釣り竿と餌を使って最も近い水域を定期的に訪れて、私は電子技術者の教育を釣りの自動化にどのように応用するかを考えました。 釣り竿、エコーサウンダー、ボート、餌などを改善して、漁師のコミュニティに提供することができます。 サイレントハンティングのあらゆる職場で、シンプルで間違いなく役立つものから始めることが決定されました。 そのため、この記事では、咬合信号装置の開発方法について説明します。
釣りをしないで、アラームをかむ
順番に説明します。 ロバでの釣りの原則は、餌を入れた餌を特別な餌箱に入れ、釣り竿を水中に投げ込み、底にあることです。 フロートは使用されず、代わりにスライバー、ベル、電球などのインジケーターが釣り糸に付けられます。 魚がつつくと、釣り糸が引っ張られ、インジケーターが動きます。 漁師は、釣り竿を拾い、せいぜい魚と一緒に釣り糸を巻き取ります。 インジケータはロッドに装着されている場合があり、噛むと変動します。 インジケーターの進化は、釣り糸に固定された木製のペグから始まり、その後ベルに置き換えられました。 少し後に、化学またはLEDライトで輝くデバイスが登場しました。 現在、市場には、噛むと音と光の信号を同時に生成する中国のデバイスがたくさんあります。 電子信号装置の利点の1つは、かみ傷が終わった後もしばらくの間きしむ音と点滅を続けることで、漁師が背を向けたり隙間を空けた場合に気付く機会が増えます。 原則として、インジケータはロッドに配置されるか、特別なペグに固定されます。 このような装置の動作原理は、釣り竿の振動または釣り糸の動きの捕捉に基づいています。 重要なポイント：以前はペグやベルが取り付けられていたため、釣り糸に直接取り付けられる電子機器は実際にはありません（私は見たことがない）。
インディケーターの進化とともに、それらのフィクスチャーも進化しました。 それは釣り糸につけられた普遍的なサスペンションの外観で終わり、そこに中国の鐘やLEDを挿入することができます。 自分の経験と漁師の同僚とのコミュニケーションは、すべてが発明され改善されたわけではないことを示唆しました。
したがって、提案された設計の居住空間を示します。光音響インジケータが開発され、釣り糸に直接着用されるか、中国のサスペンションに挿入されます。 そのようなものが既に存在する場合、この方向で作業することは単に興味深いので、私は動揺しません。
操作の原理と要素ベースの選択
検出器の基礎として使用できるいくつかの設計を思いつきました。
- 圧電信号装置。 ピエゾ素子は振動を受け、変形し、応力を発生させます。 この原理は、自動車などの多くのアラームで使用されています。
- 可動磁石とホールセンサーを組み合わせた。 エレメントが振動し、センサーがそれを拾い上げ、信号装置が機能します。
- 同じ、LEDと光センサーのみ。
- リードスイッチと可動磁石を備えたセンサー。
最初の選択肢にとどまることにしました。 ピエゾ素子は、変形中に応力を発生し、逆に電圧が印加されると、逆に変形し、同時に音を発するという点で優れています。
つまり、センサーとツイーターが1つのボトルに収められ、スペースと重量が明らかに節約されます。 特定のモデルのツイーターを選択することは残っています。 これをするために、私は最も近いラジオ店に行って、利用可能なすべてのモデルを買いました。
すべての種類の中で、バッテリーで動作する最も音量が大きく、最も敏感なツイーターを見つける必要がありました。 キーキーが音を出すには、数キロヘルツのオーダーの周波数で振動する電圧を印加する必要があることに注意することが重要です。 そのような電圧を得るために、特別なデバイス「特殊な形状の信号発生器」を使用する予定でしたが、壊れただけでなく、サウンドカードから電圧を取り出すことも考えていましたが、最終的にはブレッドボードに発生器をはんだ付けし、すぐにキーキーと回路全体をデバッグすることにしました。 インターネットでの短い検索の後、論理集積回路上のマルチバイブレータおよびシングルバイブレータ回路のいくつかのバリアントが見つかり、それらはわずかに修正され、その結果、単一のバイブレータとマルチバイブレータの両方を含む回路が得られました。 ピエゾセンサー（ツイーター）から信号を受信すると、数秒間シングルショットが開始されます。 オンになっている間、マルチバイブレータに電圧を供給します。マルチバイブレータは1〜5 kHzの周波数の振動を生成し、それによってトゥイーターに音を発生させます。 しばらくすると、シングルショットがオフになり、回路が落ち着いてスタンバイモードになります。 このような咬合信号回路は、かなり単純で安価なコンポーネントから組み立てることができます。 しかし、実際のデバイスに組み込まれているため、変更することは難しく、これが主な欠点です。 ただし、回路基板ははんだ付けされています。次の図に示します。 ロジックエレメントに加えて、バッテリーコンパートメントとオペアンプ（AD822）も備えています。これは、ピエゾセンサーの信号が小さすぎる場合に信号を増加させるために必要です。
