Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

  • Назначение и принцип работы дифференциального датчика угла наклона
  • Значения угла наклона в зависимости от расположения датчиков
  • Применение дифференциального датчика угла наклона
  • Инструкция по настройке дифференциального датчика угла наклона
  • Блок-схема подключения дифференциального датчика угла наклона
  • Протокол передачи данных дифференциального датчика угла наклона
  • Прошивка дифференциального датчика угла наклона
Назначение и принцип работы дифференциального датчика угла наклона на базе универсального датчика ДУ-Р2
Дифференциальный беспроводной датчик угла наклона состоит из двух универсальных датчиков ДУ-Р2: – эталонного датчика, закрепленного неподвижно на раме технике;– измерительного датчика, закрепленного на контролируемом механизме.
Измерительный датчик определяет значение угла наклона, относительно эталонного датчика. При таком способе измерения, на измеренную величину угла наклона не влияет рельеф местности, по которому перемещается техника. Это важно при определении малых углов перемещения механизмов, установленных на технике: отвал, подметальная щетка, плуг и т.п.
Датчик передает данные в терминал по связке: «Датчик-Приемник радиосигнала (ПРС)-Терминал». Датчик может работать с любым терминалом, имеющим соответствующие входы для получения данных с датчика.
Данные в терминал передаются: – По шине RS485 (протокол LLS или ModBus). Описание протоколов здесь… – По частотному выходу.   – По аналоговому выходу (при использовании преобразователя интерфейса ПРС-ИНТ-01).
Значения угла наклона в зависимости от расположения датчиков
Вариант №1. Эталонный и измерительный датчики установлены соосно по трем осям.  Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка
Изменение угла наклона, при вращении измерительного датчика, показано на рисунке. Обратите внимание! Датчик не различает положения относительно горизонтальной оси эталонного датчика. Значение угла в 45 градусов (как пример) будет определено как при перемещении датчика вверх на 45 градусов от нулевого градуса, так и при перемещении датчика вниз на 45 градусов от нулевого градуса.
Вариант №2. Эталонный и измерительный датчики установлены соосно по двум осям(эталонный датчик установлен на бок).  Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка
Изменение угла наклона, при вращении измерительного датчика, показано на рисунке. Обратите внимание! Датчик не различает положения относительно вертикальной оси эталонного датчика. Значение угла в 45 градусов (как пример) будет определено как при перемещении датчика влево на 45 градусов от нулевого градуса, так и при перемещении датчика вправо на 45 градусов от нулевого градуса.
Применение дифференциального датчика контроля угла наклона
Дифференциальный датчик контроля угла наклона используется для контроля положения устройств и механизмов, установленных на автотехнике и имеющих малый угол перемещения: – для определения положения отвала, подметальной щетки, плуга; – для контроля открытия люков; – для определения положения прочих механизмов, где признаком их работы является изменяющийся угол наклона;– во всех остальных случаях, где требуется измерять и анализировать углы наклона исполнительных механизмов вне зависимости от наклона самой техники, возникающей из-за особенностей местности (спуск, подъем, косогор и пр.).
Технические характеристики датчика контроля угла наклона на базе универсального датчика ДУ-Р2
Диапазон детектирования угла наклона относительно эталонного датчика 0-180 градусов
Дискретность вывода угла наклона 1 градус
Стабильно определяемая разность углов двух положений измерительного датчика, не менее 8 градусов
Расчетное время жизни батареи для ДУ-Р2 до 4 лет
Интервал передачи данных в ПРС 1 с
Время усреднения данных 20 с

Настройки дифференциального датчика угла наклона на базе универсального датчика ДУ-Р2

Обратите внимание! Настройка эталонного и измерительного датчиков заключается в назначении одинакового канала связи между датчиками и ПРС. Все остальные настройки выполняются на стороне ПРС.

  1. Вкладка «Общие настройки» – панель «Связь»
  2. Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

– Номер радиоканала – служит для назначения датчику канала радиосвязи. Все устройства, имеющие связь с датчиком, должны иметь такой же номер радиоканала. Всего доступно 16 радиоканалов.  ВНИМАНИЕ! По умолчанию, канал радиосвязи соответствует последней цифре в номере радиодатчика. Например: 000157 – Радиоканал № 7. 001499 – Радиоканал № 9.

000250 – Радиоканал № 10.

– Идентификатор датчика – служит для присвоения имени радиодатчику для облегчения его идентификации. Например: «KаМаз_836».

Максимальная длинна строки идентификатора датчика составляет 20 символов. 

– Пароль защиты настроек – служит для защиты настроек датчика. По умолчанию, пароль защиты настроек равен «777». Пароль может состоять только из цифр.

