Nelamurire putere sonar

[Napo]

Buna seara, dragi colegi!
Nu stiu daca e tocmai sectiunea cea mai potrivita, dar sper ca postez unde trebuie

As vrea sa rog pe cineva dintre dvs. sa-mi explice niste nedumeriri legate de exprimarea puterii unui sonar de pescuit.
Un unchi mi-a adus un sonar destul de vechi (Lowrance X4), rugandu-ma sa incerc sa i-l repar. 
Intrucat nu sunt vreun mare priceput in electronica, sansele ar fi fost foarte mici, dar norocul ne-a suras - pe placa din interior erau doar urme de oxidare, pe care le-am curatat cu alcool izopropilic. 
Am reasamblat sonarul si a pornit fara probleme, unchesul e foarte multumit ...

Pentru mine in schimb, a devenit un mister ce scrie in specificatiile tehnice ale acestui aparatel:

- Input power: 10-17 VDC
- Current drain: 170 mA (lights off); 240 mA (lights on)
- Frequency: 200 KHz
- Transmitter: 800 watts peak-to-peak power ;
                   100 watts RMS power.

Stiu ca emisia sonarului nu e un semnal continuu, ci un burst, a carui durata n-o cunosc. Am gasit pe net ca ar putea fi intre 0.2ms si 0.6ms. 

Totusi, nu inteleg cum se trece de la 800W pk-pk la 100W rms !!! Cum de absoarbe doar 170-240mA si cum ar putea sa scoata astfel de puteri ?!
Cum se calculeaza puterea in aceasta situatie ?

Multumesc aniticipat !

[cloudy]

14 minutes ago, Napo said:

170-240mA si cum ar putea sa scoata astfel de puteri ?!

170-240 se refera la afisaj (iluminat sau nu).
Daca bateria permite, poti obtine 100W RMS.
(aia cu 800W este o aberatie care se refera poate doar la o oscilatie, două)

Editat August 2 de cloudy

[validae]

Dacă e o chinezărie cu specificații umflate în nesimțire (ceva comun la mulți chinezi) nu trebuie să dai importanță....e bine că își face treaba.Dacă e un produs de firmă respectabilă (chiar dacă e produs inevitabil tot la chinezi) atunci există întotdeauna o explicație....

[Napo]

Seara buna, multam ptr. raspunsuri, totusi ceva sta nitel altfel... 

Uitati specificatiile unui sonar foarte performant - GARMIN Echipmap UHD 93SV (1000 USD), chiar de pe situl producatorului:

 

ELECTRICAL FEATURES:
Power Input    9 to 18 Vdc
Typical current draw at 12 Vdc    1.0 A
Maximum current draw at 12 Vdc    1.5 A
Maximum power usage at 10 Vdc    18W
SONAR FEATURES:
Power output    500 W
Traditional sonar (dual frequency/beam)    built-in (single channel CHIRP, 70/83/200 kHz, L, M, H CHIRP)

 

In completare, uitati si alte informatii :

 

Q: How many amps does a Garmin 93sv pull?
A: Garmin says typical power draw is 1A, max is 1.6A.

If you run the battery down to 10% that's 9 AH, so 5-9 hours on the water. (Dec 5, 2023)

 

Deci acolo se petrec alte fenomene, pe care eu nu le inteleg/stapanesc, dar care clar se leaga de puterea impulsurilor pe care le da sonarul. Chestia asta m-ar ajuta sa ma lumineze cineva cu ea - cum consumi 1.0A (typical) la 12Vdc, ca sa scoti impulsuri de 500W (rms) ?  

(mentionez RMS, ptr ca am vazut mai multe specificatii de sonar, in care cei 500W sunt toti dati ca RMS)

 

Scuze ptr. insistenta, dar ma macina misterul asta - daca e cineva care mi-l poate explica, ii voi ramane indatorat!

 

[validae]

Singura explicație pentru o putere a impulsului mai mare decât cea obținută din produsul curentului și a tensiunii de alimentare, este generarea de ,,descărcări,, capacitive de tensiune ridicată pe o sarcină inductivă de impedanță redusă.

Adică ataci difuzorul (traductorul) cu tensiuni extrem de mari în impulsuri foarte scurte, obținând șocuri acustice de mare putere.

Adică ceva similar cu ,,electrificatoarele de gard,, unde ca să obții impulsuri de zeci de Joule, încarci un condensator de zeci de microFarazi cu o tensiune de sute/mii de Volți, apoi îl descarci în primarul unui traf de impuls care are câteva zeci de spire (impedanță foarte mică) rezultând un impuls de înaltă tensiune foarte scurt (milisecunde) dar foarte puternic.

[Napo]

Va salut dl. Validae,

Daca incerc sa ma gandesc la sonar ca la un soi de echograf, cu cele spuse de dvs. pare f complexa functionarea.

