Беспроводной эхолот

Область техники.
Настоящая полезная модель относится к области гидроакустики и предназначена для использования в многолучевых эхолотах для измерения глубины, поиска рыб и отображения рельефа дна.
Уровень техники.
В настоящее время из уровня техники известны различные варианты конструкций беспроводных эхолотов.
Из уровня техники известен  искатель для отображения подводной топографии и поиска рыбы (CN2881666 Y, 21.03.2007) Д1, который содержит акустический датчик, основную печатную плату и дисплей, на котором обнаруживаются объекты, в соответствии с акустическим сигналом, при этом выход акустического датчика соединен с основной платой, выход основной платы соединен с дисплеем, искатель состоит из радиоприемника и приемного устройства, антенны и включает в себя модуль радиопередачи, главную печатную плату и акустический датчик. Основная печатная плата также снабжена модулем кодирования данных, выход модуля кодирования данных подключается к модулю запуска радиосвязи. Радиоприемное устройство включает в себя приемный радиоприемник, заместитель платы, один дисплей, радиоприемный модуль согласован с модулем запуска радиомодуля. Заместительная плата включает в себя модуль кодирования, модуль отображения данных, выход радиоприемного модуля с модулем декодирования данных, выход модуля декодирования данных соединен с модулем отображения данных, выход модуля отображения данных соединен с дисплеем.
Недостатком предлагаемого в Д1 устройства является отсутствие стабилизационного элемента, который бы позволял погасить колебания устройства в воде в свободном положении на воде. Отсутствие стабилизации устройства в свободном положении приводит к ухудшению качества сигнала из-за колебаний устройства.
Из уровня техники известна система поиска рыб (US2014057677A1, 27.02.2014) Д2, включающая в себя сонарный гаджет/устройство, который взаимодействует с устройством отображения посредством цифровой беспроводной связи. Система содержит программный продукт, который работает как на гидроакустическом гаджете, так и на устройстве отображения, причем часть гаджета программного обеспечения предпочтительно адаптирована для работы во встроенной микроконтроллерной системе, а часть устройства отображения пользователя программного обеспечения предпочтительно является загружаемым приложением, адаптированным для работы на портативных устройствах связи, таких как смартфоны, планшетные компьютеры, ноутбуки и т.п. Указанная часть устройства отображения адаптирована не только для визуализации препятствий с указанием глубины, размера и движения, но также обеспечивает дополнительные функции, такие как доступ к устройству камеры, цифровым картам и GPS, учетным записям в социальной сети, информации о прогнозе погоды, календарь с заметками, информацию о фазах луны и другие виды информации, найденные в Интернете. Обе части программного обеспечения позволяют выполнять обновление.
Недостатком предлагаемого в Д2 устройства является то, что антенна в корпусе устройства расположена ниже уровня воды, что приводит к ухудшению качества сигнала или к его полному прерыванию при попадании устройства под воду. Также существенным недостатком данного устройства является отсутствие стабилизационного элемента, который бы позволял погасить колебания устройства в свободном положении на воде. Отсутствие стабилизации устройства в свободном положении приводит к ухудшению качества и стабильности сигнала из-за колебаний устройства.
Устройство для поиска рыбы Д2 было выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога к заявленному устройству.
Раскрытие полезной модели.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка устройства, позволяющего устранить недостатки, выявленные в предшествующем уровне техники.
Технический результат заявленной полезной модели направлен на повышение точности отображения информации об объектах в воде и придонных структурах в режиме реального времени. Точность отображения информации об объектах в воде и придонных структурах в режиме реального времени достигается за счет работы датчиков в корпусе устройства и формы самого устройства, которая стабилизирует положение датчика относительно исследуемого объекта, за счет уменьшения крена и дифферента в направлении луча датчика, а также способствует сохранению оптимального положения антенны передатчика выше уровня воды, позволяя не портить качество передаваемой информации из-за разрыва соединения.
Указанный технический результат, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, достигается благодаря тому, что беспроводной эхолот, содержащий корпус, внутри которого установлены электронный блок, антенна, пьезоэлемент, аккумуляторная батарея, при этом, корпус состоит из основания и крышки и содержит кольцо-стабилизатор, выполненный в виде диска, нижняя поверхность которого представляет собой усеченную коническую поверхность, при этом, антенна расположена в верхней части корпуса, а пьезоэлемент жестко зафиксирован в нижней части корпуса, при этом основание и крышка представляет собой группу усеченных конусов, с разными углами наклона.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 представлен вид беспроводного эхолота в разрезе.