ВНИМАНИЕ! При смене пароля обязательно запишите новый пароль. Если Вы забудете новый пароль или допустите ошибку при его вводе, Вы не сможете, в дальнейшем, войти в настройки датчика.

ВНИМАНИЕ! Для использования датчиком измененных значений необходимо нажать кнопку «Записать настройки в датчик».

– Уровень радиосигнала – информационное значение, показывающее мощность радиосигнала, поступающего от радиодатчика. Градация качества связи от уровня сигнала:

Уровень сигнала Качество связи
до -89 дБм связь устойчивая
от -90 дБм до -96 дБм связь работоспособная
ниже -96 дБм связь не работоспособная
  • – Напряжение батареи – информационное значение, показывающее напряжение батареи радиодатчика.
  • – Расчетный срок жизни батареи – показывает оставшееся время жизни батареи, исходя из проработанного датчиком времени и его использования в качестве того или иного датчика.
  • Вкладка «Общие настройки» – панель «Время датчика»
  • Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

– Кнопка «Синхронизировать с компьютером» – служит для синхронизации времени и даты внутренних часов радиодатчика с компьютером.  Обратите внимание! При синхронизации времени и даты внутренних часов датчика с компьютером, кнопку «Записать настройки в датчик» нажимать не нужно.

– Информация «Активирован» – информационное значение, которое показывает дату активации радиодатчика. Радиодатчики поступают с завода-изготовителя в неактивированном состоянии. Активация радиодатчика происходит при первом входе в меню его настроек. Время активации радиодатчика считается временем начала его работы.

ВНИМАНИЕ! Для использования датчиком измененных значений необходимо нажать кнопку «Записать настройки в датчик».

Вкладка «Общие настройки» – панель «Датчик»

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

– Угол наклона – информационное значение, показывающее угол наклона датчика по оси «Z» относительно перпендикуляра к центру Земли. Данная информация не имеет практического значения и не используется при настройке датчика.

  1. Вкладка «Логирование»
  2. Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка
  3. Раздел «Логирование» предназначен для просмотра изменений настроек датчика.

В таблице отображаются следующие данные: – Время – когда были изменены настройки.  – Событие – какие настройки были изменены в датчике. – Информация об установщике – кем были изменены настройки. Данные берутся из именных USB-Радиопрограмматоров.

Данные в таблице сортируются по добавлению записей в архив, по убыванию. Для считывания логов и отображения данных в таблице, необходимо нажать кнопку «Считать логи». 

Обратите внимание! В памяти датчика может храниться до 16-ти записей логирования. Запись журнала логирования осуществляется кольцевым способом, т.е. свежие записи будут замещать в журнале логирования наиболее «старые» записи.

Данные таблицы могут быть экспортированы в Excel-файл. Для экспорта таблицы логов в Excel-файл – нажмите кнопку «Экспорт в Excel». Файл экспорта будет предложено сохранить по адресу:  «Папка программы-конфигуратораdataпапка с номером устройстваlogимя файла».

Вы можете задать другой путь для сохранения файла экспорта, используя стандартную форму диалога сохранения файла.

Обратите внимание! Для экспорта таблицы логов в Excel-файл необходимо, чтобы на Вашем компьютере была установлена программа Microsoft Excel.

  • Вкладка «Прошивка»
  • Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка
  • Вкладка «Прошивка» предназначена для получения информации о текущей версии прошивки датчика и ее обновления.

Для обновления прошивки необходимо: – Выбрать файл прошивки, нажав кнопку «Обзор». – Нажать кнопку «Обновить прошивку».

Прошивка датчика будет обновлена.

  1. Настройки приемника радиосигнала (ПРС) для работы с дифференциальным датчиком угла наклона
  2. Подключите к ПРС эталонный и измерительный датчики, которые Вы планируете использовать в качестве дифференциального датчика угла наклона.
  3. Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка
  4. Выберите тип передаваемых данных, как «Данные дифференциального датчика угла».
  5. Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка
  6. Подробно с настройками ПРС Вы можете ознакомиться здесь…
Блок-схема подключения дифференциального датчика угла наклона на базе универсального датчика ДУ-Р2 к терминалу
Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Передаваемые данные дифференциального датчика угла наклона на базе универсального датчика ДУ-Р2 через ПРС

Передаваемые данные RS-485Протокол LLSПротокл Modbus Дискретный выход Частотный выход ПРС-ИНТ-01
Данные дифференциального датчика угла наклона Угол наклона первого датчика относительно второго от 0 до 180 ° Не поддерживается 500 Гц – 0 ° 1500 Гц – 180 ° Аналоговый выход: 0,5 В – 0 °

  • 4,5 В – 180 °
  • Частотный выход: 500 Гц – 0 °
  • 1500 Гц – 180 °

Принцип работы и область применения датчика наклона starline D 10, основные характеристики, особенности конструкции

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаВ материале мы ознакомим вас с принципами работы датчиков наклона. Также вы узнаете, чем же выделяется среди прочих устройств схожего функционала StarLineD10.

