Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Umbau des Tiefenmessers


von Fridolin O. (muebau)


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Hallo,
ich habe einen Tiefenmesser "NASA Stingray Echo Sounder" an Board.

Diese Dinger bestehen im Prinzip aus einem Geber und einem Hauptteil mit 
rotierendem Display.

Immer wenn der "Zeiger" des rotierenden Displays auf "12 Uhr" steht wird 
ein Impuls gegeben und wenn etwas "zurück" kommt blinkt die LED am 
"Zeiger".

Dieser sehr einfach Aufbau hat viele Jahre gut funktioniert und 
funktioniert noch immer.

Man kann scheinbar Geräte kaufen die das "Hauptteil" ersetzen und eine 
digitale Anzeige (Zahlen) haben. Der alte Geber bleibt im Schiff und 
muss nicht ausgebaut werden.

Ich möchte den Geber gerne per Mikrocontroller benutzen und auslesen.

Gibt es jemanden der sowas schon mal gemacht hat?

Theorie:
1. uC schickt per PWM ein Signal an den Geber (oder schwingt der ggf. 
selbst?).
2. Sobald das Signal raus ist und der Geber nicht mehr selbst schwingt
3. Timer starten
4. Jetzt wird per ADC auf das Echo gehorcht
5. Das lauteste Echo wird genommen und der Timer sagt wie lang es 
gedauert hat
6. Die Entfernung wird per CAN (NMEA2000) ausgegeben

Kann da jemand die richtige Richtung zeigen?

Tschuess
muebau

von Achim M. (minifloat)


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Fridolin O. schrieb:
> Dieser sehr einfach Aufbau hat viele Jahre gut funktioniert und
> funktioniert noch immer.

If it works, don't fix it.

Fridolin O. schrieb:
> Man kann scheinbar Geräte kaufen die das "Hauptteil" ersetzen und eine
> digitale Anzeige (Zahlen) haben.

Kannst du im Gerät die Signale der rotierenden LEDs vor den 
Schleifringen oder sonstwie Übertragung auf den rotierenden Teil 
abgreifen? Dann läuft das ganze nur auf eine Zeitmessung hinaus.
Vorteil: du musst dich nicht mit der Sendeimpulsformung und der 
Verarbeitung des empfangenen Signals herum schlagen.
mfg mf

von micha (Gast)


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Das Grundgerüst kannst Du dir bei jedem Arduino-Entfehrnungsmesser per 
Ultraschall anschauen. Das Problem ist eher die analoge Komponente,d.h. 
Ansteuerung und Auslesen des Schwingers. Die werden je nach Modell mit 
100-300V angesteuert (mittels Spule & Schwingkreis)

von Wolfgang (Gast)


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Fridolin O. schrieb:
> Man kann scheinbar Geräte kaufen die das "Hauptteil" ersetzen und eine
> digitale Anzeige (Zahlen) haben. Der alte Geber bleibt im Schiff und
> muss nicht ausgebaut werden.

Das Problem bei rein digitalen Anzeigen ist, dass du meist keine 
Information mehr über die Beschaffenheit des Untergrundes erhälst. 
Harter Fels sieht genauso aus, wie eine weiche Schlammschicht.

von Fridolin O. (muebau)


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Achim M. schrieb:
> Fridolin O. schrieb:
>> Dieser sehr einfach Aufbau hat viele Jahre gut funktioniert und
>> funktioniert noch immer.
>
> If it works, don't fix it.

naja es braucht NMEA2000 😉

>
> Fridolin O. schrieb:
>> Man kann scheinbar Geräte kaufen die das "Hauptteil" ersetzen und eine
>> digitale Anzeige (Zahlen) haben.
>
> Kannst du im Gerät die Signale der rotierenden LEDs vor den
> Schleifringen oder sonstwie Übertragung auf den rotierenden Teil
> abgreifen? Dann läuft das ganze nur auf eine Zeitmessung hinaus.
> Vorteil: du musst dich nicht mit der Sendeimpulsformung und der
> Verarbeitung des empfangenen Signals herum schlagen.
> mfg mf
Eine echt interessante Idee 😂
Leider sind die Dinger nicht so wunderschön und machen Krach. Die haben 
lediglich nostalgischen Charme und man soll mit geübtem Auge wohl die 
Bodenbeschaffenheit "lesen" können. Das ist aber eher etwas für alte 
Hasen.

muebau

von Fridolin O. (muebau)


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Wolfgang schrieb:
> Fridolin O. schrieb:
>> Man kann scheinbar Geräte kaufen die das "Hauptteil" ersetzen und eine
>> digitale Anzeige (Zahlen) haben. Der alte Geber bleibt im Schiff und
>> muss nicht ausgebaut werden.
>
> Das Problem bei rein digitalen Anzeigen ist, dass du meist keine
> Information mehr über die Beschaffenheit des Untergrundes erhälst.
> Harter Fels sieht genauso aus, wie eine weiche Schlammschicht.

Ja das wurde mir auch schon gesagt (siehe oben).

von Fridolin O. (muebau)


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micha schrieb:
> Das Grundgerüst kannst Du dir bei jedem Arduino-Entfehrnungsmesser per
> Ultraschall anschauen. Das Problem ist eher die analoge Komponente,d.h.
> Ansteuerung und Auslesen des Schwingers. Die werden je nach Modell mit
> 100-300V angesteuert (mittels Spule & Schwingkreis)

Uii das war mir nicht klar. Wie erzeugen die "Digitalen" das denn dann. 
Dafür muss es dann doch eine Lösung mit einer bluepill und ein wenig 
Hühnerfutter geben.

von Fridolin O. (muebau)


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Fridolin O. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Fridolin O. schrieb:
>>> Man kann scheinbar Geräte kaufen die das "Hauptteil" ersetzen und eine
>>> digitale Anzeige (Zahlen) haben. Der alte Geber bleibt im Schiff und
>>> muss nicht ausgebaut werden.
>>
>> Das Problem bei rein digitalen Anzeigen ist, dass du meist keine
>> Information mehr über die Beschaffenheit des Untergrundes erhälst.
>> Harter Fels sieht genauso aus, wie eine weiche Schlammschicht.
>
> Ja das wurde mir auch schon gesagt (siehe oben).