Multumesc!

[validae]

Traductorii sonarelor de pescuit sau navigație de amatori sunt de obicei cu cristal piezo, ei practic reprezintă o sarcină capacitivă, iar ca să îi ataci cu suficentă putere, trebuie să le aplici o tensiune mare.Astfel că se folosesc transformatoare ridicătoare de tensiune.De aceea eu cred că puterea declarată de 500W a sonarului în discuție reprezintă de fapt produsul tensiunii și curentului din primarul trafului ridicător.Sau suma puterilor tuturor trafurilor ridicătoare, fiindcă sunt sonare cu traductoare multiple.

Submarinele și navele mari folosesc sute de traductori, plasați într-o arie sferică...

Imaginea de jos arată principiul unui sonar cu traductori inductivi.

Căutați pe net și veți găsi suficiente explicații pentru orice, trebuie doar răbdare.

https://www.google.com/search?sca_esv=d8f5977f5ec7a139&sxsrf=ADLYWIIiElz_4TTVsqOJNYllt2dmK6qHAA:1722835153999&q=sonar+transducer+array&udm=2&fbs=AEQNm0AuaLfhdrtx2b9ODfK0pnmis1zS4enB7jefi_fubH5nzzN3wC83IX-0M5Kltd9aV1qUP3sRX2M1E8M4humVOKRADcYCqdPl4V-QlJVvyJOQKqrBIIvBLc3IJI63VcFHu4cbWOPptz6HtacKGNrvrjorJxRUJgSOja0LuM4Gai4rbGOCWpjpp0L_oa3wkzKKCylgadO8&sa=X&ved=2ahUKEwiKhfGKjd2HAxWO0gIHHXgcEMgQtKgLegQIERAB&biw=1228&bih=545&dpr=2.5

[ionut120v]

Puterea de 500v RMS e pe durata chirp-ului,  cateva milisecunde, acesta se repeta destul de rar, sute de milisecunde sau chiar secunde, factorul de umplere e in jur de 1%.

Un 500 w rms pe durata chirp-ului insemna o medie de 5w, tinand cont de randamentul electronicii si traductoarelor si de faptul ca exista si alti consumatori (receptie si procesare) un 12w e perfect normal.

 

Pulsul acela de putere nu se vede la bornele bateriei care alimenteaza sonarul deorece acesta are condensatoare de filtraj.

 

Poate fi perfect realizat ca un aparat de gard electric sau de curentat pestii, am vazut si in unele ecografe vechi shema aia cu tiristorul si condensatorul incarcat la cateva sute de V.

 

Remarca este corecta sonarul functineaza ca un ecograf, electronica e oarecum asemanatoare.

 

Pe vremuri se folosesau traductoare magneto strictive inial aliaje care se trageau in tole subtiri si faceau miezuri, ulterior ferite, aveau randament slab.

 

Mai tarziu prin anii 60 s-a trecut la traductoare piezoelectrice.

Editat August 5 de ionut120v

[Napo]

@validae: Va salut si multumesc ptr. completari si link ! O sa mai "sap" !

 

@ionut120v: Va multumesc ptr info si explicatii ! Ma intreb, daca demontez sonarul, as putea folosi in siguranta un osciloscop ptr. a incerca sa vad cum arata pulsul care pleaca spre traductor? Nu stiu ce tensiune ar fi acolo. Sondele pe care le am au atenuare 1:10 si rezista pana la 1kV. Ma chinuie curiozitatea de a vedea cum arata pulsul ala, sa-mi fac si eu o idee. 

[validae]

Dacă pui ca sarcină un divizor rezistiv, în raport de 1÷100 poți folosi fără riscuri osciloscopul.De exemplu un divizor format din 100k + 10M și oscul cuplat pe rezistorul de 100k.

[cloudy]

4 hours ago, Napo said:

Ma chinuie curiozitatea de a vedea cum arata pulsul ala, sa-mi fac si eu o idee. 

Teoretic, ciripitul arată cam asa:
(https://www.mstarlabs.com/dsp/sonar-chirp-signals.html)

Editat August 7 de cloudy

[Napo]

@validae: Voi incerca ideea primita de la dvs., multumesc!

 

@cloudy: Multumesc ptr. link! Foaaaarte interesant ce scriu oamenii aceia acolo!

Procedeele DSP ma depasesc, dar ptr. o idee, graficele si explicatiile de acolo au fost f utile.