Каково назначение датчика наклона автомобиля

Любой адекватный автовладелец желает защитить своё транспортное средство от возможных угонов. Не всегда, конечно, удаётся подобрать нормальную сигнализацию, которая будет соответствовать должным требованиям.

Читайте также:  Ультразвуковой датчик расстояния и уровня: принцип работы

Причина, прежде всего, заключается в малой осведомлённости владельцев авто о существованииДатчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка огромного количества различных датчиков, об их функционале, а также характеристиках работоспособности.

Общие данные об автомобильных сигнализациях

Стандартный тип сигнализации состоит из следующего перечня элементов:

Брелок дистанционного управления, позволяющий управлять сигнальным устройством на расстоянии;

  • Электронный блок управления или сокращённо ЭБУ. Располагается в самом автомобиле;
  • Набор множественных датчиков;
  • Сервисные устройства (например, центральный замок);
  • Устройства блокирования двигателя, а также прочие узлы машины;
  • Противоугонное устройство иммобилайзер.

За главную функцию контроля отвечают датчики:

  • Датчики удара. При физическом повреждении корпуса автомобиля либо при проникновении внутрь него Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаданный тип устройства начинает производить сигнал.
  • Двухзоновые датчики удара. Датчик, о котором писалось выше, начинает производить сигнал тревогипри мельчайших воздействиях либо колебаниях. Если сигнал не прекращается, то включается тревога.
  • Датчики объёма. Датчик подобного типа срабатываетпри повреждении стёкол, открывании дверей, а также при постороннем перемещении по салону машины.
  • Датчики наклона являются одними из самых полезных устройств контроля. Его обычно ставят на дорогие автосигнализации. Включается, когда начинает изменяться угол наклона автомобиля, снимаются колёса, происходит транспортировка при помощи эвакуатора.
  • Датчики, снижающие напряжение. Они работают, когда активируются любой из электронных приборов внутри машины. Функционирует датчик путём контроля напряжения. Даже в случае небольшого снижения данного параметра (активация какого-нибудь прибора) датчик активируется.
  • Контактный датчик обычно крепится на поверхности капота либо багажника. Функционирует устройство таким образом: при попытке открыть багажник либо капот, произойдёт замыкание контактов на кузове.

Принцип работы и область применения датчика наклона

Датчик наклона – устройство очень полезное и крайне необходимое. Оно надёжно защитит  ваше транспортное средство от возможной кражи колёс, перемещения, а также в случае эвакуации автомобиля.

В датчик встроено устройство с большим уровнем чувствительности, реагирующее на самые мелкие и незначительные изменения состояния кузова.

Допустим, датчик в любом случае заработает, если машина была приподнята на левый или правый бок при помощи домкрата, либо если её накренили во время погрузки на эвакуатор.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Работает устройство очень просто. Датчик осуществляет постоянный контроль положения кузова в окружающем пространстве. Если датчик сумел определить, что угол наклона автомобиля изменился, то “информация” сразу же начинает передаваться в блок автосигнализации.

После этого заработает сигнализация, оповещая хозяина авто о возникновении ситуации внештатного характера. На самом деле каких-то особых усилий прикладывать владельцу не придётся.

Когда злоумышленники услышат звуки тревоги, то мигом убегут как можно дальше от места, где стоит злосчастный автомобиль.

Датчик наклона обычно подключается к электропроводке штатного типа с уровнем напряжения двенадцать Вольт. Устройство выглядит очень компактно, сам датчик наклона можно ставить где угодно. Водитель может выбрать место, в котором ему будет комфортно настраивать и производить эксплуатацию устройства.

Основные характеристики датчика Starline D10

Датчик наклона Старлайн является одним из самых популярных устройств данного назначения. Изготавливается Старлайн D10 на базе акселерометра с тремя осями. Датчик можно встроить абсолютно в любой тип охранной системы, имеющей подходящие разъёмы, чтобы произвести подключение.

Данная модель прекрасным образом способна реагировать на мельчайшие перемены, связанные с наклоном кузовной части авто – поперечные и продольные. Если даже угол наклона изменится на полтора  градуса, то устройство моментально сработает.