Aber das mit der Schlammschicht sollte doch theoretisch aus per Software 
"gesehen" werden können. Ob es da dann etwas im NMEA2000 Protokoll gibt 
muss ich mal nachlesen.

von Achim M. (minifloat)


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PS. Die analoge Anzeige würde ich trotzdem drin lassen, weil der bei der 
Mikrocontroller-Zeitmessung nur die geringste, (mit zweitem Display die 
größte/zweitkleinste/... Tiefenmessung) angezeigt wird.
Also sozusagen als Zusatzgerät.

Grund ist, dass a) Mehrfachechos deutlich sichtbar sind und b) erfahrene 
Benutzer am Leuchtmuster sogar grob die Form oder Art der 
schallreflektierenden Fläche beurteilen können.

von Fridolin O. (muebau)


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Achim M. schrieb:
> PS. Die analoge Anzeige würde ich trotzdem drin lassen, weil der bei der
> Mikrocontroller-Zeitmessung nur die geringste, (mit zweitem Display die
> größte/zweitkleinste/... Tiefenmessung) angezeigt wird.
> Also sozusagen als Zusatzgerät.
>
> Grund ist, dass a) Mehrfachechos deutlich sichtbar sind und b) erfahrene
> Benutzer am Leuchtmuster sogar grob die Form oder Art der
> schallreflektierenden Fläche beurteilen können.

Also das mit der Bodenbeschaffenheit scheint ja wirklich ein Ding zu 
sein.

Die Meisten haben heutzutage aber nur noch eine Anzeige der Meter und 
gut. Damit sollte es also vermutlich für den Anfang reichen. Sollte es 
ein Problem werden könnte man ja kurz umstecken und das analoge Display 
verwenden.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Die Schwinger funktionieren nur gut auf ihrer Arbeitsfrequenz, die ab 
und zu mal auf dem Geber im Rumpf steht. Ansonsten sollte man mit dem 
originalen Instrument diese Frequenz ausmessen.
Im Prinzip kannst du aber den grössten Teil der Elektronik 
weiterverwenden, du musst lediglich die LED mit Controller auslesen und 
den Indeximpuls vom Motor  durch einen Puls vom MC ersetzen. Selbst ein 
Retrofit im originalen Gehäuse ist ja denkbar.
Vllt. habe ich noch so einen Nasa Stingray hier und kann mal reingucken.

: Bearbeitet durch User
von Fridolin O. (muebau)


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Die Idee mit dem Retrofit ist ja wirklich ganz lustig. Ich könnte sicher 
eines dieser alten Dinger im Hafen bekommen. Die Leute werfen die ja 
heutzutage nur noch raus.
Leider war da echt viel "analoges" Zeug drin. Meine Idee war eben auch 
mit moderner Signaltechnik (vor allem Mathe im uC) etwas besser zu 
messen als es damals möglich war.

von Fridolin O. (muebau)


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Nebenbei sieht das NMEA2000 Protokoll keine Bodenbeschaffenheit vor. Da 
gibt es nur Nachrichten in denen man so was als proprietäre Information 
verschicken kann.

von Fridolin O. (muebau)


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Matthias S. schrieb:
> Vllt. habe ich noch so einen Nasa Stingray hier und kann mal reingucken.

Das wäre super. Ich habe gerade gesehen das die auf Ebay doch noch ~50+ 
Euro kosten. Damit ist eine Zweitbeschaffung erst mal raus. Da würde ich 
ggf. im Frühling im Hafen herumfragen.

Nebenbei sei der Echosounder wohl ein 150kHz laut Beschreibung vom 
Handbuch.

von Fridolin O. (muebau)


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Die Idee mag verrückt sein aber:

Wenn ich mir die "Fischfinder" welche man kaufen kann so ansehe dann 
sieht das meinem SDR schon recht ähnlich.

Was wäre wenn ich einfach eine Art starker "Sendestufe" an einen 
Mikrocontroller baue (evtl. dann bei 200V+). Was von dort zurück kommt 
kann man dann ja erst mal per Oszilloskop ansehen. Möglicherweise reicht 
da mein DS1054.

Dazu kann man dann mit einem RTLSDR (im Baseband) per Wasserfalldiagramm 
nach gucken was da so zurück kommt.

Vom analogen Teil habe ich nur begrenzt Ahnung aber wenn das erst mal 
digital ist kann man das in OpenCPN darstellen. ggf. ist das dann 
einfach ein OpenSource Echolot fuer OpenCPN mit SDR.

von Achim M. (minifloat)


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Fridolin O. schrieb:
> könnte man ja kurz umstecken

Ich würde ein Gehäuse oben dran setzen, wo dann MCU und Anzeige drin 
sitzen.
Analog oder Digital würde ich umschaltbar machen. Bei digital wird der 
Motor eben ausgeschaltet. Umstecken klingt mir zu kompliziert. 
Darüberhinaus sind offen herumfliegende Stecker und maritime Umgebung 
irgendwie eine schlechte Kombination.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fridolin O. schrieb:
> Wenn ich mir die "Fischfinder" welche man kaufen kann so ansehe dann
> sieht das meinem SDR schon recht ähnlich.

Fischfinder ist allerdings nochmal was anderes als der einfache 
Tiefenmesser, denn da arbeitet schon ein Mehrfachsensor, genau wie beim 
Forwardscan oder ähnlichen modernen Spielereien.
Du müsstest also dafür auch einen anderen Sensor montieren. Die 
Bodenbeschaffenheit sollte allerdings zumindest in der Echostärke des 
Ping noch enthalten sein, und dann kann man mit einem kleinen 
Grafikdisplay schon was plotten können.
Ich hole morgen mal das Echolot aus dem Schuppen. Da sind zwei drin, 
einer mit weissem und einer mit schwarzem Gehäuse. Gehen tun die beide 
noch, ich glaube, das einer von Nasa dabei ist. Ich mach mal Fotos, 
wenns passt.

