достаточно чувствителен к мелкой рыбе, текстуре дна, и глубине наилка.
Контрастный дисплей устройства отлично отображает картинку даже при прямом свете солнца, также предусмотрена регулируемая подсветка дисплея.
Эхолот выполнен в прорезиненном корпусе и имеет защиту от воды стандарта IPx7. Эхолот JJ-CONNECT FISHERMAN WIRELESS 3 Deluxe поставляется в удобном пластиковом кейсе для переноски и хранения.
Во всех устройствах - аналогах, в т.ч. и в прототипе, автономные элементы питания (батарейки, аккумуляторы) располагаются на воздухе, т.е. на берегу или на плавсредствах. Однако при индивидуальной рыбалке работа электронных устройств на морозе при температурах ниже (10-15)°C накладывает особые требования к элементам питания. Известно, что низкие температуры зимой, а также высокие температуры летом негативно влияют на ресурс большинства химических элементов питания электронной аппаратуры.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции портативного эхолота, способного работать в экстремальных погодных условиях, т.е. при высоких и низких температурах воздуха.
Задача решается за счет того, что портативный эхолот состоит из погружаемого в воду блока, включающего датчик - преобразователь сигнала и автономный источник питания, и наземного электронного блока, соединенных между собой герметичным проводящим кабелем. При этом наземный электронный блок включает в себя преобразователь напряжения питания, блок управления датчиком, последовательно соединенные между собой блок обработки сигнала, блок интерпретации сигналов и дисплей, причем блок интерпретации сигналов, управляющий работой эхолота, связан со всеми другими электронными блоками.
Все элементы наземного электронного блока эхолота запитываются от автономного источника питания, расположенного в погружаемом в воду блоке, с помощью герметичного проводящего кабеля.
Датчик - преобразователь сигнала, например, в виде пьезокерамической пластины, осуществляет преобразование поступающего с наземного блока по кабелю электрического сигнала в акустическую волну и передачу ее в воду, а также преобразование отраженной от какого-либо объекта (рыбы, дна, дерева и т.д.) акустической волны опять в электрический сигнал, поступающий по кабелю обратно в наземный блок.
При этом в режиме передачи эхолокационного сигнала блок интерпретации сигналов через блок управления датчиком соединен с помощью проводящего кабеля с датчиком-преобразователем сигнала, а в режиме приема отраженного сигнала датчик - преобразователь сигнала с помощью проводящего кабеля соединен с блоком обработки сигнала, а также с последовательно соединенными с ним блоком интерпретации сигналов и дисплеем.
Автономный источник питания в погружаемом блоке связан непосредственно с эхолокационным датчиком-преобразователем сигнала, а также с помощью герметичного проводящего кабеля через преобразователь напряжения питания - с каждым из электронных блоков наземного блока.
При этом электронные блоки в заявляемом эхолоте выполняют те же функции, что и в прототипе. Так, блок управления датчиком обеспечивает заданный режим его работы (чередование передачи и приема эхолокационных сигналов); блок обработки сигналов осуществляет выделение из общего отраженного нужного сигнала и его усиление; блок интерпретации сигналов осуществляет оцифровывание усиленных сигналов, вычисление времени между отправкой сигнала и получением эха от всех находящихся по трассе объектов, вычисление размеров объектов по полученным эхо-сигналам, обрабатывает сигналы для передачи их на дисплей, а также обеспечивает общее управление работой эхолота; а преобразователь напряжения осуществляет преобразование напряжения питания автономного источника (в погружаемом блоке) в рабочие напряжения для всех электронных (наземных) блоков.
То есть портативный эхолот конструктивно состоит из двух частей: наземного электронного блока и погружаемого в воду блока с датчиком-преобразователем сигнала и автономным источником питания, которые соединены меду собой герметичным проводящим кабелем.
В частном случае выполнения портативного эхолота герметичный проводящий кабель может быть выполнен эластичным и морозостойким.
Основное отличие конструкции заявляемого портативного эхолота от аналогов состоит в размещении элементов питания устройства рядом с датчиком - преобразователем, которые при работе эхолота находятся в воде. Погружаемый в воду блок с датчиком-преобразователем и автономным источником питания представляют собой полностью герметичную конструкцию погружаемого блока. В электронном блоке располагаются только электронные компоненты, кнопки управления и дисплей.