Главные преимущества датчика наклона:

  1. Очень простой процесс подключения. Владельцу автомобиля только и придётся, что интегрировать Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкадатчик в разъём, который предназначен для данной цели.
  2. Удобная и несложная установка. Габариты устройства очень скромные, по этой причине датчик наклона можно вмонтировать в любое место салона, абсолютно в любом положении.
  3. Повышенная степень чувствительности. Датчик контроля может отреагировать на любой вид изменений. К примеру, если автомобиль был приподнят с помощью домкрата или на эвакуаторе.
  4. Универсальный монтаж. Данная модель Старлайн имеет особенность в том, что коммутировать её возможно с любым типом охранных систем. Основным требованием является необходимый уровень электрического питания – двенадцать Вольт – и оптимальное входное отверстие.

Особенности конструкции датчиков наклона

По конструкции практически большая часть устройств данного типа идентичны. Различия иногда оказываются практически незначительными. Во внутренней части датчика наклона оказывается наличие микромеханической ёмкостной сборки, обладающей повышенным уровнем чувствительности к акселерации, Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаплюс интегрированную микросхему. Схема отвечает за два пункта: термокомпенсация   и первоначальная обработка сигнального импульса. Информация, прошедшая предварительную обработку, переносится на микроконтроллер, чтобы пройти более детальную обработку.

Деталь, реагирующая на смену темпов ускорения, обладает механическими узлами, а конкретно – стандартными полупроводниковыми материалами. По идее это группа, состоящая из электродов и тесным образом связанная с массой.

Эта масса обладает подвижностью, то есть беспрепятственно способна совершать перемещения к области электродов. Масса может отклониться о позиции нейтрального типа, если будет произведено воздействие определённого уровня акселерации на датчик наклона.

Также расстояние между 2-мя базовыми элементами сильно поменяется.

Под воздействием ускорения подвижные виды электродов изменяют собственное местоположение. В связи с этим происходит изменение ёмкости конденсатора. Этот параметр повышается у одного из конденсаторов, и снижается у другого. Акселерометр имеет 3 главных элемента, которые имеют высокий уровень чувствительности.

Датчик наклона и вибрации SW-520D: описание, подключение, схема, характеристики | ВИКИ

Модуль, который позволяет фиксировать вибрацию и смену положения своего чувствительного элемента в пространстве.

Содержание:

  • Обзор датчика
  • Технические характеристики
  • Подключение к Arduino
  • Пример использования
  • FAQ

Количество Arduino-проектов растет с каждым днём. Любители этой платформы ежедневно решают различные задачи, применяя всевозможные модули, датчики и шилды.

В данной статье будет рассмотрен интересный модуль, который позволяет фиксировать вибрацию и смену положения своего чувствительного элемента в пространстве.

Производители выпускают данный девайс под названием SW-520D. Его внешний вид показан на рисунке №1.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Рисунок №1 — внешний вид и распиновка модуля SW-520D 

Взглянув на рисунок, можно заметить датчик SW-520D, распаянный на плате с электронной обвязкой, основные элементы которой рассмотрены ниже. Подстроечный резистор, включенный в паре с операционным усилителем LM393, позволяет регулировать чувствительность датчика к механическим воздействиям.

Индикатор питания в виде SMD-светодиода загорается при подаче на модуль 5В. Индикатор сработки имеет аналогичное исполнение и помогает визуально отследить момент срабатывания датчика. Модуль имеет три вывода, два из которых предназначены для подачи питания, а третий является сигнальным.

На рисунке №2 приведена электрическая схема модуля SW-520D.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Рисунок №2 — электрическая схема модуля SW-520D

Как видно из вышеприведенного рисунка, микросхема LM393 работает в режиме компаратора, сравнивая два сигнала (опорный и полезный) на своих входах. Опорный сигнал масштабируется подстроечным резистором R3, тем самым меняя чувствительность модуля к показаниям датчика вибрации.

В зависимости от результата сравнения на выходе микросхемы будет высокий или низкий логический уровень. Светодиод LED1 является индикатором наличия питания. Светодиод LED2 загориться в случае присутствия логического нуля на выходе D0, тем самым указывая на сработку датчика SW-520D.

Чтобы эффективно использовать датчик вибрации и наклона в своих проектах, следует понимать физику процессов, которые в нём происходят. На первый взгляд неопытному пользователю может показаться, что поведение датчика слегка нелогично.

Однако, ознакомившись с внутренним устройством SW-520D, как правило всё становится на свои места.

Обращаю внимание, что сейчас речь идет не о модуле в целом, а конкретно о самом датчике, имеющем цилиндрическую форму с двумя медными выводами.