Fridolin O. schrieb:
> Vom analogen Teil habe ich nur begrenzt Ahnung

Wie gesagt, der Löwenanteil der Elektronik, angepasst auf den 
Transducer, ist ja schon vorhanden. Man benötigt ein minimales Interface 
zwischen Echolot und MC und evtl. einen aktiven Gleichrichter fürs Echo.
Der Motor läuft i.A. geregelt mit einer einfachen Schaltung wie in 
Cassettenrecordern, nur meist mit 2 Geschwindigkeiten für verschiedene 
Bereiche. Wenn die LED bei 12 Uhr vorbeikommt, generiert eine Tachospule 
einen Indexpuls und startet den Ultraschall-Burst.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)



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So , ich habe mal im Schuppen gekramt und dabei 2 Echolote nach dem 
Rotorprinzip gefunden, leider kein einziger von Nasa, aber trotzdem 
beide aus England :-P
Der Seafarer ist ein ganz alter, an dem man das Prinzip gut sehen kann. 
Unten ist die Indexspule, die den Startpuls erzeugt und den 150kHz Burst 
triggert.

Dieser Motor benutzt zur Regelung einen Tachogenerator, dessen 
Aufnehmerspule da links zu sehen ist. Details vom Schleifer sind im 
nächsten Bild.

Der Echopilot ist recht kompakt, den habe ich aber nicht bis auf die 
Printseite abgebaut.

von Fridolin O. (muebau)


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Matthias S. schrieb:
> So , ich habe mal im Schuppen gekramt und dabei 2 Echolote nach dem
> Rotorprinzip gefunden, leider kein einziger von Nasa, aber trotzdem
> beide aus England :-P

Wow vielen Dank dafür.

Matthias S. schrieb:
> Der Seafarer ist ein ganz alter, an dem man das Prinzip gut sehen kann.
> Unten ist die Indexspule, die den Startpuls erzeugt und den 150kHz Burst
> triggert.

Ja da komme ich an die Grenzen meines Wissens. Der Begriff Indexspule 
sagt mir z.B. nichts. Gibt es da gute Stellen wo ich mir diese 
Grundlagen an lesen kann? Ich werde da gleich mal im Forum und in den 
Artikeln suchen. Mit etwas Glück bin ich danach voll im Bilde :-)

Matthias S. schrieb:
> Dieser Motor benutzt zur Regelung einen Tachogenerator, dessen
> Aufnehmerspule da links zu sehen ist. Details vom Schleifer sind im
> nächsten Bild.

Auch den Tachogenerator werde ich mir durchlesen müssen.

Matthias S. schrieb:
> Der Echopilot ist recht kompakt, den habe ich aber nicht bis auf die
> Printseite abgebaut.

Nun der wird vermutlich technisch auf der gleichen Grundlage basieren. 
Die kommen ja alle grob aus der gleichen Zeit.

Meine Hoffnung fertige Chips für einen "Erzeuger" (=> Indexspule) und 
einen Chip für den relevanten Teil des Tachogenerators (oder regelt der 
nur den Motor?) zu finden sind ja noch immer groß.

Damit könnte ich dann erst mal "sicher" (sowohl sauber als auch 
gefahrlos) einen 150kHz Impuls erzeugen und den dann ggf. durch einen 
Chip oder selbst im uC interpretieren.

von Fridolin O. (muebau)


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Fridolin O. schrieb:
> Auch den Tachogenerator werde ich mir durchlesen müssen.

Das war denkbar einfach. Jetzt ist mir klar wie Tachos funktionieren 
oder eher funktioniert haben. Das war Jahrzehnte vor meiner Zeit und ist 
doch so auf der Hand liegend.

Matthias S. schrieb:
> Unten ist die Indexspule, die den Startpuls erzeugt und den 150kHz Burst
> triggert.

Leider finde ich nichts zu "Indexspule" (Forum/Artikel/Google). Gibt es 
da einen anderen Begriff oder den Namen eines Prinzips?
Mein Verdacht war jetzt sowas wie ein Schwinkreis. Die Details sind mir 
da aber schleierhaft.

Laut Google gibt es lediglich ein Patent aus dem Bahnbereich.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Fridolin O. schrieb:
> Ja da komme ich an die Grenzen meines Wissens. Der Begriff Indexspule
> sagt mir z.B. nichts. Gibt es da gute Stellen wo ich mir diese
> Grundlagen an lesen kann? Ich werde da gleich mal im Forum und in den
> Artikeln suchen. Mit etwas Glück bin ich danach voll im Bilde :-)

Ich wüsste jetzt keine Quelle, aber die Index-Spule wird vermutlich 
einen Spannungsimpuls erzeugen, sobald ein Magnet vorbeibewegt wird.
Dieser Impuls löst dann den Sendeimpuls für den "Geber" aus.

Der Tachogenerator sorgt dafür, dass der Motor dauerhaft mit einer 
konstanten Geschwindigkeit dreht, weil sonst das Messergebnis / die 
Anzeige nicht mit der Realität übereinstimmen würde bzw. in Abhängigkeit 
der Drehzahl variieren würde.

Fridolin O. schrieb:
> Meine Hoffnung fertige Chips für einen "Erzeuger" (=> Indexspule) und
> einen Chip für den relevanten Teil des Tachogenerators (oder regelt der
> nur den Motor?) zu finden sind ja noch immer groß.
Der wird nur den Motor regeln.


> Damit könnte ich dann erst mal "sicher" (sowohl sauber als auch
> gefahrlos) einen 150kHz Impuls erzeugen und den dann ggf. durch einen
> Chip oder selbst im uC interpretieren.