Известно, что температура воды зимой стабильна и находится в пределах +(2-4)°C. Поэтому при использовании заявляемого портативного эхолота за счет конструктивного совмещения элементов питания с датчиком-преобразователем сигнала исключается влияние зимой отрицательных температур на элемент питания, так как он практически всегда будет находится при плюсовой температуре. Летом в такой конструкции эхолота перегрев элемента питания на солнце также будет исключен, так как температура воды всегда ниже чем температура воздуха и элемент питания будет находится в воде в комфортных условиях. Таким образом, конструкция портативного эхолота позволяет работать в экстремальных погодных условиях, т.е. при высоких и низких температурах воздуха.
Выполнение эхолота в частном случае с применение эластичного морозостойкого кабеля (например, с оболочкой из кременорганической резины - силикона), позволяет увеличить время его использования даже при экстремально низких температурах, т.к. оболочка не трескается и не ломается.
Заявляемая полезная модель - устройство портативного эхолота поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого портативного эхолота;
на фиг. 2 приведен пример конструкции погружаемого в воду блока эхолота
с датчиком, совмещенным с автономным источником питания:
а) общий вид, б) внутренние элементы в сборе.
Заявляемый портативный эхолот в общем и в частном случаях выполнения (фиг. 1) состоит из погружаемого в воду герметичного блока 1, наземного электронного блока 2, которые соединены между собой герметичным проводящим кабелем 3. При этом погружаемый в воду блок 1 включает в себя эхолокационный датчик-преобразователь сигнала 4 и автономный источник питания 5, который соединен с эхолокационным датчиком-преобразователем сигнала 4, причем датчик 4 и источник питания 5 электрически соединены с соответствующими проводами кабеля 3. Наземный электронный блок 2 включает в себя блок управления датчиком 6, блок обработки сигнала 7, блок интерпретации сигналов 8, преобразователь напряжения питания 9 и дисплей 10. При этом непосредственно к соответствующим проводам кабеля 3 подсоединены блок управления датчиком 6, блок обработки сигнала 7 и преобразователь напряжения питания 9. Блок интерпретации сигналов 8 связан со всеми остальными наземными электронными блоками: 6, 7, 9 и 10. Преобразователь напряжения питания 9 также связан со всеми наземными электронными блоками: 6, 7, 8, 10.
Заявляемый портативный эхолот в общем и в частном случаях выполнения (фиг. 1) работает следующим образом.
При включении эхолота с помощью кнопки на панели наземного электронного блока 2 электрический импульс с запущенного блока интерпретации сигнала 8 через блок управления датчиком 6 по проводящему кабелю 3 подается на эхо-локационный датчик-преобразователь сигнала 4 погружаемого в воду герметичного блока 1. Датчик 4, в качестве которого может быть использована, например, пьезокерамическая пластина с резонансной частотой 250 кГц, преобразует поступивший по кабелю 3 в режиме передачи электрический сигнал в акустическую волну и передает ее в воду. Когда акустическая волна достигнет какого-то объекта (рыба, дно, дерево и т.д.), она от него отразится. Отраженная акустическая волна попадает назад на датчик 4 (на пьезокерамическую пластину), выступающий в режиме приема в качестве приемника (микрофона), где она преобразуется опять в электрический сигнал, который по кабелю 3 поступает на блок обработки сигнала 7 наземного блока 2. Блок обработки сигналов 7 осуществляет выделение нужного сигнала и его усиление, после чего сигнал поступает на блок интерпретации сигналов 8. Блок интерпретации сигналов 8 осуществляет оцифровывание усиленных сигналов, вычисление времени между отправкой сигнала и получением эха от всех находящихся по трассе объектов, вычисление величины (размеров) объектов по полученным эхо-сигналам, а также обрабатывает сигналы для передачи их на дисплей 10.
Все блоки эхолота запитываются от автономного источника питания 5, расположенного в погружаемом герметичном блоке 1: эхолокационный датчик-преобразователь сигнала 4 - непосредственно, а остальные блоки наземного электронного блока 2, а именно блоки 6, 7, 8, 10, с помощью проводящего кабеля 3 - через преобразователь напряжения 9, который осуществляет преобразование напряжения питания автономного источника питания 5 в рабочие напряжения для всех электронных блоков и расположен вместе с ними в наземном электронном блоке 2.