Конструктивно датчик SW-520D представляет собой полый цилиндр в котором свободно перемещаются два металлических шарика, замыкая и размыкая чувствительные электроды. Чтобы понять в какой именно момент происходит замыкание, следует ознакомиться с рисунком №3, на котором есть вся необходимая информация.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Рисунок №3 — схема срабатывания датчика наклона и вибрации SW-520D 

Технические характеристики

  • Вертикальный угол срабатывания: 45
  • Горизонтальный угол срабатывания 10
  • Максимальный ток электродов: 300 мА
  • Рабочее напряжение: 3.3-5 В
  • Выходной ток компаратора: более 15 мА
  • Тип выхода: цифровой
  • Сопротивление разомкнутых контактов: более 10 Мом
  • Сопротивление замкнутых контактов: менее 30 Ом
  • Размер платы: 32х14мм
  • Размер модуля с датчиком: 45х14мм.
Читайте также:  Термостат Приора: двигатель на 16 клапанов, замена, как проверить

Подключение к Arduino

Для подключения модуля SW-520D к Arduino понадобится всего три провода, два из которых обеспечат питание, а по третьему будет передаваться сигнал на микроконтроллер. На рисунке №4 приведена соответствующая схема.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Рисунок №4 — схема подключения модуля SW-520D к Arduino

Детектировать изменение состояния датчика можно простым чтением логического уровня на входе D2, но в сложных программах микроконтроллер может быть занят другими задачами и как следствие пропустить кратковременную сработку.

Поэтому целесообразно использовать внешние прерывания. В плате Arduino Nano и ей подобных для этого есть выводы D2 и D3. Ниже представлен простой пример программного кода, выводящий сообщение в терминал при сработке датчика.

Пример использования

Модуль SW-520D может найти применение в любых проектах, где есть хоть какая-нибудь потребность в детектировании вибрации или наклона. Наиболее популярными направлениями являются:

  • квест-комнаты; 
  • детские игрушки; 
  • охранные и противоугонные системы; 
  • спортивные тренажеры; 
  • различные бытовые приборы; 
  • детекторы детонации и т.д.

Для более тесного знакомства с модулем SW-520D, создадим небольшой проект GSM-сигнализации, в котором данный модуль будет закреплён на окне охраняемого объекта контролируя его целостность. Схема проекта показана на рисунке №5

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Рисунок №5 — схема GSM сигнализации с использованием SW-520D

Итак основным элементом схемы является плата Arduino Nano, которая возьмёт на себя всю основную работу.

В роли GSM-модема выступит доступный и популярный среди ардуинщиков модуль SIM800L, питание которого обеспечивается DC-DC преобразователем MP2307DN.

Резисторы необходимы для согласования логических уровней между микроконтроллером и GSM-модемом. Ну и наконец выход SW-520D заведен на пин обработки внешних прерываний, чтобы гарантировано зафиксировать факт проникновения.

Алгоритм работы сводится к следующему. При подаче питания Arduino запоминает состояние датчика SW-520D и с этого момента начинает фиксировать любые отклонения.

Как только на входе D2 произойдёт смена логического уровня, микроконтроллер передаст соответствующую АТ-команду модулю SIM800L. Тот в свою очередь выполнит звонок на номер хозяина охраняемого объекта.

Номер дозвона будет прописан в программе и при желании может быть заменен на любой другой.

 Задача поставлена — время программировать. Ниже приведен код с подробными ми:

FAQ. Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Возможно ли применение “голого” датчика SW-520D вне модуля?

Ответ: Да, вполне возможно. В этом случае подключение к плате Arduino можно выполнить по следующей схеме:

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

  • Вопрос: Какое максимальное напряжение могут коммутировать контакты датчика   SW-520D?
  • Ответ: Максимально коммутируемое напряжение составляет 20В.
  • Вопрос: Какое гарантированное количество срабатываний может обеспечить датчик SW-520D?

Ответ: Коммутация контактов внутри датчика SW-520D имеет механическую природу, поэтому такое понятие как гарантированное количество срабатываний имеет место быть. Для подобных датчиков оно составляет порядка 100000.

  1. Вопрос: Какова герметичность датчика?
  2. Ответ: Сам датчик выполнен в герметичном корпусе и не боится воды и пыли, чего не скажешь о схеме модуля.
  3. Вопрос: Насколько надежен датчик SW-520D в сравнении с аналогичными ртутными датчиками.
  4. Ответ: Согласно заявления производителей, внутренние контакты SW-520D соответствуют стандартам качества и как следствие полностью могут заменить ртутные.

Датчик наклона на базе Ардуино своими руками

Многие смартфоны могут порадовать своих владельцев набором функций, реализованных за счет встроенного акселерометра. Который представляет собой электромеханическое устройство, фиксирующее любые изменения рабочего органа в пространстве.

