Когда я был ребёнком, меня всегда тянуло к разборке различных устройств. Электроника, механика, электрика — всё это казалось мне удивительным миром, который требовал исследования. Всё, что попадалось под руку, будь то сломанные устройства или даже исправные ?, подвергалось изучению. Именно тогда и началась моя страсть к разборке всего и вся. С годами интерес к устройствам не угас. Сегодня я решил вернуть это чувство и взяться за разборку угломеров — инклинометров, при этом постаравшись сделать это аккуратно, чтобы после сборки не оставалось лишних деталей ?

Этот процесс увлекателен, ведь наш мир буквально соткан из углов.

Мы окружены углами. Дома, крыши, двери, окна, различные сооружения и даже изображения в компьютерных играх — всё это основано на углах. Существует огромное количество специализированных инструментов для измерения углов, начиная с простых строительных угломеров и заканчивая сложными военными приборами. Среди них можно выделить угломеры для плотников, столяров, слесарей, топографов, а также ортопедические, горные, инженерные и учебные угломеры. В мире навигации и астрономии также не обойтись без угломеров, и, конечно же, они находят своё применение в военных целях, например, в артиллерии.
Существует множество приборов, которые помогают измерять углы с высокой точностью. Инклинометры, о которых пойдёт речь в этой статье, позволяют измерять угол наклона относительно гравитационного поля Земли. Для меня всегда было интересно понять, как они работают изнутри, насколько удобны и универсальны в использовании, а также как можно улучшить их точность.

Итак, я решил заказать у дядюшки Ляо шесть различных угломеров, надеясь, что каждый из них окажется уникальным и содержательным с точки зрения электронных компонентов. Я ожидал увидеть разнообразные схемы и модули, которые можно было бы изучить, а может быть, и доработать.


Пока угломеры были в пути, я провёл время за чтением статей и материалов, посвящённых самостоятельному изготовлению угломеров, калибровке и улучшению точности измерений. Эти исследования послужили основой для моего будущего проекта по созданию угломера с повышенной точностью. В частности, мне очень помогли статьи на сайте bitaks.com и gyroplacecl.com. На сайте habra тоже есть несколько хороших статей и одна из них.

Прошло немного времени, и наконец-то все шесть угломеров-инклинометров прибыли ко мне. В этой статье я начну обзор с первого устройства — жёлтого угломера модели HW300.

▍ HW300: Первый взгляд

HW300 привлёк моё внимание своим ярким жёлтым корпусом. Он отличается от других моделей не только цветом, но и наличием двух встроенных ватерпасов — вертикального и горизонтального трубчатых уровней. Это добавляет ему функциональности, хотя я отметил, что поверхность корпуса не идеально притёрта, и поэтому прибор сложно поставить на поверхность без наклона.


Что касается магнитов, они находятся только на нижней части корпуса, и хотя их присутствие полезно, они удерживают прибор на металлической поверхности не слишком уверенно. Это может быть недостатком, особенно если вам нужно зафиксировать угломер на металлической конструкции.

HW300 позволяет проводить относительные измерения, что расширяет его возможности. Прибор также поддерживает измерения уклонов в миллиметрах на метр и в процентах, что делает его удобным для различных строительных задач.

▍ Калибровка и внутреннее устройство

Одной из полезных функций HW300 является возможность проведения калибровки, что позволяет выставить «ноль» на приборе. Это особенно важно для точных измерений.

С обратной стороны устройства под крышкой расположен батарейный отсек для двух мизинчиковых батареек типа AAA. Открыть крышку не так просто — мне пришлось воспользоваться скальпелем, чтобы поддеть её, поскольку мой ноготь оказался недостаточно тонким.


Открутив четыре угловых шурупа, я получил доступ к электронной начинке угломера. Оказалось, что на плате предусмотрено место для ещё одного акселерометра другого типа. Такое решение позволяет производителю устанавливать различные компоненты в зависимости от наличия на складе, что довольно прагматично.

▍ Контроллер и датчики

Контроллер, установленный в HW300, — это CMS79F5139. Он представляет собой 8-битный микроконтроллер с ядром RISC и флэш-памятью, SRAM и внутренней EEPROM. Этот контроллер поддерживает UART, ШИМ, АЦП и ЖК-дисплеи, а также сенсорное управление. К сожалению, на сайте производителя нет прямой ссылки на этот контроллер, что говорит о том, что он может быть предназначен для промышленного использования, а не для домашних проектов.


В продаже он есть по гуманному ценнику: 5 шт. примерно 500 рублей.

Тем не менее, программировать этот контроллер возможно с помощью программатора CMS-WRITER V8, который доступен на рынке.

Выглядит он вот так:


Разъёмы для программирования для всех типов контроллеров этой компании.


Его можно найти на различных торговых площадках, хотя цена может оказаться выше, чем ожидалось.


CMS IDE от самой компании есть и даже плагин под Keil имеется.

С контроллером разобрались, переходим к датчику акселерометру, установленному в HW300. Это Xtrinsic MMA8452Q — 3-осевой акселерометр с разрешением 12/8 бит, которое можно задать программно в зависимости от скорости чтения и диапазона. Этот датчик имеет множество полезных функций, включая детектирование движений и свободного падения, определение ориентации (портрет/альбом) и встроенный фильтр высоких частот.

Помимо этого, акселерометр поддерживает автоматическое изменение скорости опроса в зависимости от режима сна. Благодаря встроенному самотесту можно проверить работоспособность датчика и правильность его работы.


Более детальное описание работы этого акселерометра можно найти в мануале, что делает его отличным выбором для различных задач. Акселерометр хорош, ток потребления от 6 мкA от 165 мкA.

▍ Экран и интерфейс

Экран HW300 также заслуживает внимания.


Он полностью прозрачный и имеет отдельную белую подсветку, которая обеспечивает удобство использования в условиях недостаточной освещённости. Контакты экрана надёжно приклеены, что приятно удивило меня, так как я ожидал, что они могут отвалиться при разборке, ан нет.


Микросхема экрана не имеет видимой маркировки, но, судя по аналогам, это, скорее всего, HT1621 — LCD-драйвер, способный управлять 128 элементами (32x4) индикатора. Потребление энергии экрана от батареек составляет около 5 мА, что вполне приемлемо с учётом подсветки.

▍ Заключение

HW300 оказался довольно интересным устройством для разборки и изучения. Хотя у него есть некоторые недостатки, такие как неидеальная притирка корпуса и слабые магниты, его функциональность и внутреннее устройство заслуживают внимания. Особенно порадовала возможность калибровки и наличие встроенного акселерометра с широкими возможностями.
Это только начало моего исследования угломеров, и в следующих статьях я продолжу разбирать и анализировать другие модели. Я надеюсь, что это исследование поможет не только лучше понять устройство этих приборов, но и вдохновит на создание собственного угломера с повышенной точностью.

На этом позвольте закончить рассмотрение первого из 6 угломеров.

P.S. Буду благодарен за уточнения и комментарии, которые помогут сделать статью более точной.

© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?