Je nach Bauart des Schwingers (dein "Geber") liegt dessen 
Ansteuerspannung im Bereich von kV (Piezo).
Dann musst du noch das Rauschen rausfiltern.

Einfacher dürfte es sein, bei deinem "Hauptteil" die Impulse für Start 
und Echoempfang abzugreifen.

von Fridolin O. (muebau)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Ich wüsste jetzt keine Quelle, aber die Index-Spule wird vermutlich
> einen Spannungsimpuls erzeugen, sobald ein Magnet vorbeibewegt wird.
> Dieser Impuls löst dann den Sendeimpuls für den "Geber" aus.

Ah ok ich hatte das komplett anders verstanden. Jetzt verstehe ich. Das 
ist bei einem uC einem Hallsensor ähnlich nur das hier direkt etwas 
ausgelöst wird.

STK500-Besitzer schrieb:
> Je nach Bauart des Schwingers (dein "Geber") liegt dessen
> Ansteuerspannung im Bereich von kV (Piezo).
> Dann musst du noch das Rauschen rausfiltern.

ja vermutlich

STK500-Besitzer schrieb:
> Einfacher dürfte es sein, bei deinem "Hauptteil" die Impulse für Start
> und Echoempfang abzugreifen.

also doch zurück auf Anfang. Dann muss ich also erst mal das Teil von 
Board holen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Indexspule ist auch nur salopp ausgedrückt. Am unteren Rand der Platine 
ist eine Schraube, auf der eine Spule aufgewickelt ist. Genau wie STK500 
Besitzer sagt, streicht ein Magnet vorbei, den man im unteren Teil des 
Rotors sieht und erzeugt in der Spule einen kurzen Spannungspuls. Ein 
Schaltverstärker startet damit den 150kHz Generator für ein paar 
Wellenzüge. Diesen Puls kann man einfach mit einem MC erzeugen. Das 
Prinzip ist das gleiche wie bei den elektronischen Zündungen für 
Chinaroller.

Im einfachsten Fall klemmt man den Motor ab und zapft mit dem MC die LED 
auf dem Zeiger an. Die Zeit zwischen Triggerpuls und Aufleuchten der LED 
ist proportional zur Tiefe.
Dabei muss man den Triggerpuls selber ausmaskieren.

NMEA2000 ist nochmal ein ganz anderes Gebiet. Eigentlich ist das ja 
alles geheim und nur den Mitgliedern des NMEA2000 Konsortiums zugänglich 
- und es spielt immer noch nicht jeder Hersteller mit jedem anderen 
zusammen. Man benötigt in jedem Fall ein Multifunktionsdisplay zum 
Testen.

: Bearbeitet durch User
von STK500-Besitzer (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> NMEA2000 ist nochmal ein ganz anderes Gebiet. Eigentlich ist das ja
> alles geheim und nur den Mitgliedern des NMEA2000 Konsortiums zugänglich
> - und es spielt immer noch nicht jeder Hersteller mit jedem anderen
> zusammen. Man benötigt in jedem Fall ein Multifunktionsdisplay zum
> Testen.

Nö, nicht ganz. Sonst wären im Wikipedia keine Details zu finden.
Es geht um die Zertifizierung der Geräte, die einen gewissen 
Mindeststandard erfüllen müssen.
Wenn Fridolin nur für sich bastelt, kann er da machen, was er will (und 
für ein "paar" Euro den Standard auch alsNichtmitglied kaufen).

von Fridolin O. (muebau)


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Matthias S. schrieb:
> Indexspule ist auch nur salopp ausgedrückt. Am unteren Rand der Platine
> ist eine Schraube, auf der eine Spule aufgewickelt ist. Genau wie STK500
> Besitzer sagt, streicht ein Magnet vorbei, den man im unteren Teil des
> Rotors sieht und erzeugt in der Spule einen kurzen Spannungspuls. Ein
> Schaltverstärker startet damit den 150kHz Generator für ein paar
> Wellenzüge. Diesen Puls kann man einfach mit einem MC erzeugen. Das
> Prinzip ist das gleiche wie bei den elektronischen Zündungen für
> Chinaroller.

Naja jetzt stellt sich noch dir Frage was fuer eine Schaltung ich da 
dran machen muss um kV zu erzeugen. 150 kHz sind ja mit PWM trivial.
Ist das dann ein dicker Transistor und eine Ladungspumpe von 12V => kV?

Matthias S. schrieb:
> NMEA2000 ist nochmal ein ganz anderes Gebiet. Eigentlich ist das ja
> alles geheim und nur den Mitgliedern des NMEA2000 Konsortiums zugänglich
> - und es spielt immer noch nicht jeder Hersteller mit jedem anderen
> zusammen.

Ach an der Front betreue ich gerade eine Bachelorarbeit. Das ist mit 
einer Arduino Lib, NodeMCU und "Arduino CAN Board (blue)" trivial.

https://github.com/ttlappalainen/NMEA2000_esp32

Die gängigen "sentences" sind bekannt.

Matthias S. schrieb:

> Man benötigt in jedem Fall ein Multifunktionsdisplay zum
> Testen.

OpenCPN oder schlicht ein alter Kartenplotter (Garmin GPSMAP 4xx) sind 
da ausreichend. Auf dem Markt ist fast alles mit NMEA2000 zu bekommen 
und spricht mit fast Allem. Es gibt diverse Sensoren als DYI und auch 
viele Displays. Selbst Android Apps gibt es in fertig zum Kauf die dann 
NMEA per TCP Socket bekommen.

STK500-Besitzer schrieb:
> (und für ein "paar" Euro den Standard auch alsNichtmitglied kaufen).

Ach guck an sogar das ist möglich. Ein guter Hinweis für die 
Bachelorarbeit Schreiberin.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Fridolin O. schrieb:
> Ist das dann ein dicker Transistor und eine Ladungspumpe von 12V => kV?