Принцип действия основан на измерении ускорения перемещения инертной массы внутри акселерометра.

На его основе работает автоматический переворот экрана, подстраивающий картинку в соответствии с положением телефона, счетчик шагов, приложение для обнаружения препятствия, ряд фитнесс приложений и т.д.

Благодаря использованию микроконтроллера Arduino вы можете самостоятельно сконструировать датчик наклона в домашних условиях.

Для этого вам понадобится:

  • Акселерометр ADXL335;
  • Плата Arduino Uno;
  • Дисплей для отображения направления наклона (в данном случае мы используем светодиодный вариант).

Практическая реализация датчика наклона на базе Arduino приведена на рисунке ниже:

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаРисунок 1: общий вид датчика

В данном примере рассматривается установка акселерометра ADXL335 выпускаемого компанией Analog Devices который подключается к соответствующим выводам на микроконтроллере Arduino Uno, а от микроконтроллера сигналы переводятся на дисплей.

Для сборки такой схемы удобно использовать заводскую макетную плату, хотя датчик наклона отлично сможет функционировать и на любой другой ровной поверхности, которую вы будете использовать в роли базы.

Главная задача реализовать основной принцип датчика, который приведен на блок-схеме ниже.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаРис. 2: блок-схема датчика

Преимуществом такой модели является установка Arduino Uno, так как этот микроконтроллер лучший вариант для электронных устройств, управляемых сигналам с платы.

Ее программирование и использование в схеме доступно широким массам за счет простой адаптации под стандартное программное обеспечение компьютера и возможности самостоятельной настройки с последующим внесением корректив в их работу.

Поэтому данный вариант отлично подходит как профессиональным конструкторам, так и любителям в сфере робототехники и электронного моделирования.

Для реализации датчика наклона Arduino Uno выбран неспроста, он собран на базе микросхемы ATmega328 и включает в себя 14 цифровых выходов, 6 аналоговых, USB разъем для подключения к устройствам программирования, ICSP разъем, вход питания, и оснащается функцией сброса или обнуления данных. Также в данной плате установлен кварцевый генератор на 16МГц, предназначенный для поддержания стабильной работы всего микроконтроллера.

Несмотря на внушительный объем его элементов, Arduino Uno имеет оносительно небольшие размеры и его достаточно легко эксплуатировать. Для этого вам понадобиться подключить плату к ПК через USB вход для установки рабочих параметров и запитать посредством батареи или через адаптер. Программирование и дальнейшая эксплуатация производится  в операционной среде Arduino.

Как собрать датчик наклона?

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаРис. 3: электрическая схема датчика наклона

Подключение акселерометра к микроконтроллеру осуществляется по такому принципу:

  • Вывод ST подключается к пину платы Arduino A0;
  • Вывод перемещений по оси Z подключается к пину платы Arduino A1;
  • Вывод перемещений по оси Y подключается к пину платы Arduino A2;
  • Вывод перемещений по оси X подключается к пину платы Arduino A3;
  • Вывод GND подключается к пину платы Arduino A4;
  • Вывод VCC подключается к пину платы Arduino A5.

Затем от микроконтроллера Ардуино производится подключение к дисплею, в данной ситуации состоящего из группы светодиодов. Для подключения от платы берутся выходы с 8 по 12  и пин питания на 5В, которые распределяются по логике схемы следующим образом:

  • Пин 5В является общей точкой подключения;
  • Восьмой подключается к светодиоду, сигнализирующему о наклоне в правую сторону;
  • Девятый подключается к светодиоду, сигнализирующему о стабильном положении датчика по центру (его, для отличия, мы делаем красного цвета, но это не принципиально);
  • Десятый подключается к светодиоду, сигнализирующему о перемещении датчика назад;
  • Одиннадцатый подключается к светодиоду, сигнализирующему о наклоне в левую сторону;
  • Двенадцатый подключается к светодиоду, сигнализирующему о наклоне датчика вперед.

При изменении положения акселерометра в пространстве произойдет движение инертной массы. В результате такого движения инертная масса приведет к замыканию контактов и подаст соответствующий сигнал с одного из выводов.

Далее этот сигнал обработается микроконтроллером  Arduino и преобразуется в подачу напряжения на определенный светодиод или группу светодиодов. Вот по такому принципу и осуществляется работа датчика наклона на базе Arduino.

Помимо приведенного способа сборки датчика на макетной плате, вы можете с тем же успехом реализовать его на печатной плате. Пример такой платы приведен на рисунке ниже.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаРисунок 4: схема для печатной платы

Проверка правильности подключения осуществляется в контрольных точках, приведены на рисунке 3. Напряжение в них должно соответствовать данным из таблицы.