В связи с тем, что автономный источник питания 5 практически всегда находится при плюсовой температуре в воде, при использовании эхолота зимой исключается влияние отрицательных температур на источник питания 5, а летом исключается его перегрев на солнце, что позволяет эхолоту заявляемой конструкции работать в экстремальных погодных условиях, т.е. при высоких и низких температурах воздуха. Кроме того, такое конструктивное выполнение приводит к увеличению ресурса работы автономного источника питания 5 и, следовательно, портативного эхолота в целом.
В частном случае, когда герметичный проводящий кабель 3 выполнен эластичным и морозостойким, это позволяет увеличить время использования эхолота даже при экстремально низких температурах,
Ниже приведен пример конструктивного выполнения заявляемого портативного эхолота (фиг. 2).
Погружаемый в воду герметичный блок 1 с датчиком 4 и автономным источником питания 5 представляет собой герметичную конструкцию (1Р68).
В качестве эхолокационного датчика-преобразователя сигнала 4 может быть использована, например, пьезокерамическая пластина с резонансной частотой 250 кГц (цирконат-титанат свинца), которая помещена в металлический корпус, например из свинца, и для обеспечения герметичности датчика залита специальным компаундом К-97 (продукт ООО «Суперпласт, г Москва).
В качестве автономного источника питания 5 может быть использована, например, батарейка АА (1,5 В), размещенная в батарейном отсеке погружаемого в воду блока 1.
Батарейный отсек погружаемого блока 1 может быть выполнен, например, в виде цилиндра из диэлектрического материала, например, из поликарбоната, АВС пластика или РОМ материала, с расположением в верхней в состоянии погружения части плюсового контакта источника питания 5 и места спайки проводников кабеля 3, которые заливаются компаундом, например, эпоксидной композицией К-97, тем самым обеспечивая герметичность места ввода кабеля 3 в блок 1. При этом в нижней в состоянии погружения части конструкции блока 1 запрессованы металлический цилиндр с резьбой, являющийся минусовым контактом источника питания 5 и контактное кольцо, которое предназначено для контакта информационной шины датчика 4 и одного из проводников кабеля 3. Герметизация нижней части батарейного отсека обеспечивается с помощью кольца из силиконовой резины. В батарейный отсек снизу ввинчивается герметичная конструкция датчика-преобразователя сигнала 4.
Погружаемый в воду блок 1 (с датчиком 4 и автономным источником питания 5) и наружный электронный блок 2 соединяются между собой проводящим герметичным кабелем 3, который может быть выполнен эластичным и морозостойким. За основу кабеля может быть взят, например, кабель МГТФЭ-2∗0,07 (производство ОАО «Кама Кабель»), который на специальном оборудовании дополнительно покрывается оболочкой из кремне-органической резины.
Конструкция электронного блока 2, в котором размещены только электронные компоненты (блоки 6, 7, 8, 9), кнопки управления и дисплей 10, выполнена также герметичной (IP67).
В качестве блока управления датчиком 6 может быть использован, например, генератор сигналов с рабочей частотой 250 кГц, которая вырабатывается непосредственно микропроцессором (STM 32L151C8T6ST), соединенным через транзистор (типа PMV-40) с трансформатором (типа ATB322524-01100).
В качестве блока обработки сигнала 7 может быть использована, например, усилительная микросхема типа SA604(614)DA или K 157XA2.
В качестве блока интерпретации сигнала 8 может быть использован, например, микропроцессор со встроенным АЦП типа STM 32L151C8T6ST.
В качестве преобразователя напряжения питания 9 для преобразования напряжения автономного источника питания 5 (1,5 В с элемента AA) в рабочие напряжения для работы наземных электронных блоков может быть использована, например, микросхема - преобразователь напряжения MAX 1797EUA.
В качестве дисплея 10 может быть использован, например, жидкокристаллический дисплей разрешением 128∗64 пикселя фирмы Powertip.
Все указанные компоненты электронного блока 2 помещены в единый корпус, например, из пластмассы. Герметичность конструкции электронного блока 2 обеспечена за счет специальных пазов в корпусе, которые при сборке заполняют специальным гидрофобным составом (силиконово-фторопластовая смесь типа «ВМП АВТО МС СПОРТ»).