На фиг.2 представлен вид диска кольца-стабилизатора в разрезе.
На фиг.3 представлена схема гашения колебаний посредством стабилизатора во время работы устройства.
На фиг.4 представлена схема сборки беспроводного эхолота.
На фиг.5 представлена схема зарядки устройства.
На фиг.6 представлен пример реализации беспроводного эхолота.
На фиг.7 и 8 представлены варианты включения беспроводного эхолота.
На фиг.9 представлены варианты крепления беспроводного эхолота, в частности к лодке, удочке.
На фиг. 10 представлен общий вид собранного беспроводного эхолота после завинчивания герметичной крышки перед началом работы.
Осуществление полезной модели.
Плавающий беспроводной эхолот (фиг.1) с дистанционной передачей данных на принимающее устройство пользователя представляет собой полый разъемный корпус 1, внутри которого размещены: электронный блок 2, антенна 3, пьезоэлемент 4, аккумуляторная батарея 5, демпфирующие детали 6, электроды включения в воде 7, защитный кожух 8 антенны 3 и электронного блока 2. Корпус 1 выполняет основную защитную и конструктивно несущую функцию и состоит из основной части, выполненной в виде основания и крышки. Он состоит из пластикового основания, внешние узлы которого имеют в допустимых местах защитный слой 8 в виде упругого полимера (корпус снаружи местами обрезиненный). Форма корпуса 1 эхолота обусловлена функциональными особенностями изделия.  Основание и крышка представляет собой группу усеченных конусов с различными углами наклона, благодаря чему гидродинамическое сопротивление, позволяет устройству за счет формы не погружаться под воду, обеспечивая положение верхней части с антенной внутри над водой во время протягивания эхолота при забросах с берега. Верхняя часть корпуса/крышка немного вытянута из-за компоновки антенны 3 с учетом параметров электронного блока 2, батареи 5, разборной крышки корпуса 1, а также точки крепления. Крышка корпуса 1 эхолота отвинчивается, поэтому на корпусе 1 предусмотрены зацепы 14 (фиг.10) как на основании корпуса, так и на крышке для комфортного завинчивания.
Крышка корпуса эхолота снабжена окнами, выполненные из полупрозрачными, чтоб обеспечить пропускание излучения светодиодов 10 различного спектра, не искажая цвет светового сигнала. Светодиоды расположены на электронном блоке, при этом в защитном кожухе 8 предусмотрено отверстие для того, чтобы светодиоды обеспечивали равномерное засвечивание большей площади окон за счет рассеивания света, усиливая тем самым индикацию на большом расстоянии.
Все элементы конструкции жестко зафиксированы в корпусе, тем самым образуя монолитную конструкцию с корпусом 1, с целью того, чтобы не разрушались узлы при динамических нагрузках.
Электронный блок 2 содержит печатную плату с наборами микросхем и электронных компонентов, представляющую собой аналоговую и цифровую электронику, которая управляет прибором, генерирует, принимает акустические сигналы для эхолокации, а также передает и принимает радиосигналы для передачи информации.
Плата электронного блока 2 жестко зажимается винтами между деталью основания корпуса и защитным кожухом 8, который также является кожухом антенны с выводом для разъема micro-USB 9 (фиг.4) и сигнальных светодиодов 10.
Пьезоэлемент 4 жестко фиксируется в нижней части корпуса 1 к стенке его донышка, формируя собой приемный датчик и излучатель так, чтоб при работе прибора он был направлен вертикально вниз на дно водоема. Это соединение образует узел датчика-излучателя, и корпус 1 является его составной частью, участвующей в приеме и передаче ультразвуковых волн.
Электронный блок 2 генерирует сигнал, который преобразовавшись, посредством пьезоэлемента в ультразвуковое излучение, проходит свозь толщу воды, отражается от дна, придонных структур и объектов в воде, возвращается обратно на чувствительную сторону датчика. Полученный сигнал воспринимается в виде аналоговых данных, которые преобразовываются в цифровые, и далее перерабатываются для интерпретации полезной информации, которая в свою очередь передается по беспроводному соединению на принимающее устройство пользователя. Информация содержит глубину и структуру дна, а также все объекты, попавшие в зону ультразвукового излучения.