Таблица: уровни напряжения в контрольных точках

Точка на рисунке Напряжение  в точке, В
Т0
Т1 5
Т2 Ниже, чем в Т3
Т3 Выше, чем в Т2

Тестирование работоспособности и корректировка параметров

После электрического соединения элементов датчика наклона производится загрузка программы, на устройство через ПК, для чего вам необходимо:

  • Подключить микроконтроллер к компьютеру через USB переходник;
  • Загрузить программу (test.ino) с компьютера на Ардуино УНО;
  • Затем на компьютере откройте программную среду Arduino, в которой отображается исходный код от соответствующих выводов акселерометра;
  • Сбросьте данные и отметьте числовые изменения по всем трем осям (X, Y, Z), которые происходят при наклоне датчика влево, вправо.
Читайте также:  ДМРВ Калина: признаки неисправности, проверка ДМРВ, замена

Если вас не устраивает положение, в котором светодиод начинает загораться, его можно откорректировать. Для изменения угла наклона, при котором  датчик будет сигнализировать об изменении положения, вам понадобится:

  • Оставаясь в программной среде Arduino, начните наклонять датчик влево, когда угол наклона достигнет той отметки, в которой светодиод должен загораться, отметьте для себя – это будет значение кода «A_max», граница отключения светодиода при возвратном движении датчика будет такой же;
  • Для регулирования угла наклона вправо повторите ту же операцию, наклонив до нужного угла, отметьте для себя цифровое значение – это будет значение кода «A_min», та же величина прекратит горение при возвратном движении к нейтральной позиции датчика;
  • Эти значения нужно изменить в теле программы tiltdetection.ino, для чего запускается Arduino IDE, в строки «A_max» и «A_min» вносятся записанные вами ранее данные (рисунок 5);
    Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройкаРис. 5. Снимок экрана программирования Arduino Uno
  • После этого сохраните внесенные изменения и заново загрузите откорректированную программу на микроконтроллер.

Теперь устройство будет работать с более приемлемым  для вас углом наклона. Здесь разобран пример корректировки угла перемещения датчика влево и вправо. Но при желании вы можете проделать те же манипуляции и для изменения угла наклона вперед и назад, при переходе через который будут загораться и гаснуть светодиоды.

Что нужно для работы программы?

Так как микроконтроллер программируется на специально разработанной под него платформе Arduino IDE, никаких дополнительных языков программирования и специальных навыков по работе с ними вам иметь не нужно, достаточно просто подключить Arduino к компьютеру.

Также стоит отметить, что микросхема  ATmega328 в Arduino Uno изначально содержит предварительно установленный механизм загрузки.

Именно он позволяет программировать устройство без каких-либо аппаратных программаторов, а взаимодействие программной среды на компьютере и  микросхеме происходит по протоколу STK500.

Для работы с программным обеспечением микроконтроллера вам понадобиться войти в меню «Инструменты», затем выбрать «Платы» и установить  Arduino Uno (если вы применяете другую модель, установите ее).

После этого через Arduino IDE запрограммируйте плату на логику датчика наклона и можете приступать к эксплуатации готового устройства.

Также можно программировать Ардуино через протокол ICSP, но этот метод больше подходит искушенным программистам, а не начинающим конструкторам, поэтому куда проще пользоваться стандартным способом.

Исходный код программы: Датчик наклона на базе Arduino

Подключение датчика наклона к Arduino

Датчик наклона позволяет определить положение и обнаружить отклонение в вертикальной плоскости. Он определяет, находится ли сам датчик полностью в вертикальном положении или наклонён.

Это свойство делает его очень полезным, например, в игрушках, роботах и других устройствах, для работы которых важна ориентация относительно вертикали.

Датчик наклона представляет собой цилиндр с катающимся внутри проводящим ток шариком и оснащённый снизу двумя проводящими элементами (контактами).

Когда датчик находится полностью в вертикальном положении шарик падает на дно цилиндра и замыкает контакты.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Когда датчик наклонён шарик не касается контактов, цепь размыкается и ток не протекает.

Таким образом датчик наклона работает как выключатель, который включается и выключается в зависимости от ориентации относительно вертикали. Он будет передавать устройству на платформе Arduino цифровой сигнал: ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ уровень сигнала.

Подключения датчика наклона к плате Arduino довольно простое. Нужно просто подсоединить один вывод датчика к цифровому выводу платы Arduino, а другой вывод заземления (GND) — к выводу заземления (GND) платы.

При таком подключении необходимо активировать встроенный подтягивающий резистор на микросхеме платы Arduino для цифрового вывода, к которому подключён датчик. Другой вариант — включить в схему подтягивающий резистор на 10 кОм.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Для этого примера нужно просто добавить светодиод к схеме из раздела «Подключение датчика».