Ein Trafo, der auf die Frequenz angepasst ist und die entsprechende 
Anstereuerungsschaltung.

von STK500-Besitzer (Gast)


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von Fridolin O. (muebau)


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von Fridolin O. (muebau)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Fridolin O. schrieb:
>> Ist das dann ein dicker Transistor und eine Ladungspumpe von 12V => kV?
>
> Ein Trafo, der auf die Frequenz angepasst ist und die entsprechende
> Anstereuerungsschaltung.

Ja das erscheint sinnvoll

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fridolin O. schrieb:
> Naja jetzt stellt sich noch dir Frage was fuer eine Schaltung ich da
> dran machen muss um kV zu erzeugen. 150 kHz sind ja mit PWM trivial.
> Ist das dann ein dicker Transistor und eine Ladungspumpe von 12V => kV?

Du siehst ja oben die komplette Elektronik des Seafarer 4. Ich 
jedenfalls sehe da nichts mit kV, sondern eine etwas dickere Stufe mit 
T10 unten links und dem Trafo daneben, der wie eine Spule aussieht. Beim 
Echopilot sinds vermutlich die beiden Transistoren rechts mitte.
Ich habe es jetzt nicht gemacht und Bildschirmfotos von meinem alten 
Oszi sind nicht die Bringe, aber ich kann am Transducer Output nochmal 
messen.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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So, ich habe nochmal etwas gemessen am Transducer Anschluss. Da liegen 
15 Wellenzüge des 150kHz Signals an mit einer Amplitude von 120Vss, die 
auch bei Belastung durch den Transducer nicht flacher werden.
Wenn man sich nochmal die Platine des Seafarer oben anguckt: TR10 ist 
der getorte Oszillator und links neben der Buchse ist TR11 mit dem Trafo 
als Endstufe. Dabei transformiert der Trafo etwa um den Faktor 20-30 
hoch, an seinem oberen Ende steht also der Transducerimpuls. Der Trafo 
ist dabei eine klassische abgestimmte Spule mit Seidenlackdraht.

Gut, wenn das mit NMEA2000 so einfach ist. Ich habe hier eher 
Kundengeräte verkabelt und mich mit dem CAN Bus, der es m.W. ja ist, 
nicht näher beschäftigt. Aber schon, wenn man z.B. einen Batteriemonitor 
sucht, der mit bspw. dem Vulcan 7 Display spielt, stösst man auf 
Probleme von wegen 'Supported Devices', Listen gibts nicht o.ä.

Was mich bei dem Standard wirklich ärgert, ist, das es anscheinend keine 
robusten Standardverbinder für die Deckmontage gibt. Ich musst bisher da 
mit M12 (SAL-12) immer extra was bauen.

: Bearbeitet durch User
von STK500-Besitzer (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> So, ich habe nochmal etwas gemessen am Transducer Anschluss. Da liegen
> 15 Wellenzüge des 150kHz Signals an mit einer Amplitude von 120Vss, die
> auch bei Belastung durch den Transducer nicht flacher werden.
> Wenn man sich nochmal die Platine des Seafarer oben anguckt: TR10 ist
> der getorte Oszillator und links neben der Buchse ist TR11 mit dem Trafo
> als Endstufe. Dabei transformiert der Trafo etwa um den Faktor 20-30
> hoch, an seinem oberen Ende steht also der Transducerimpuls. Der Trafo
> ist dabei eine klassische abgestimmte Spule mit Seidenlackdraht.

Wie arbeitet der Transducer?
Vielleicht habe ich mich auch vertan.
Piezo braucht mMn nach eine höhrere Spannung, um Leistung zu bringen.
Es gab aber auch noch andere Schwinger (elektromechanisch).

von Walter T. (nicolas)


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Fridolin O. schrieb:
> Das wäre super. Ich habe gerade gesehen das die auf Ebay doch noch ~50+
> Euro kosten. Damit ist eine Zweitbeschaffung erst mal raus.

Bei der Aussage frage ich mich allerdings, welcher Aufwand und welcher 
Anspruch an die Zuverlässigkeit hier letztendlich geplant sind. Bei fast 
allen größeren Projekten, die ich bislang gemacht habe, wäre ich sehr, 
sehr glücklich gewesen, für nur 50 Euro ein "Trockenmodell" zu haben.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Walter T. schrieb:
> Bei der Aussage frage ich mich allerdings, welcher Aufwand und welcher
> Anspruch an die Zuverlässigkeit hier letztendlich geplant sind. Bei fast
> allen größeren Projekten, die ich bislang gemacht habe, wäre ich sehr,
> sehr glücklich gewesen, für nur 50 Euro ein "Trockenmodell" zu haben.

Fridolin hat eine Bachelorantin oben erwähnt, also dürfte es sich um ein 
Studienprojekt handeln - bei einer Bachelor-Arbeit an einer Hochschule 
ist nicht unbedingt immer ein großer Geldtopf vorhanden.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Wie arbeitet der Transducer?

Piezo ist schon richtig. Der alte, den ich hier habe, hat sogar noch 
handschriftlich die Resonanzfrequenz notiert mit 148kHz.
Wenn das für einen guten Zweck ist, kann ich da auch gerne mal was 
verschenken. Allerdings muss man sichs im Westen von Berlin selber 
abholen.

: Bearbeitet durch User
von STK500-Besitzer (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> STK500-Besitzer schrieb:
>> Wie arbeitet der Transducer?
>
> Piezo ist schon richtig. Der alte, den ich hier habe, hat sogar noch
> handschriftlich die Resonanzfrequenz notiert mit 148kHz.
> Wenn das für einen guten Zweck ist, kann ich da auch gerne mal was
> verschenken. Allerdings muss man sichs im Westen von Berlin selber
> abholen.

