Par FishFinderiem jeb SŪC klases eholotēm.

Kādu laiku atpakaļ radās vēlēšanās iegādāties ierīci, kas var izmērīt ūdens tilpnes dziļumu, piefiksēt GPS koordinātes un datus ierakstīt SD kartē vai on-lainā caur mobiliem sakariem nosūtīt uz serveri. Protams apskatot tehnisko risinājumu izcenojumus, tika secināts, ka cenas vēl ar vien ir augstas un neatbilstošas mūsdienu zemajām tehnoloģiju izmaksām.

Tā kā katrs tehniskais risinājums atsevišķi, kā GPS, risinājums mobilai tiešsaistei ar internetu un mikrokontrolieris nemaksā kopā vairāk par dažiem desmitiem eiro, tika apskatīta iespēja izmantot SŪC (Super Ūber Cool) klases eholotes, jeb lētā gala FishFinderus, kā devējus dziļuma mērīšanai.

Lai izvērtētu SŪC klases ehološu iespējas jāsaprot, kā tie darbojas. Visiem zināms, ka eholoti darbojas uz ultraskaņu, kad tiek nosūtīts signāls un tiek saņemta atbalss, laiks no signāla nosūtīšanas līdz atbalsij dalīts ar divi ir attālums līdz objektam. Šeit vajadzētu atcerēties, ka skaņas ātrums gaisā ir 343 m/s, bet ūdenī ap 1450 m/s. Jānorāda, ka tas ir vidējais pieņemtais ātrums, jo tīrā ūdenī tas ir 1498 m/s, bet jūras ūdenī 1531 m/s, tāpat tas ir atkarīgs no dziļuma, temperatūras un citiem faktoriem, bet tādi aprēķini lai paliek gudrīšiem. Vienīgais ko der atcerēties, ka skaņai ūdenī ir nepieciešama lielāka enerģija nekā gaisā, lai tā izplatītos un ka vienā sekundē ir 1000 milisekundes un vienā milisekundē ūdenī skaņa veic ap 1.45 m lielu attālumu un 1 mikrosekundē skaņa ūdenī veic ap 1.45 mm lielu attālumu. Attiecībā uz frekvencēm der atcerēties to ka jo mazāka frekvence jo lielākos dziļumos to var izmantot, bet izšķirtspēja ir mazāka, tādēļ arī sonāriem galvenokārt izmanto frekvences no 50KHz līdz 200 KHz, bet 400 KHz līdz 800 KHz struktūru atainošanai.

Šeit var redzēt, kā aptuveni darbojas eholotes ar sānu skanēšanu: zemākos slāņus skenē ar 50KHz-200KHz frekvenci, bet struktūru skenē ar ļoti šauru 400KHz-800KHz skaņas staru.

Par cik SŪC klases eholotēm parasti ir viena frekvence un tā ir ap 50 KHz līdz 83 KHz dažreiz pat līdz 200 KHz, tad tādas lietas, kā stāsti par struktūru skanēšanu un paaugstinātu zivju izšķirtspēju nav aktuāli. Aktuāls ir mehānisms, kad ultraskaņas devējs nosūta signālu un, saņemot to atpakaļ, izmēra attālumu līdz objektam.

Kopumā der arī zināt pēc kāda principa strādā vairākums arī NeSŪC klases eholoti.

Viena lieta ir tā, kas redzama uz eholotes ekrāna otra, kas ir dabā:

1. Dabā eholote veido konusu zemo ultraskaņas devēja, kas ir 3D struktūra;

2. Savā izpratnē mēs iedomājamies, ka tā ir 2D struktūra;

3. Eholotes monitors reāli parāda 1D struktūru.

Tādēļ viennozīmīgi der atcerēties, ja tiek lietota eholote, kas konstatē objektus, bet nezīmē 3D struktūru tad SŪC, tā eholote vien ir varbūt tikai kvalitatīvs SŪC.

