🌹 🔱 🚫 Módulo de telémetro ultrasónico submarino. Parte tres 🧙🏻 👧🏾 ⛳️

Sin acumulación.

Los cambios más significativos en el proyecto, en comparación con las versiones anteriores del sonar ( uno y dos ), son la simplificación de la parte analógica y la evolución del proceso de ensamblaje de los módulos hacia una mayor capacidad de fabricación. Se han probado varias combinaciones de adhesivos y compuestos para sellar el tablero y el emisor dentro de la caja.

Bueno y el hecho de que ahora es un producto comercial, llevado a la etapa de producción.

Producción

Notablemente atormentado con un Control de ganancia temporal muy inconveniente, que no resolvió el problema de un rango dinámico estrecho, se decidió utilizar un amplificador logarítmico integrado. Dios (si existes), ¡gracias y los chicos de Analog Devices por este milagro! Un tercio de todas las funciones de sonda, sin exagerar, es él. ¿Retroalimentación? ¿Recorte? Autoexcitación? No, no he escuchado. Nuestra respuesta es AD8310!

La opción anterior también funciona, pero con menos. En primer lugar, dos cascadas de filtros activos de banda muy estrecha son difíciles de configurar. En segundo lugar, el circuito de control de ganancia: debe controlarse. En tercer lugar, la cascada de detección de amplitud es no lineal más cerca de los límites de su rango dinámico. Para los últimos dos puntos, las características, en parte, dependen de la temperatura y la extensión de los parámetros de los componentes clave. Entonces llegamos al amplificador logarítmico. La nueva ruta analógica tiene una ventaja significativa: es un dispositivo de medición con una escala logarítmica. Esto le permite capturar todo el rango dinámico disponible (95 dB) con un ADC convencional de 12 bits con alta fidelidad, y el control de ganancia se puede realizar en el procesamiento posterior en el lado del software.

En cuanto a los cambios en la tecnología de fabricación. Lo principal es resolver los problemas de adhesión.
El tema de la adhesión de materiales entre sí es muy importante, ya que es esta propiedad la que principalmente brinda protección contra fugas. El interior del módulo está lleno de un compuesto y el punto más débil es la unión de la cubierta del cable con el compuesto de fundición, que tiene la responsabilidad principal de resistir la presión y sellar el circuito. Este compuesto debe tener alta resistencia y buena adhesión a los componentes. El hecho es que hay aire dentro del cable, que se comprime bajo presión, lo que hace que la cubierta exterior se separe del compuesto circundante. Hay varias soluciones a este problema. La acción principal en nuestro caso fue el uso de un cable en la funda de poliuretano Helukabel DataPUR-C. Tiene la mejor adhesión al compuesto seleccionado de los muchos cables que probamos. Esa parte del cableque entra en el estuche y se llena con un compuesto, ademástratado con plasma para un agarre aún mayor en el compuesto.

Módulo

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de corte : Algunos de los buttherts trajeron la historia de RoHS . En resumen, RoHS es la normativa de la UE que rige el contenido de sustancias peligrosas en los productos (plomo, mercurio, cadmio y otros tipos de byak). Y dado que originalmente estábamos enfocados en la exportación, se dio prioridad en la selección de componentes a aquellos que tenían certificados RoHS / declaraciones de conformidad. Por lo tanto, por cierto, no se consideraron los componentes rusos. La única excepción fueron las piezocerámicas de plomo, utilizadas como transductor electroacústico en sonar. Estos materiales están exentos de la regulación RoHS, como cualquier cerámica con plomo unido (2011/65 / EN Exemption 7 © -I).

Desde que se mencionó la exportación ...

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La caja del sonar está hecha de acero inoxidable, que también actúa como una pantalla para el circuito interno. No debe tener contacto galvánico directo con elementos del circuito, por lo tanto, está conectado a tierra a través de un condensador de cerámica soldado al cuerpo mediante soldadura por puntos.

Todos los módulos enviados son probados a presión. A pesar de la profundidad de trabajo declarada de 100 metros, la presión de prueba es de 35 atmósferas (equivalente a casi 350 metros). Como dicen, es mejor exagerar ...

La instalación de pruebas de presión hasta el límite es simple. La fuente de presión es un sistema de prueba de presión para sistemas de calefacción con un manómetro. La cámara de presión es un segmento de un tubo de polipropileno de alta calidad, en un lado del cual hay un accesorio que conecta la manguera de prueba de presión, y en el otro hay una cubierta con un orificio y un sello para el cable del módulo probado.

Uno de los parámetros clave es el patrón de radiación. La siguiente construcción se utilizó como banco de medición: el

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sonar se fija permanentemente en el acuario. La antena receptora móvil está ubicada al mismo nivel que el emisor del sonar y tiene la capacidad de girar dentro de 180 ° en el plano perpendicular al plano del emisor. Por lo tanto, podemos medir la amplitud de la señal acústica recibida dependiendo de la dirección del receptor con respecto al emisor del sonar. Uno de los pines de la sonda se sintonizó a la salida del reloj para el osciloscopio, para que pueda distinguir claramente la señal de sonda directa de las reflejadas. Las mediciones mostraron un ángulo de 12 ° a la mitad de la amplitud máxima de la señal acústica recibida.

Gráfico basado en los datos recibidos:

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Usar experiencia

Es ingenuo creer que al enviar muestras de sonares a los probadores de forma gratuita, podemos obtener comentarios de alta calidad, perdimos tiempo y no obtuvimos resultados de prueba significativos. Existe la sensación de que los evaluadores tendrían más motivación para lidiar con el dispositivo, si pagaran al menos el 50% del costo.

Aún así, los comentarios de calidad son cuando usted mismo se convierte en usuario de su producto.

Aquí pasamos sin problemas a uno de los posibles usos de nuestro sonar.

Todavía estamos lejos de los robots submarinos, pero armamos el bote piloto automático para batimetría por nuestra cuenta.

PixHawk (software - ArduPilot) fue elegido como el controlador del piloto automático.

El barco se mueve a lo largo de una ruta preformada. Los datos de la sonda en la distancia al fondo se registran en el piloto automático en una tarjeta de memoria junto con los datos del receptor GPS. Combinando estos datos, es posible hacer un mapa del fondo del embalse.

En términos generales, el diagrama de conexión es el siguiente:

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Y esta es la embarcación de investigación científica Gretta-2 con el equipo instalado:

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soplaba un fuerte viento el día de la prueba, y nuestra pelvis estaba decentemente salchicha, como resultado de lo cual el sonar jadeaba periódicamente, lo que afectó las lecturas. La imagen a continuación muestra estos picos anormales en la gráfica de profundidad medida. Por lo tanto, si desea repetir este diseño, debe prestar atención a este matiz.

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Las pruebas en un día mejor permitieron obtener datos más precisos, gracias a los cuales se construyó un mapa inferior de una pequeña parte del reservorio local:

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Por cierto, el módulo implementa dos tipos de protocolo: binario y texto NMEA. Este último es compatible con la plataforma ArduPilot, por lo que no hay problemas con la conexión del sonar y el controlador del piloto automático.

Aquí puede encontrar información sobre cómo preconfigurar nuestra sonda para que funcione junto con ArduPilot .

Para realizar experimentos con un sonar, no es necesario tener un equipo externo sofisticado o poseer habilidades avanzadas de programación. Es suficiente tener un teléfono inteligente Android precargado con nuestra GUI, cualquier convertidor USB-> UART y cable OTG. Puede cambiar parámetros tales como la frecuencia de radiación, el número de pulsos en el paquete, el período de generación de los pulsos de la sonda y mucho más. El resultado de cambiar estos parámetros es inmediatamente visible en la pantalla.

Si el teléfono inteligente tiene un módulo GPS, puede grabar datos de sonda y datos del GPS del teléfono inteligente.

Cambiando el emisor del disco a un paralelepípedo oblongo, puede obtener una especie de sonda HBO de exploración lateral de una sonda de haz estrecho . Como mínimo, por supuesto.

Aunque su pequeña potencia y sus dimensiones ultra compactas no le permitirán brillar durante decenas de metros, es suficiente para familiarizarse con los principios de funcionamiento de HBO, jugar con la configuración y ver instantáneamente el resultado de cambiar esta configuración.

HBO como mínimo:

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también me gustaría detenerme en la GUI.

Junto con el hecho de que él sabe cómo cambiar los parámetros del sonar, escribir registros con coordenadas, enviar datos a un servidor remoto (una característica en desarrollo), este también es un proyecto de código abierto escrito en Java en Android Studio. Para aquellos que se dedican al desarrollo móvil y la comunicación de la aplicación con dispositivos externos, quizás las soluciones que se implementan en nuestra aplicación sean útiles.

También agregaría que la sonda, además de la interfaz UART, tiene varias entradas / salidas discretas adicionales que se pueden usar, por ejemplo, para sincronizar una matriz de sondas y construir una similitud de un localizador con una apertura sintética. Pero esta es una historia completamente diferente ...

PD: casi se me olvida ...

MEMS IMU.
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Módulo de telémetro ultrasónico submarino. Parte tres

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