Meine letzte Tätigkeit in dem Bereich ist 10 Jahre her.
Piezos hatten wir in verschiedenen Dicken, die einen dann auch gerne mal 
"geschubst" haben, wenn sie "angespannt" waren. Das fühlte sich wie 
diverse kV an.

von Fridolin O. (muebau)


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Matthias S. schrieb:
> So, ich habe nochmal etwas gemessen am Transducer Anschluss. Da liegen
> 15 Wellenzüge des 150kHz Signals an mit einer Amplitude von 120Vss, die
> auch bei Belastung durch den Transducer nicht flacher werden.
> Wenn man sich nochmal die Platine des Seafarer oben anguckt: TR10 ist
> der getorte Oszillator und links neben der Buchse ist TR11 mit dem Trafo
> als Endstufe. Dabei transformiert der Trafo etwa um den Faktor 20-30
> hoch, an seinem oberen Ende steht also der Transducerimpuls. Der Trafo
> ist dabei eine klassische abgestimmte Spule mit Seidenlackdraht.
>

Vielen Dank fürs Messen.

Naja das klingt ja als wenn ich das relativ einfach selbst erzeugen 
kann. Einen entsprechenden Trafo (20-30x) sollte ich doch finden können. 
Wenn du "abgestimmt" sagst muss ich da etwas Besonderes beachten?

> Gut, wenn das mit NMEA2000 so einfach ist. Ich habe hier eher
> Kundengeräte verkabelt und mich mit dem CAN Bus, der es m.W. ja ist,

Jawohl ist CAN

> nicht näher beschäftigt. Aber schon, wenn man z.B. einen Batteriemonitor
> sucht, der mit bspw. dem Vulcan 7 Display spielt, stösst man auf
> Probleme von wegen 'Supported Devices', Listen gibts nicht o.ä.
>

Nunja ich beziehe mich eher auf das Umfeld rund um OpenCPN. Da ist man 
ja nicht auf "Supported" angewiesen. Wenn ein Windmesser als Beispiel 
Nachrichten zur Windgeschwindigkeit gibt dann nehme ich mir davon was 
ich brauche. Selbiges gilt dann für einen Batteriemonitor. Ob der dann 
noch Zusatzinformationen liefert kann ich nicht sagen.

Es gibt da mittlerweile schon viel Gutes.
Beispiele:
Windsensor:
https://gitlab.com/norbertwalter67/Windsensor_WiFi_1000

AIS:
https://github.com/peterantypas/ais_transponder

> Was mich bei dem Standard wirklich ärgert, ist, das es anscheinend keine
> robusten Standardverbinder für die Deckmontage gibt. Ich musst bisher da
> mit M12 (SAL-12) immer extra was bauen.

Was meinst du da konkret? Ich fand diese Stecker bis jetzt immer relativ 
stabil oder meinst du den Formfaktor welcher keine "schnelle" Montage 
zulässt?

von Fridolin O. (muebau)


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Walter T. schrieb:
> Fridolin O. schrieb:
>> Das wäre super. Ich habe gerade gesehen das die auf Ebay doch noch ~50+
>> Euro kosten. Damit ist eine Zweitbeschaffung erst mal raus.
>
> Bei der Aussage frage ich mich allerdings, welcher Aufwand und welcher
> Anspruch an die Zuverlässigkeit hier letztendlich geplant sind. Bei fast
> allen größeren Projekten, die ich bislang gemacht habe, wäre ich sehr,
> sehr glücklich gewesen, für nur 50 Euro ein "Trockenmodell" zu haben.

Nun es gibt ja immer noch die Möglichkeit den Transducer durch Einen mit 
NMEA0183/NMEA2000 zu ersetzen. Da habe ich nur erheblichen Aufwand beim 
Entfernen des Alten und Einbau des Neuen. Bei einem alten Schiff fallen 
bei solchen Arbeiten immer neue Probleme auf.

Wenn ich eine einfache Tiefenmessung mit der Althardware realisieren 
kann reicht das vermutlich völlig aus. Der Althardware traue ich aktuell 
auch keine exakte Messung zu. Ich habe keine Referenz und habe bei den 
letzten Messungen "erstaunliche" (es ware erheblich Tiefen als zu 
erwarten war) Werte gesehen. Die Werte können durchaus richtig gewesen 
sein aber es ist schwierig nachprüfbar.

von Fridolin O. (muebau)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Fridolin hat eine Bachelorantin oben erwähnt, also dürfte es sich um ein
> Studienprojekt handeln - bei einer Bachelor-Arbeit an einer Hochschule
> ist nicht unbedingt immer ein großer Geldtopf vorhanden.

Nun die Bachelorarbeit wird von mir nur betreut. Dort baut eine 
Studentin ein NMEA2000 System mit dem sie danach 
Reichweitenabschätzungen (mit Wind, Strömung, etc.) machen will.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fridolin O. schrieb:
> Was meinst du da konkret?

Es gibt z.B. keine Steckdosen für Decksmontage. Viele Segler haben am 
Mast den Windmesser und wollen ihn beim Legen des Mastes abstecken 
können. Da muss man wieder mit Verbindern was basteln, die nicht 
steckerkompatibel zum Standard sind.

Fridolin O. schrieb:
> Wenn du "abgestimmt" sagst muss ich da etwas Besonderes beachten?

Der ist halt auf Resonanz bei 150kHz, um eine schöne Überhöhung zu 
bekommen. Schwingkreis eben.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Von Heathkit gab es auch so ein Echolot/Fischfinder
https://picclick.com/Heathkit-MI-1031-Boat-Deluxe-Depth-Sounder-Flasher-273933550375.html
https://laurelleaffarm.com/item-pages/heathkit-fish-finder.htm
https://books.google.de/books/content?id=yb5xJr-Z2AQC&hl=de&pg=PA97&img=1&zoom=3&sig=ACfU3U0V3ldsshkiPjDleIETHJABeqRQkw&w=1280
ich nehme an, das "Display" funktioniert ähnlich.
Eventuell findet sich das Manual irgendwo im Web, ein Bausatzhersteller 
veröffentlicht eher genaue Schaltpläne.
https://picclick.co.uk/HEATHKIT-Model-MI-19-Depth-Sounder-Assembly-Manual-Good-133432968705.html#&gid=1&pid=1
hier keine LED sondern eine "Neon-Lamp", also Glimmlampe, die braucht 
üblicherweise um die 90V

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Eventuell findet sich das Manual irgendwo im Web, ein Bausatzhersteller
> veröffentlicht eher genaue Schaltpläne.