Батарея 5 устройства находится между датчиком и платой электронного блока 2, фиксируется внутри корпуса 1 между ними за счет демпфирующих деталей 6 из вспененного полимера, (например, ЭВА полимер) демпфирующих воздействия при динамических нагрузках на батарею 5 и близкие к ней узлы.
Чтобы в эхолот не попадала вода, при наличии отвинчивающейся/съемной крышки, на корпусе предусмотрено уплотнительное кольцо 11, при завинченной крышке корпус 1 эхолота становится герметичным. Также в стенку корпуса встроены в процессе литья контактные электроды 7, проникающие в корпус 1, это также создает герметичное соединение в этом узле с жесткой фиксацией.
Чтобы эхолот точно регистрировал расстояние до дна и объектов в толще воды, ему нужно обеспечить вертикальное положение оси излучателя-датчика. В процессе работы эхолота на водоеме, устройство подвержено колебаниям поверхности воды, что отклоняет ось излучения относительно вертикали и это в разной степени изменяет значение показания глубины, внося погрешность в процессе измерения.
В состав деталей эхолота входит кольцо-стабилизатор 12. Особенность данной детали в том, что она компенсирует своей формой отклонение положения оси эхолота, выравнивая отклонения относительно вертикали во время качки за счет законов гидродинамики, что в свою очередь влияет на точность показания датчика. Кольцо-стабилизатор 12 пердставляющей собой диск, который равномерно со всех сторон гасит микротолчки, заставляющие прибор отклоняться по инерции относительно вектора начального импульса, за счет сопротивления воды, которая по законам гибродинамики мягко давит на его поверхность, сопротивляясь импульсам и при этом движения вязнут в жидкости.
Особенностью диска кольца-стабилизатора 12 является форма его нижней поверхности (фиг.2), которая представляет собой усеченную коническую поверхность. Данная форма диска кольца-стабилизатора 12 дополняя обводы корпуса, выводит корпус эхолота на глиссирование при протягивании спиннингом с берега, не позволяя эхолоту уходить под воду, сохраняя положение антенны выше уровня воды. Данная деталь является съемной.
Беспроводной эхолот работает от батареи 5 и имеет в верхней части герметичную крышку, при снятии которой пользователь получает доступ (фиг.4) к разъему для подзарядки устройства при последующей эксплуатации (фиг.5).
Беспроводной эхолот позволяет пользователю работать с берега (фиг.6), наблюдая на экране своего устройства (смартфоне или электронном приемном блоке) состояние сканируемой области водоема: толщи воды, донных структур, глубины и наличие рыбы, без лодки на удаленном расстоянии от берега. Для использования подходит любое принимающее устройство, например, мобильные системы на базе операционной систем Android и IOS, а также электронные блоки приборов производителя.
Эхолот может, включается и выключается несколькими способами:
1. Включение осуществляется при первом же попадании в воду, при котором два выведенных на корпус электрода 7, которые в контакте с водой, замыкают цепь и включают устройство. Выключение происходит спустя некоторое время после того, как устройство вынули из воды, разомкнув контакт электродов. Это позволяет устройству включаться, когда это действительно нужно, экономя заряд батареи.
2. Включение осуществляется на воздухе посредством магнита для проверки работы устройства при покупке и калибровки датчика. Выключение также происходит посредством магнита. Внутри корпуса на электронной плате установлен датчик холла. При поднесении магнита к метке, нанесенной на корпус (фиг.8) магнитное поле приводит в действие датчик холла, который в свою очередь включает или выключает устройство.
При необходимости устройство может крепиться на лодку в любое удобное место, не ограничивая проводами пользователя для расположения управляющего устройства с монитором (фиг.9).
Эхолот предназначен для работы во внешней среде, в динамическом взаимодействии с природной средой, главным образом в воде. При забросах в воду, эхолот испытывает перегрузки, удары о воду создают динамические нагрузки на все части и узлы эхолота.
В корпусе 1 эхолота предусмотрены надежные точки крепления (фиг.9) в виде металлических резьбовых вставок 13, монолитно облитых пластиком в толще стенки и конструктивных элементов корпуса. Это позволяет соединить крепеж под различным углом.