さまざまなピエゾセンサーをテストした後、エレメントMFT-31T-2.8が選択されました。 最も感度が高いことが判明しました。周期が1〜2ヘルツ、振幅が5〜15 cmの変動中に、約1ボルトの電圧が生成されます。 彼が作った音も喜んだ。 いずれにせよ、部屋の音はかなり大きいように見えました。 他の要素は、数百ミリボルトのオーダーのより低い電圧を生成しました。 また、音に関しては、わずかに優れているか、わずかに劣っています。
ピエゾ素子を決定したら、デバイスの他のコンポーネントの選択に進みました。 論理要素OR-NOT / AND-NOTを制御部分として使用する決定は、その単純さと低コストに感銘を受けました。 正直なところ、私はペニースキームを収集する他の方法を知りませんでしたし、すでに生産のためにこれを準備し始めました。 しかし、その後PIC10F220Tマイクロコントローラーが私の目を引きました。 スマートフォン、コンピューター、タブレットの所有者は、次の特性を持つデバイスがあることを知りたいと思うでしょう。
このチップは、バイトアラームに最適です。小型、低消費電力、ADCやタイマーなどのボード上の必要な周辺機器。 これはすべて0.5ドルの価格です。 ソフトウェアを変更することで、機能部分を実験し、思い浮かべることができます。これは、デバイスが設計の柔軟性を受け取ることを意味します。これは、新しい開発に必要です。 ためらうことなく、ロジックチップをこのマイクロコントローラーに置き換えました。 残っているのは、電源を決定することだけです。 充電回路とボード上のコネクタを備えたバッテリーは、設計を非常に複雑にします。 念のため、無線コンポーネントのカタログをいくつかめくりました。 人気のある2032バッテリーは満足のいくものでした-3 mAの電圧と210 mAhの容量。 このようなバッテリーからスリープモードで100 nAを消費するマイクロコントローラーは、一般的に、漁期の休憩全体で秋、冬、春に眠ることができると計算するのは簡単です。 作業モードでは、彼女はまた、複数の釣り旅行を提供することを約束しました。 電圧レベルにより、マイクロコントローラーと他の構造要素が機能しました。 これらのバッテリーのペニーコストを考えると、それらを使用することが決定されました。 さらに、適切なKLS5-CR2032-03マウントが選択されました。このマウントからバッテリーを完全に放電した後、簡単に取り外して新しいバッテリーと交換できます。 一般に、コンポーネントのコストは5〜7ドルです。 示された要素ベースを採用したので、回路図を作成し、プリント回路基板のよく知られた設計者に頼りました。 技術仕様の議論と口頭発表の後、プリント回路基板が設計および製造され、最終的に最初のプロトタイプで使用されました。
住宅の設計と製造
3Dプリンターで印刷された、ケースのないどのような電子デバイスと、ケースのないどのようなプロトタイプですか？ 数日間、同じおなじみのデザイナーが必要な図面を開発しました。 ハウジングは、ベースとカバーで構成されています。 ベースには、中国のジンバル（私のノウハウ）に挿入するためのピンと、釣り糸に取り付けるための耳があります。
当時、私は透明なケースをプリンターに印刷することが不可能であることを知りませんでした。 3Dの先駆者の厳しい現実に直面して、LEDからの光が象牙のプラスチック（プリントショップでしか入手できないもの）を突き破れるように、ケースの壁を薄くしなければなりませんでした。 3Dプリントの分野で経験を積んだため、このデバイスや他のデバイスの将来のサンプルのために、1キログラムの半透明のプラスチックを備えた中国のreprap prusa i3プリンターが購入されました。 これによりケースの選択の自由が増すことを願っていますが、その時点でサードパーティのメーカーのサービスを使用しなければなりませんでした。