Heathkit verkauft bis heute die originalen Manuals/Baumappen:
https://shop.heathkit.com/page/vintage-replacement-manuals

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Hier die Mechanik aus dem picclick-Handbuchauszug. Der "12-Uhr-Impuls" 
wird mit einem Permanentmagneten und einer "pick-up-coil" erzeugt.

: Bearbeitet durch User
von Fridolin O. (muebau)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Von Heathkit gab es auch so ein Echolot/Fischfinder
> 
https://picclick.com/Heathkit-MI-1031-Boat-Deluxe-Depth-Sounder-Flasher-273933550375.html
> https://laurelleaffarm.com/item-pages/heathkit-fish-finder.htm
> 
https://books.google.de/books/content?id=yb5xJr-Z2AQC&hl=de&pg=PA97&img=1&zoom=3&sig=ACfU3U0V3ldsshkiPjDleIETHJABeqRQkw&w=1280
> ich nehme an, das "Display" funktioniert ähnlich.
> Eventuell findet sich das Manual irgendwo im Web, ein Bausatzhersteller
> veröffentlicht eher genaue Schaltpläne.
> 
https://picclick.co.uk/HEATHKIT-Model-MI-19-Depth-Sounder-Assembly-Manual-Good-133432968705.html#&gid=1&pid=1
> hier keine LED sondern eine "Neon-Lamp", also Glimmlampe, die braucht
> üblicherweise um die 90V

Oh da sind auch Fotos eines Schaltplans bei. Das ist ja ein super Start.

Matthias S. schrieb:
> Heathkit verkauft bis heute die originalen Manuals/Baumappen:
> https://shop.heathkit.com/page/vintage-replacement-manuals

Na das ist mal ein Support. Bei Garmin sagte man mir das 8 Jahre eine 
Ewigkeit seien und man das Zitat: "selbstverständlich nicht alles noch 
unterstützen kann".
Meine Frage ob ich dann also im Schnitt alle 10 Jahre das Schiff 
grundlegend umbauen müsste um die Grundlegende Kompatibilität zu 
gewährleisten konnte/wollte man nicht beantworten. Die Frage war 
natürlich auch überspitzt gestellt. :-)

Matthias S. schrieb:
> Der ist halt auf Resonanz bei 150kHz, um eine schöne Überhöhung zu
> bekommen. Schwingkreis eben.

Das ist ja machbar :-)

von Fridolin O. (muebau)


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Matthias S. schrieb:
> Es gibt z.B. keine Steckdosen für Decksmontage. Viele Segler haben am
> Mast den Windmesser und wollen ihn beim Legen des Mastes abstecken
> können. Da muss man wieder mit Verbindern was basteln, die nicht
> steckerkompatibel zum Standard sind.

Ja das stimmt. Das hat mich auch seeehr erstaunt. Es scheint wirklich 
üblich zu sein alles "am Stück" zu bauen. Keinerlei Idee von Modularität 
oder Standard.

Was ich allerdings gefunden habe sind solche Stecker (siehe Anhang). 
Diese führen 3-8 V (12V Bordspannung). Später ist dann die Sicherung 
gefallen. Also vermutlich ist da was faul.

Dennoch man findet keine Schaltpläne oder Pinbelegung und wirklich alles 
ist gebastelt. Das sei aber normal meinen die "Anderen" im Hafen. :-)

Achso: einer der Pinne ist etwas dicker. Der Stecker passt nur in einer 
Richtung.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Man könnte den Strom der Glimmlampe mit dem AD-Wandler auswerten, dann 
kämen auch Echos aus verschiedenen Tiefen durch. Eine Glimmlampe hat 
eine ähnliche Spannungsbegrenzung wie Zenerdioden, deshalb ist 
vielleicht die Stromauswertung zweckmäßiger. Jedenfalls kann man beide 
Signale nicht direkt am Mikrocontroller auswerten, sondern muss sie 
anpassen.

von Fridolin O. (muebau)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Eine Glimmlampe hat
> eine ähnliche Spannungsbegrenzung wie Zenerdioden, deshalb ist
> vielleicht die Stromauswertung zweckmäßiger

Zumindest der Tiefenmesser von NASA hat LEDs. Das entfällt dort also.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fridolin O. schrieb:
> Zumindest der Tiefenmesser von NASA hat LEDs. Das entfällt dort also.

Das ist auch bei meinem Seafarer und dem Echopilot mit LED. Glimmlampe 
war damals wahrscheinlich für die trägheitslose Anzeige nötig, aber das 
ist ja mit LED vorbei.

Fridolin O. schrieb:
> Was ich allerdings gefunden habe sind solche Stecker

Ja, die kenne ich natürlich, die rosten schön, werden grün und am Kabel 
läuft immer Wasser in den Stecker rein :-P
Als Tipp, die Aquasignal Stecker sind da deutlich besser. Aber es gibt 
eben nichts passendes für die NMEA2000 Norm. M12 (SAL-12) passt da noch 
am besten, ist aber auch nicht wassertauglich.

von MosFeratu (Gast)


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Fridolin O. schrieb:
> Kann da jemand die richtige Richtung zeigen?

Mit Karo einfach erwischt du jeden Fisch und alle Schraubengeräusche die 
zufällig in dem Bereich liegen. Andere Echolote dito. Der Piezo filtert 
in der Regel schon sehr gut, aber ohne Mittelwertbildung ist allein das 
schwierig.