Piemēram ja eholotes devējs ir ar 60 grādu skaņas staru, tad paaugstinoties dziļumam, zivs atrodas ar vien plašākā laukuma diapazonā, jeb jo lielāks dziļums, jo mazāk zināms, kur tā zivs atrodas.

Pie 24 metriem dziļuma laukums, kurā atradīsies zivis, būs ap 600 m², kas ir līdzvērtīgs mazdārziņa platībai plus jāņem vērā vēl visas 3D laukumu platības telpā līdz ultraskaņas devējam.

Paši ultraskaņas devēji ir pjezoelektriskie materiāli jeb vienkāršiem vārdiem sakot sapresēta keramika, kuriem pievadot elektriskos impulsus, tie sāk vibrēt zināmā frekvencē un pēc tam kad beidz vibrēt sāk darboties, kā mikrofons un uztvert atstaroto frekvenci.

Šos elementus izmanto ļoti plaši tautsaimniecībā un SŪC klases eholots stipri atgādina mašīnas parkinga sensoru darbību.

Pirmais SŪC klases eholota kandidāts, kā dziļuma devējs būtu FF1108 modelis.

Apskatot tuvāk shēmu, var secināt, ka šis ir praktiski analoga tipa modelis, lielākā mikroshēma atbild par ekrāna rēķināšanu, tad ir signāla pastiprinātājs, 8 bitu skaitītājs un mini mikrokontrolieris, līdz ar to vairāk vērts apskatīties, kā strādā pats ultraskaņas devējs.

Pirmajā gadījumā tiek padota visvājākā jauda uz ultraskaņas devēju;

Otrajā gadījumā visstiprākā jauda un galvenā atšķirība ir frekvences ilgums;

Trešajā gadījumā signāls ir bez pievienota ultraskaņas devēja, šeit var uzskatāmi redzēt, ka variantos 1 un 2 ultraskaņas devējs pēc signāla pārtraukšanas vēl svārstās. Šī īpašība nosaka eholotes minimālo dziļumu, kad dēļ elementa pašsvārstībām eksistē ierobežojumi minimālā dziļuma noteikšanai. Atstatums starp nākošiem signāliem ap 375 milisekundēm, jeb teorētiskie 130 dziļuma metri.

Kopumā par doto SŪC eholoti var teikt, ka, lai to izmantotu, kā atsevišķu dziļuma devēju būtu nepieciešams izstrādāt uz mikrokontroliera bāzētu shēmu signāla modulācijai un atbalss pastiprināšanai. Norādītie ražotāja tehniskie dati ir pat OK, paredzēta uz 100m MAX dziļuma, minimālais dziļums 0.7 m arī atbilst pēcsvārstību garumam, ultraskaņas devēja leņķis 45 grādi. Nav īsti skaidra devēja frekvence 50 KHz vai 200 KHz, līdz ar to arī eholotes faktiskā izšķirtspēja.

Otrais SŪC klases eholota kandidāts, kā dziļuma devējs varētu būt FF718 modelis.

Apskatot šo modeli, var secināt, ka puse no shēmas nav izmantota un tā visdrīzāk ir rezervēta darbam ar ultraskaņas devēju, ko izmanto iepriekš aprakstītais FF1108 modelis. Konkrēti šajā gadījumā aparāts strādā uz Atmega32L procesoru un RXB8 433MHz uztvērēju, kas nozīmē tikai to, ka tas apstrādā tikai digitālos signālus un dotais aparāts NAV eholote. Eholote ir tikai un vienīgi tas mazais dzeltenais „kuģītis", līdz ar to tālāk nav vērts iedziļināties šī aparāta iespējās.

FF718 eholotes modulis strādā uz 433 KHz raidītāju TX-1G un 3v bateriju. Pirmkārt tas var noraidīt tikai digitālos signālus, jeb signālu kas ilgst konkrētu laika garumu un, otrkārt izmantojot CR2032 bateriju eholotei rodas pamatotas bažas par tā jaudu. Protams, antena ir parasts vads, un temperatūras devējs ir melnā detaļa pie mikroshēmas, līdz ar to temperatūras rādījums ir „kuģīša" iekšējā temperatūra. Pati mikroshēma ir mikroprocesors, kas tad arī rēķina visas eholotes lietas.