In aceasi pagina, am gasit link-ul   Neptune T135 wide band sonar transducer , regasibil prin Wayback Machine :

https://web.archive.org/web/20050211144340/https://www.neptune-sonar.co.uk/t135.asp

Iata ce am gasit in specificatiile traductorului respectiv:

- Resonant Frequency    3.0 kHz
- Useful Frequency Band    2 kHz to 8 kHz
- Beam Pattern    90 Degrees
- Nominal Impedance    220 Ohms
- Input Power Max    750 Watts

Am facut o socoteala grosiera:  P=U^2/R -> U= radical(P*R) = radical (750*220) = 406V

 

Apoi, am mai cautat nitel pe site si am gasit ca transducerul T135 e inlocuit de T335 , in ale carui specificatii am gasit urmatoarele:
- Resonant Frequency (Nominal)     3.5 / 7.0 kHz
- Useful Frequency Range    3 kHz to 8 kHz
- Beam Pattern        Conical 3kHz 90°
- Transmit Sensitivity        46 dB re 1μPa/V @ 1m
- Receive Sensitivity        -168 dB re 1V/μPa
- Nominal Impedance        160 Ω
- Transmit Voltage (Abs. Max)    750 Vrms
- Transmit Voltage / Duty Cycle (Max)
    750 Vrms @ 1%
    400 Vrms @ 10%
    100 Vrms @ 100%

Plecand de la valoarea de aprox. 400V mai sus gasita, am incercat sa vad cat ar fi puterea ptr. T335:

P = U^2/R = 400^2/160 = 1000W 

 

Cum sonarul unchiului e pe 200KHz, m-am uitat pe site-ul primit de la tine si am gasit un transducer pe 200KHz: Seria 122. Interesant e ca impedanta astuia e pe 50 ohmi!

Deci, puterea depinde si de impedanta transducerului. Stiind asta, o sa incerc un divizor ca sa pot vedea cu ochii mei cum arata semnalul dat de sonarul unchesului  Daca imi reuseste figura, o sa postez o poza.

 

Multumesc pentru ajutor!

Editat August 7 de Napo

[ionut120v]

Personal cred ca 10M ohm sus e prea mult la frecventa mare incercati impedante mai mici, alegeti  50 sau  75 ohm jos, pentru 1/100 vine 50 sau 75 k ohm sus, o rezistanta de 3w e suficient.

[Napo]

La 08.08.2024 la 21:03, ionut120v a spus:

Personal cred ca 10M ohm sus e prea mult la frecventa mare incercati impedante mai mici, alegeti  50 sau  75 ohm jos, pentru 1/100 vine 50 sau 75 k ohm sus, o rezistanta de 3w e suficient.

Neata forum,

Am reusit sa fac niste masuratori. A trebuit sa imprumut un osciloscop  (eu am o chestie veche, care trebuie revizuita).  Mai intai, am folosit un divizor apropiat de cel sugerat de ionut120v, dar cand am vazut rezultatele, am pus direct sonda cu atenuator.

 

Iata cum se vede impulsul trimis catre traductor :

 

 

 

Nu ma pricep sa sincronizez in moduri mai speciale; daca credeti ca ce se vede pe ecran e din acest motiv, va rog sa-mi explicati cum sa fac ca sa apara o imagine mai corecta.

 

Mai jos, iata impulsul desfasurat :

 

 

 

 

Vad ca e compus din pulsuri de 5us (200KHz), iar lungimea trenului e de aprox 1.45ms - nivel 346Vvv .

 

Am fost curios sa vad daca la iesirea traductorului din sonda sonarului, apare ceva.

Si apare! Iata mai jos - sunt tot semnale de 5us intinse pe tren de 1.45ms, dar cu nivel de 1.3Vvv .

 

 

 

 

Cam asta a fost experimentul. 

Cei de la firma care mi-a imprumutat osciloscopul, au si niste echipamente mai sofisticate, printre care si o punte RLC digitala. Am masurat cu ea sonda de la sonar, atat pe un canal cat si pe celalalt (emitator si receptor). 

 

Ptr elementul emitator:

la f=100KHz, R=52.5 ohm, X= -1375 ohm, C=1.155 nF

la f=200KHz, R=213 ohm, X= -279.77 ohm, C=2.845 nF

 

Ptr elementul receptor:

la f=100KHz, R=449.6 ohm, X=-1244 ohm , C= 1.279 nF

la f=200KHz, R=104 ohm, X= -698 ohm, C=1.14 nF

 

Cum sonarul merge la 200KHz, ma gandesc ca daca la bornele elementului piezo apar 346Vvv, puterea acolo ar trebui sa fie P=U^2/R = 122.3^2/52.5 = 285W (rms) , ori in specificatii fabricantul zice ca se duce la 500W rms. 

Ma intreb ce n-oi fi masurat corect, sau poate ce nu socotesc corect ?

 

Multumesc anticipat!

[franzm]

Nu-i semnal sinusoidal, deci nu-s 122,3Veff. Daca ar fi dreptunghiular, ati avea cam 570W.