Mit der Led bewertet man das Signal, das ist rein digital nicht mehr 
möglich.


Du siehst da nur noch einen Wert dem man erst mal nicht vertrauen kann. 
Das stärkste Echo ist das von der Stelle mit den besten 
Reflexeigenschaften, wo die in der Echolotkeule liegt weist du aber 
nicht. Da kann durchaus noch eine andere Stelle spitz hervorragen. Dann 
hast du auch noch Seegang und abhängig von der Wassertemperatur ist es 
auch noch.

Einfache kaufbare Echolote gehen da auf Nummer sicher und nehmen das 
erste Echo, den Rest schließen Sie in den AGBs aus ;-).

Beruhigend ist allerdings das kurz vorm auflaufen das stärkste Echo das 
richtige ist ;-).

Zitat von einem Profisegler: "Seit dem das Echolot kaputt ist sind wir 
nirgends mehr aufgelaufen"

von Fridolin O. (muebau)


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Matthias S. schrieb:
> Ja, die kenne ich natürlich, die rosten schön, werden grün und am Kabel
> läuft immer Wasser in den Stecker rein :-P

Ja das erleben wir gerade.

Matthias S. schrieb:
> Als Tipp, die Aquasignal Stecker sind da deutlich besser. Aber es gibt
> eben nichts passendes für die NMEA2000 Norm.

Oh Gott sind die teuer. Stabil sehen die allemal aus.

Matthias S. schrieb:
> M12 (SAL-12) passt da noch
> am besten, ist aber auch nicht wassertauglich.

Naja darauf wird es hinauslaufen. Da wird es hoffentlich eine Variante 
geben die wir wasserdicht bekommen. Zumindest weitestgehend.

Vieles wird ja zunehmend Drahtlos gemacht. Leider ist das mit der 
Energiezuführung noch sehr unüblich :-)

von Fridolin O. (muebau)


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MosFeratu schrieb:
> Beruhigend ist allerdings das kurz vorm auflaufen das stärkste Echo das
> richtige ist ;-).

😂😂😂 sehr gut

MosFeratu schrieb:
> Zitat von einem Profisegler: "Seit dem das Echolot kaputt ist sind wir
> nirgends mehr aufgelaufen"

Na das ist doch mal eine Lösung! 😉

von Blechbieger (Gast)


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Ultraschall wird ja für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt, von 
einfachen Parksensoren bis hin zu bildgebenden Verfahren. Hersteller in 
dem Bereich sind unter anderem TI, AD, Maxim und ST, vielleicht ist da 
was passendes dabei.

https://www.ti.com/sensors/specialty-sensors/ultrasonic/overview.html
https://www.analog.com/media/en/reference-design-documentation/reference-designs/CN0343.pdf
https://www.maximintegrated.com/en/markets/healthcare/imaging.html
https://www.st.com/content/st_com/en/products/switches-and-multiplexers/ultrasound-pulser-ics.html

von Fridolin O. (muebau)


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Blechbieger schrieb:
> Ultraschall wird ja für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt, von
> einfachen Parksensoren bis hin zu bildgebenden Verfahren. Hersteller in
> dem Bereich sind unter anderem TI, AD, Maxim und ST, vielleicht ist da
> was passendes dabei.
>
> https://www.ti.com/sensors/specialty-sensors/ultrasonic/overview.html
> 
https://www.analog.com/media/en/reference-design-documentation/reference-designs/CN0343.pdf
> https://www.maximintegrated.com/en/markets/healthcare/imaging.html
> 
https://www.st.com/content/st_com/en/products/switches-and-multiplexers/ultrasound-pulser-ics.html

Der Hinweis ist gut. Ich habe mal gesucht und so was wie den TUSS4440 
gefunden. Leider sind 120Vss da nicht drin. Sonst sieht sowas ja schon 
relativ gut aus. Woher man dann einen passenden Trafo bekommt muss ich 
gleich mal suchen. Mal sehen was Reichelt da so bietet.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fridolin O. schrieb:
> Leider sind 120Vss da nicht drin.

Nur als Hinweis - der Seafarer 4 zieht im Betrieb von 12V gerade mal 
100mA - 120mA inkl. Motor, das ganze ist also eher kleine Leistung. Ein 
MC kann mit einer simplen 1-Transistor Endstufe und abgestimmtem 
Kollektorkreis (auf 150kHz) mit Trafo leicht die nötige Spannung 
erzeugen.
Im Seafarer sieht das aus wie einer der typischen englischen 1A 
Transistoren, aber man kann heute auch MOSFets verwenden, die durch die 
Ansteuerung noch etwas stromsparender sind.
Eine der ersten Übungen wäre also die Erzeugung eines 100µs langen 
150kHz Burst mit MC - oder man ergattert ein altes Display und benutzt 
die vorhandene Hardware mit. Im Winter fummeln die Eigner gerne mal an 
ihren Booten und dabei fällt manchmal was runter.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Aber es gibt eben nichts passendes für die NMEA2000 Norm.
> M12 (SAL-12) passt da noch am besten, ist aber auch nicht wassertauglich.

k.A. was die mit IP68 meinen ... ;-)
https://www.binder-connector.com/ch-de/produkte/automatisierungstechnik/m-12-sensorsteckverbinder-a-kodierung/abschlussstecker-can-bus#779839000000005

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wolfgang schrieb:
> k.A. was die mit IP68 meinen ... ;-)

Das nach einem Jahr auf der Ostsee die Pins so korrodiert waren, das wir 
alles durch Aquasignal ersetzen mussten. Genau die Dinger hatte ich 
nämlich da verbaut.
Man darf nicht vergessen, das so eine Flanschdose auch immer wieder 
überspült wird, wenn das Kabel an einer der Wanten geführt wird, damit 
ist sie bei Schräglage ab und zu mal unter Wasser.

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