ケース内のLEDの配置は、デバイスの耐水性の要件によって決まります。 光の透過性は半透明性によって保証されますが、コントロールについてはどうですか-電源ボタンと感度モードの選択はどうでしょうか？ 答えはGoogleで見つかりました。 キーの下のコンピューターのキーボードには、特殊なシリコンパッドがあります。 出会った最初のキーボードが分解され、ガスケットが取り除かれ、丸いホイールが切り取られ、ボタンを密閉するためにボディに接着されました。 ボードはネジで取り付けられ、ゴム製ガスケットが追加されているだけで、カバーと信号装置の本体が接続されています。
ソフトウェア
プリント基板を生産に送った後、ソフトウェア開発段階が始まりました。 操作のアルゴリズムは非常に簡単です。ボタンを押すと検出器が起動し、それを押すと感度モードが変わります。合計で4つあります。 ADCからの信号が特定のしきい値（噛むことを意味する）を超えると、マイクロコントローラーはピエゾエミッターを使用してオーディオ信号を生成します。 ボタンを5秒以上押すと、デバイスはスリープモードになります。 プログラムは小さくシンプルで、唯一の問題は、すべてのコードを既存の256バイトのフラッシュメモリに収めることでした。
アラーム特性
最後に、ボードをはんだ付けし、プログラムを作成し、デバイス全体をケースに詰めました。 アラームの特性をもたらす時が来ました：
- 寸法43 x 35 x 18 mm;
- 重量15g;
- 釣り糸またはサスペンションに取り付けます。
- 4つの感度モード。
- CR2032バッテリー
- 動作モードでバッテリーが放電されるまでの時間は約400時間です。
- 睡眠時間> 1年;
- 雨またはスプレーに対して防水。
テスト
そして、待望のフィールドトライアルの瞬間がやってきました。 9月末、小さな池、空飛ぶことのない天気。 3つのドンクが放棄され、3つの指標が警告されました。 残念なことに、数時間で一口も起きなかったので、釣り糸をぴくぴくさせてそれらを模倣しなければなりませんでした。 同時に、強風、音の可聴性、および光信号の可視性の条件での噛み付きおよび横揺れに対する信号装置の応答を評価することができました。 センサーは小さな刺されで良好な感度を示しましたが、釣り糸のさまざまな動きの方向でも同様に応答が良好でした。 しかし、強い横風が装置を揺さぶり、その動作にもつながりました。 サイドローリングの影響を排除するために、感度を下げて第4レベルに下げる必要がありました。 もちろん、同時に、軽い咬傷に対する反応は悪化しましたが、強風では、原則として目立ちません。 信号の可聴性は予想よりも悪かった。 そのため、強い突風の間、音はすでに2メートルの距離からほとんど聞こえなくなりますが、自宅や路上での天気の良い日には、大きくて鋭く感じられました。 私たちはボンネットの中にいたことに注意してください。
LEDの視認性は、不透明なハウジングによって著しく損なわれました。 釣りを始めた頃、夕暮れ時でもその兆候は顕著でしたが、日の出とともにそれを区別するために注意深く見なければなりませんでした。 デバイスには、前面と背面の2つのLEDが含まれています。これは、アラームがどの角度からでも見えるようにするために行われました。 テスト後、漁師の側に両方のLEDを配置することを考えています。
また、ボタン操作アルゴリズムを変更する必要があることが判明しました。 実際の条件では-強い風と凍った手で、いくつかの感情的な努力で切り替えが発生します。 おそらく、コンタクトバウンスフィルターの時定数を増やすか、個別のオン/オフボタンを追加する必要があります。
まとめ
いくつかのノードは変更が必要ですが、テストでは、バイトシグナルデバイスが原則としてその機能を実行することが示されています。 まず、透明または半透明のケースを作成し、その形状を変更し、ベースとカバーの接続を慎重に検討して、防湿性を向上させる予定です。 より高価な操作は、デバイスの回路と回路基板を変更する必要があるため、音量を上げることです。 そして最後に、最も難しいのは、横方向のピッチングに対する感度をなくすことです。
一般に、指標の作業には2か月の一時的な作業または合計1週間半がかかりましたが、漁師との実質的なコミュニケーションは考慮されず、喜びだけでなく、もちろん一般的な費用はかかりません。
PS
アラームプログラムの図面とソースコードをダウンロードできます 。