Pats ultraskaņas devējs (ir bojāts jo drusku saslapinājās ūdenī) nepārsniedz baterijas CR2032 izmērus.

Analoģiski iepriekšējam ultraskaņas devējam arī šis ultraskaņas devējs tiek iesvārstīts, tikai ar citādu signāla jaudu un frekvenci, bet šajā gadījumā tas nebūtu tik svarīgi, jo aparāts to visu apstrādā digitāli un nosūta 433 MHz radio frekvencē.

Neliela atkāpe par 433 MHz frekvenci. Ļoti daudz tehnikas izmanto šo frekvenci, sākot no radio tālvadības, pultīm beidzot ar mašīnas signalizācijām un datus parasti nodod digitālā veidā. Lai pārķertu šo frekvenci un uzlauztu saziņas kodus ir vajadzīgas zināšanas, nevis aparatūra, jo minimālais šāds strādājošs pārtvērēja komplekts maksā mazāk par 10 EUR.

Analizējot 433 MHz radio frekvenci, tika konstatēts, ka eholote regulāri aptuveni ik pēc 265 milisekundēm raida sekojošu signālu.

Šis signāls patiesībā sastāv no diviem signāliem, pirmais noraida digitālā formātā datus par eholotes rādītājiem, otrā daļa temperatūru.

Pirmais signāls sākas ar digitalizētu ultraskaņas devēja impulsu un beidzas ar pēdējo signālu, kas atstarojas no grunts, zivis (mazākas, lielākas) ir dažāda ilguma digitalizēti signāli starp šiem signāliem.

Temperatūras signāls ir sarežģītāks:

Šo temperatūras signālu var atainot kā bināro rindu 1100000000001111 (pirmais signāls ir ehodatu beigas). Un algoritms temperatūras maiņai ir:

• 1100000000000011 vēl augstāka temperatūra
• 1100000000001100 augstāka temperatūra,
• 1100000000001111 dotā temperatūra,
• 1100000000110000 zemāka temperatūra,
• 1100000000110011 vēl zemāka temperatūra.

To visu aprēķinos var vienkāršot, kā nevis kā 16 bitu skaitli bet gan, kā 8 bitu skaitli jeb 1100000000001111 būs 10000011, vai vienkārši zemākā temperatūra eholotes binārā sistēmā ir 11111111, bet augstākā 00000000.

Lai teoriju pārbaudītu praksē, būtu loģiski, ja noraidītu modulētu signālu tad eholote zīmētu to, ko ieprogrammētu signālā.

Signāls tika modelēts, lai pēc 9000 mikrosekundēm, pēc eholotes iniciēšanas signāla būtu zivs, zivs signāla garums ir 250 mikrosekundes (atpazīst, kā zivi vai zivtiņu), zeme ir pēc 56 un attiecīgi pēc 46 milisekundēm, temperatūra 62.7 grādi pēc celsija ir 0000111100111100 un 36.6 grādi ir 0011111100001100. Ir neliela nobīde starp teorētiskiem un praktiskiem rādītājiem, bet to var novērst ar kalibrēšanu.

Attiecībā par doto SŪC klases eholoti var teikt, ja būtu pārliecība, ka mazais dzeltenais kuģītis sniedz ticamus datus par eholokāciju, tad ar diezgan vienkāršām metodēm to var pielāgot izmantošanai gan ar mobiliem tālruņiem, gan citiem interfeisiem.

Nobeigumā var secināt, ka ir tehniski risinājumi un eksistē iespējas pārveidot SŪC klases FishFinderus, lai digitāli nolasītu dziļuma datus un tos izmatotu pēc vajadzības. Tāpat apskatītie FishFinderi būtībā nodrošina tādas tehniskās iespējas, lai iegūtu priekšstatu par dziļumu un vismaz kaut kādu priekšstatu par zivju esamību vai neesamību.