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Далее нужно загрузить следующий код в плату Arduino.

/*
* Rui Santos
* Complete Project Details https://randomnerdtutorials.com
*/

int ledPin = 12;
int sensorPin = 4;
int sensorValue;
int lastTiltState = HIGH; // the previous reading from the tilt sensor

// the following variables are long's because the time, measured in miliseconds,
// will quickly become a bigger number than can be stored in an int.
long lastDebounceTime = 0; // the last time the output pin was toggled
long debounceDelay = 50; // the debounce time; increase if the output flickers

void setup(){
pinMode(sensorPin, INPUT);
digitalWrite(sensorPin, HIGH);
pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}

void loop(){
sensorValue = digitalRead(sensorPin);
// If the switch changed, due to noise or pressing:
if (sensorValue == lastTiltState) {
// reset the debouncing timer
lastDebounceTime = millis();
}
if ((millis() — lastDebounceTime) > debounceDelay) {
// whatever the reading is at, it's been there for longer
// than the debounce delay, so take it as the actual current state:
lastTiltState = sensorValue;
}
digitalWrite(ledPin, lastTiltState);

Serial.println(sensorValue);
delay(500);
}

* Complete Project Details https://randomnerdtutorials.comint lastTiltState = HIGH;   // the previous reading from the tilt sensor// the following variables are long's because the time, measured in miliseconds,// will quickly become a bigger number than can be stored in an int.long lastDebounceTime = 0;  // the last time the output pin was toggledlong debounceDelay = 50;    // the debounce time; increase if the output flickers  pinMode(sensorPin, INPUT);  digitalWrite(sensorPin, HIGH);  sensorValue = digitalRead(sensorPin);  // If the switch changed, due to noise or pressing:  if (sensorValue == lastTiltState) {    // reset the debouncing timer    lastDebounceTime = millis();  if ((millis() — lastDebounceTime) > debounceDelay) {    // whatever the reading is at, it's been there for longer    // than the debounce delay, so take it as the actual current state:    lastTiltState = sensorValue;  digitalWrite(ledPin, lastTiltState);  Serial.println(sensorValue);

И вот, что вы получите в результате.

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Современные датчики угла наклона: зачем они нужны

Датчик наклона: зачем нужен, принцип работы, монтаж, настройка

Научные исследования не стоят на месте. Ученые постоянно разрабатывают и создают устройства, которые направлены на улучшение жизни человека. Но некоторые из таких современных разработок заслуживают пристального внимания.

К примеру, существуют специальные приборы, позволяющие определить степень отклонения объекта от своего положения. Такие аппараты принято называть датчиками угла наклона. Их часто применяют при разработке система автоугона.

Но что же представляет собой датчик угла наклона, который устанавливается на различные автомобили? На самом деле этот элемент представляет собой сверхчувствительное устройство. Оно активно реагирует на изменение положения тела. Но не просто так, а относительно заранее заданной оси.

Соответственно, приспособление позволяет подавать сигнал, если происходит перемещение объекта в пространстве.

Каков же принцип работы такого датчика? На самом деле объяснить механизм функционирования этого устройства очень легко. Если угол наклона или положение объекта меняется, в элемент поступает соответствующий импульс. Он же подает сигнал в центр установки, после чего оповещение отправляется на дистанционное устройство.

Что такое инклинометр и зачем он нужен

Но есть и более сложное оборудование. К числу таковых разработок относится наклонометр, который еще называют инклинометром.

Для чего необходимо такое устройство? На самом деле этот тип приборов позволяет определить угол наклона того или иного объекта, но уже относительно гравитационного поля Земли. В реальной практике такое оборудование широко распространено в строительстве.

Еще наклонометры активно используются при эксплуатации различных сооружений и зданий. Не менее полезны эти устройства бывают в процессе бурения скважин.

Но стоит учитывать, что существует несколько типов этого оборудования. Какие же виды приборов бывают? Сегодня выделяются инклинометры:

  • ручные;
  • ртутные;
  • электронные;
  • маятниковые.

Каждый из этих типов имеет свои уникальные особенности. Ртутные разновидности работают на основе колбы, заполненной ртутью. А вот маятниковые версии функционируют за счет маятника или отвеса. С помощью сохранения таких элементов в вертикальном положении вне зависимости от угла наклона можно получить необходимые сведения.

Ручные модели инклинометров работают на основе установленной внутри прибора трубки, заполненной жидкостью, и воздушного пузыря. При колебании инструмента пузырь определяет угол наклона с помощью шкалы. Электронные версии наиболее точные, так как в их основе лежит гироскоп.

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *