專利名稱：便攜式超聲波探魚儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種便攜式超聲波探魚儀，尤其是用于垂釣的便攜式超聲波探魚儀。
背景技術(shù)：
對于眾多的釣魚愛好者來說，垂釣地點(diǎn)的選擇、垂釣點(diǎn)的魚情的情況主要憑經(jīng)驗(yàn)的判斷，這往往有一定的盲目性，確定垂釣地點(diǎn)后垂釣區(qū)是否有魚，何時有魚咬鉤也一概不知，只能是守桿待魚
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種便攜式超聲波探魚儀，它能夠通過魚群對超聲波的反射及其回聲信號的特點(diǎn)來判斷垂釣區(qū)是否有魚。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是一種便攜式超聲波探魚儀，其特征是具有單片機(jī)電路4、產(chǎn)生高壓脈沖信號的可控硅發(fā)射電路2、超聲波傳感器接收放大電路3、將回波信號整定成方波信號并輸入給單片機(jī)IC4中斷輸入端的整形電路7、顯示器5、聲響或光提示器件和電源電路8。
而且，單片機(jī)IC4的P1.0～P1.7端與顯示器5相連接，其INT1端經(jīng)電阻R3和三極管Q1的基極和發(fā)射極再接聲響或光提示器件，其P3.7端經(jīng)電阻R2接三極管Q2的基極，其INT0端接觸發(fā)器IC3的Q端，單片機(jī)IC4的XTA1.2、XAT1.1之間串聯(lián)著晶振Y1，晶振Y1的兩端分別經(jīng)電容C2、C3后接地，其RST端經(jīng)電容C1接電源VCC并同時經(jīng)電阻R1接地，三極管Q2的集電極和發(fā)射極分別接單片機(jī)IC4的電源端VCC和可控硅CRT的觸發(fā)端，發(fā)射電路2的電容C5與變壓器T的原邊串聯(lián)后與可控硅CRT相并聯(lián)再與電阻R4串聯(lián)在電源VCC與地線之間，變壓器T的付邊與超聲波傳感器1相并聯(lián)后與電阻R5相串聯(lián)再與二極管D3、D2相并聯(lián)且經(jīng)電容C6接放大電路3的輸入端，放大電路3包括放大器A、二極管D1、電阻R6和電容C10，整形電路7包括觸發(fā)器IC3、電阻R7、R8和電容C4，電源電路7包括穩(wěn)壓器IC1、電容C7、C8、C9。
而且，超聲波傳感器安裝在浮筒內(nèi)并用導(dǎo)線與探魚儀相連接。
而且，聲響或光提示器件分別是蜂鳴器和發(fā)光二極管，顯示器5為液晶顯示器。
本實(shí)用新型利用超聲波回聲探測原理，超聲波傳感器在脈沖激勵信號的作用下發(fā)射一束脈沖超聲波，設(shè)其波束角為θ，當(dāng)魚群進(jìn)入超聲波的輻照區(qū)時(如圖1)會產(chǎn)生回波信號，再由超聲傳感器接收，由于河床是固定的其反射信號相對是固定不動的，而魚是游動的，所以其反射信號位置和幅度是變化的，由此通過與河床回波信號的對比分析可確定是否有魚進(jìn)入測區(qū)，進(jìn)而給出相應(yīng)的提示或報(bào)警信號。以幫助垂釣者尋找最佳釣點(diǎn)和監(jiān)測釣區(qū)的魚情，變被動釣魚為主動釣魚，從而提高垂釣的效率和垂釣的樂趣。


圖1是本實(shí)用新型工作狀況示意圖。
圖2是發(fā)射波與河床和魚反射波(t1為魚，t2為河床)示意圖。
圖3是探魚儀的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1、圖2，本實(shí)用新型所述的探魚儀具有單片機(jī)電路4、產(chǎn)生高壓脈沖信號的可控硅發(fā)射電路2、超聲波傳感器接收放大電路3、將回波信號整定成方波信號并輸入給單片機(jī)IC4中斷輸入端的整形電路7、顯示器5、聲響或光提示器件和電源電路8。
進(jìn)一步的技術(shù)方案可以是單片機(jī)IC4的P1.0～P1.7端與顯示器5相連接，其INT1端經(jīng)電阻R3和三極管Q1的基極和發(fā)射極再接聲響或光提示器件，其P3.7端經(jīng)電阻R2接三極管Q2的基極，其INT0端接觸發(fā)器IC3的Q端，單片機(jī)IC4的XTA1.2、XAT1.1之間串聯(lián)著晶振Y1，晶振Y1的兩端分別經(jīng)電容C2、C3后接地，其RST端經(jīng)電容C1接電源VCC并同時經(jīng)電阻R1接地，三極管Q2的集電極和發(fā)射極分別接單片機(jī)IC4的電源端VCC和可控硅CRT的觸發(fā)端，發(fā)射電路2的電容C5與變壓器T的原邊串聯(lián)后與可控硅CRT相并聯(lián)再與電阻R4串聯(lián)在電源VCC與地線之間，變壓器T的付邊與超聲波傳感器1相并聯(lián)后與電阻R5相串聯(lián)再與二極管D3、D2相并聯(lián)且經(jīng)電容C6接放大電路3的輸入端，放大電路3包括放大器A、二極管D1、電阻R6和電容C10，整形電路7包括觸發(fā)器IC3、電阻R7、R8和電容C4，電源電路7包括穩(wěn)壓器IC1、電容C7、C8、C9。
進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是超聲波傳感器安裝在浮筒內(nèi)并用導(dǎo)線與探魚儀相連接。
而且，聲響或光提示器件分別是蜂鳴器和發(fā)光二極管，顯示器5為液晶顯示器LCD。
所述觸發(fā)器IC3可選用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123，單片機(jī)IC4可選用ATM2051，穩(wěn)壓器IC1可選用7805三端穩(wěn)壓器。
為了便于本技術(shù)方案的實(shí)施，從本實(shí)用新型出發(fā)，根據(jù)不同的實(shí)施條件或市場需求，若要通過各種改動或變型找到與本實(shí)用新型權(quán)利要求等同的技術(shù)方案，申請人相信能在以下描述中獲得進(jìn)一步啟示(為了避免敘述時的累贅，按本領(lǐng)域的習(xí)慣，在以下描述中若只提到元器件編號，則該編號即等同于該元器件)。超聲波傳感器1的作用是將高壓脈沖電壓信號轉(zhuǎn)換成脈沖超聲波信號輸出，同時兼作接收器，接收來自河床和魚群的超聲波信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖電壓信號，供后面的電路放大和處理，為了保證有較大的聲波覆蓋區(qū)域，傳感器的頻率選在100KHz～1MHz左右，半功率角θ約為16°～80°。對應(yīng)1米水深時，覆蓋區(qū)域的直徑約為300mm～1200mm。實(shí)際有效覆蓋區(qū)域與接收靈敏度有關(guān)，往往比上述區(qū)域要大些。
超聲發(fā)射電路2的作用是產(chǎn)生高壓脈沖信號以激勵超聲波傳感器1，未觸發(fā)時可控硅CRT關(guān)斷、9V電源通過R4向電容C5充電、直至C5上的電壓等9V為止，當(dāng)觸發(fā)信號到來時，CRT導(dǎo)通，C5通過T的原邊和CRT放電，C5的電壓加到T的原邊，由T經(jīng)40倍變比升壓后，在付邊得到約300伏的高壓脈沖信號并加到超聲波傳感器1上，產(chǎn)生脈沖超聲波信號輸出。
接收放大電路3的作用是將回波信號放大到足夠大的幅度，由電壓鉗位保護(hù)電路和放大器組成、R5和D1、D2構(gòu)成鉗位保持電路，C6為交流耦合電容，A為放大器，可由通常運(yùn)算放大器IC2或晶體管放大器構(gòu)成，增益從200～2000倍可調(diào)(參見有關(guān)電子學(xué)教科書)用以放大回波信號。
單片機(jī)IC4及顯示報(bào)警電路6的作用是根據(jù)回波信號的特點(diǎn)，分析是否有魚進(jìn)入測量區(qū)域，從而給出顯示和報(bào)警提示信號，并顯示水深。該單元由單片機(jī)IC4回波整形電路7和LCD液晶顯示器5、蜂鳴器9等組成，整形電路7將回波信號整成一定寬度的方波信號，輸入給單片機(jī)中斷輸入端，作為中斷請求信號，每收到一個回波信號，將向單片機(jī)IC4提出一次中斷請求，并由單片機(jī)IC4記錄下對應(yīng)的回波時間即反射目標(biāo)的位置。單片機(jī)IC4的作用有以下幾個方面。一、控制協(xié)調(diào)整個裝置的工作。二、產(chǎn)生發(fā)射觸發(fā)脈沖信號。三、進(jìn)行回波聲時測量，從而確定目標(biāo)物的位置。四、根據(jù)目標(biāo)的回波特性，確定回波源是河床還是魚群。五、控制和驅(qū)動LCD顯示器，顯示水深和魚情，當(dāng)有魚出現(xiàn)在測區(qū)時顯示其水深位置并給出聲光報(bào)警提示信號。LCD顯示器5用于顯示水深和魚群位置。顯然，市場上有很多種顯示器可供選擇，但推薦采用1×16字符型LCD顯示器。
本探魚儀工作過程如下，由單片機(jī)I/O端口發(fā)一脈沖信號，觸發(fā)可控制硅CRT導(dǎo)通、產(chǎn)生脈沖電壓，驅(qū)動超聲波傳感器1，發(fā)射脈沖超聲波信號，超聲波信號由水面向下傳播，遇河床和魚群后產(chǎn)生反射波(如圖2)。再由超聲傳感器1接收，并經(jīng)放大電路3放大及整形。
單片機(jī)IC4在觸發(fā)產(chǎn)生超聲發(fā)射的同時打開內(nèi)部定時器(如8031的T0)進(jìn)行定時計(jì)數(shù)，當(dāng)回波信號到達(dá)時，由中斷處理程序記錄保存對應(yīng)的計(jì)數(shù)值N1，N2，……Ni，并計(jì)算出相應(yīng)的回波位置L1，L2，……Li(考慮有其它雜散物體反射時)。
其中Li=12cti=12·c·Nif]]>c 為聲速，f為計(jì)數(shù)時鐘頻率，均為定值。
由此，可確定相應(yīng)的Li值，由于河床是不動的，其它水下物體也是相對靜止，因此其反射波都是相對固定，單片機(jī)IC4采集下它們對應(yīng)的距離，保存和顯示對應(yīng)的位置，當(dāng)有魚進(jìn)入測區(qū)時，裝置可測出其位置并進(jìn)行顯示，同時由于魚是游動的，其位置會變化，在顯示器5將顯示出移動的目標(biāo)，由此可方便地判斷是否有魚，單片機(jī)IC4也可通過對反射目標(biāo)的比較、判斷是否有新的目標(biāo)出現(xiàn)或有移動目標(biāo)的出現(xiàn)，當(dāng)有魚進(jìn)入釣區(qū)，可給出相應(yīng)的顯示和聲報(bào)警提示信號，系統(tǒng)采用1節(jié)9V干電池供電，經(jīng)穩(wěn)壓后提供9V和5V工作電源。系統(tǒng)可采用低功耗單片機(jī)IC4和LCD顯示器耗電低，工作電流≤15mA，可適應(yīng)野外較長時間的工作需要。
權(quán)利要求1.一種便攜式超聲波探魚儀，其特征是具有單片機(jī)電路[4]、產(chǎn)生高壓脈沖信號的可控硅發(fā)射電路[2]、超聲波傳感器接收放大電路[3]、將回波信號整定成方波信號并輸入給單片機(jī)[IC4]中斷輸入端的整形電路[7]、顯示器[5]、聲響或光提示器件和電源電路[8]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探魚儀，其特征是單片機(jī)[IC4]的P1.0～P1.7端與顯示器[5]相連接，其INT1端經(jīng)電阻[R3]和三極管[Q1]的基極和發(fā)射極再接聲響或光提示器件，其P3.7端經(jīng)電阻[R2]接三極管[Q2]的基極，其INT0端接觸發(fā)器[IC3]的Q端，單片機(jī)[IC4]的XTA1.2、XAT1.1之間串聯(lián)著晶振[Y1]，晶振[Y1]的兩端分別經(jīng)電容[C2、C3]后接地，其RST端經(jīng)電容[C1]接電源[VCC]并同時經(jīng)電阻[R1]接地，三極管[Q2]的集電極和發(fā)射極分別接單片機(jī)[IC4]的電源端[VCC]和可控硅[CRT]的觸發(fā)端，發(fā)射電路[2]的電容[C5]與變壓器[T]的原邊串聯(lián)后與可控硅[CRT]相并聯(lián)再與電阻[R4]串聯(lián)在電源[VCC]與地線之間，變壓器[T]的付邊與超聲波傳感器[1]相并聯(lián)后與電阻[R5]相串聯(lián)再與二極管[D3、D2]相并聯(lián)且經(jīng)電容[C6]接放大電路[3]的輸入端，放大電路[3]包括放大器[A]、二極管[D1]、電阻[R6]和電容[C10]，整形電路[7]包括觸發(fā)器[IC3]、電阻[R7、R8]和電容[C4]，電源電路[7]包括穩(wěn)壓器[IC1]、電容[C7、C8、C9]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探魚儀，其特征是超聲波傳感器[1]安裝在浮筒內(nèi)并用導(dǎo)線與探魚儀相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探魚儀，其特征是聲響或光提示器件分別是蜂鳴器[9]和發(fā)光二極管，顯示器[5]為液晶顯示器。
專利摘要一種便攜式超聲波探魚儀，其特征是具有單片機(jī)電路[4]、產(chǎn)生高壓脈沖信號的可控硅發(fā)射電路[2]、超聲波傳感器接收放大電路[3]、將回波信號整定成方波信號并輸入給單片機(jī)[IC4]中斷輸入端的整形電路[7]、顯示器[5]、聲響或光提示器件和電源電路[8]。本探魚儀能幫助垂釣者尋找最佳釣點(diǎn)和監(jiān)測釣區(qū)的魚情，變被動釣魚為主動釣魚，從而提高垂釣的效率和垂釣的樂趣。
文檔編號A01K97/12GK2726305SQ200420017289

公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者馬志敏, 李婧, 劉愛東 申請人:武漢大學(xué)