Посоветуйте датчики, которые помогут модифицировать электронную вилку

[Zipar]

Здравствуйте!

После просмотра видео Alex Gavera я загорелся идеей разобраться в электронике и программировании на Ардуино. Я работаю помощником лесничего, поэтому для своего первого проекта решил сделать электронную вилку для обмера деревьев (по сути, большой электронный штангенциркуль). Это бы значительно облегчило мою работу и позволило проводить замеры в одиночку, без помощника, который записывает данные.

Изначально я определил, какие функции должен выполнять прибор:

1. Вывод результатов измерения на экран.
2. Выбор измеряемой породы дерева (ель, сосна, берёза, осина, дуб).
3. Запись измерений на карту памяти в виде таблицы (пока остановился на этом варианте, так как передача данных на телефон для меня пока сложна).
4. Создание нового файла для каждой серии измерений.
5. Возможность калибровки.
6. Кнопки для оценки категории дерева (деловое, дровяное).
7. Точность в пределах ±0,5–1 см.

Я начал с самого простого варианта и решил построить устройство на основе многооборотного потенциометра, используя для передачи вращения реечную передачу. Я понимал, что это не самый надежный вариант, так как потенциометр может быстро выйти из строя, особенно в полевых условиях. Но всё равно решил собрать прототип. Впервые работал в Fusion 360, так что, возможно, есть некоторые недочеты.

Общий вид прототипа:




Устройство:

1. Линейка — изготовлена из алюминиевой квадратной трубы 12х25х1.5 мм длиной 1 метр.
2. Неподвижная ножка — жестко закреплена на линейке.
3. Подвижная ножка — перемещается вдоль линейки.
4. Вилки — прикладываются к стволу дерева.
5. Корпус для электроники.
6. Многооборотный потенциометр на 10 кОм.
7. Рейка.

Так выглядит реечная передача:


Скоро соберу прототип полностью. Конечно, в модели оказалось больше косяков, чем я предполагал:

1. Не учёл усадку деталей при 3D-печати, из-за чего некоторые элементы не становятся на свои места.
2. Корпус для электроники оказался маловат, чтобы удобно развести проводку.

Я также рассматривал вариант с использованием датчика Холла, но, изучив вопрос, понял, что это сложнее: требуется очень точное расположение магнитов на линейке и самого датчика на подвижной ножке. К тому же, при скорости движения ножки датчик может не успевать считывать все магниты.

Еще была идея купить несколько китайских электронных штангенциркулей и использовать их платы с отражателями. Но я не уверен, будет ли такая схема работать при объединении нескольких отражателей в одну линию.



Пока я в раздумьях, какой вариант окажется наиболее надежным и пригодным для работы в полевых условиях. Подскажите, пожалуйста, какие ещё можно использовать бюджетные и точные датчики для измерения линейного перемещения?

Впервые пишу на форуме, так что если есть какие-то недочеты, прошу отнестись снисходительно.

Большое спасибо за внимание!

 

[SlavaZagaynov]

рассматривал вариант использвать VL53L0X ?

 

[EugeneFrol]

Потенциометр - плохая идея. Лучше Роторный энкодер.
Запись на карту в виде таблицы? Что будет в этой таблице, кроме породы и размера ствола?
Как будут вноситься данные? Текстовая клавиатура? Сенсорный экран со списком для выбора?
Может лучше Android-приложение с фиксацией измерения через WiFi?
У меня была аналогичная задача для станка, но там использовались Оптические линейки
VL53L0X тоже не пойдет - в даташите указана точность +-3% -это +-6см -показания прыгают!!!

Предлагаю такой вариант

 

[Zipar]

@SlavaZagaynov, рассматривал, но я нашёл статью где человек делал такой же проект но с использованием этого датчика и писал, что в полевых условиях у него выходят помехи при которых выводятся ошибочные данные

 

[Zipar]

@EugeneFrol, очень интересный вариант, спасибо за подробное описание, рассмотрю вариант роторным энкодером, а до оптических линейки мне еще далеко и признаюсь честно дороговато на данный момент. А на счет таблицы будет указа порода и ступень толщины через 4 см. И в каждый диаметр записывалось кол-во измеренных стволов для каждой данной позиции, при нажатии кнопки дело или дрова. Конечно это выводилось виде csv формата. Который было трудновато читать визуально.
Спасибо большое за уделённое внимание и ответ)

 

[SlavaZagaynov]

@Zipar,

http://www.lessnab.karelia.ru/masserex.htm

Forest measurement tools and Calipers | Masser Precision

Our products are known for their durability, accuracy and service free construction. They are used all around the world in different forest types.

www.masser.fi

в подробности не вдавался, но очень интересно.

 

[Zipar]

@SlavaZagaynov, такие электронные вилки я видел, есть даже электронная вилка с каджетом как пиб-бой с фалаута, который крепится на руку, но к сожалению все эти агрегаты стоят от 300 тыс. руб, а поэтому я как раз и рассматриваю вариант сделать бюджетный, но рабочий вариант. Спасибо за уделённое внимание)

 

[SlavaZagaynov]

csv формата. Который было трудновато читать визуально.

загружаешь csv в ексель, получаешь таблицу и делаешь с данными всё что хочешь, в т.ч. диаграмму.

 

[Zipar]

@SlavaZagaynov, я еще не очень сильно разобрался как правильно сделать так чтобы он разбивал на ячейки, а получается так, что он пишет одно строкой, которую сложно прочитать

 

[SlavaZagaynov]

@Zipar,
при загрузке указать разделитель данных

 

[Zipar]

@SlavaZagaynov, об этом я не знал, спасибо большое, сколько не работал в excel не знал об этой функции

 

[EugeneFrol]

С csv проблем не будет. Меня вот что интересует.
Номер ствола, номер позиции на стволе, диаметр позиции, порода, назначение (дело/дрова) - как это фиксировать?
Вот сделали Вы замер - на экране значение в см, а дальше?
Еще 2-е кнопки "Новый ствол", "Следующая позиция"? Которые тоже отображать на экране?

 

[SlavaZagaynov]

...

судя по картинке финского изделия , там много кнопок. устройство не сложное, тыкаеь в кнопки - выбираешь тип дерева, дело-дрова и т.д. - одна кнопка - одно значение, добаляем модуль часов, модуль гпс, карту памяти, по кнопке ок добавляем текст на карту памяти: дату-время, координаты, тип дерева, диаметр, полезность и другие нужные данные. За пару вечеров можно собрать и запрограммировать.

 

[Zipar]

@EugeneFrol, я сделал так, ножка раздвигается прислоняется к дереву, во время этого показывается на дисплее след: первая буква породы, см, и дело либо дрова. При нажатии на кнопку дело или дрова, происходит запись, на экране показывается что идет запись и потом обратно началаный экран, остальные 2-е кнопки используются для выбора породы, а вторая для при коротком нажатии создания нового документа, а долгое переход в калибровку.
На фото примерный вид таблицы.

 

[EugeneFrol]

Судя по таблице для каждой породы надо заводить свой файл.
Первая кнопка переключает дело/дрова.
Вторая - переключает породы.
Третья при нажатии находит нужный файл (для выбранной породы), добавляет замер (если его нет) и/или добавляет +1 в нужный столбик.
Четвёртая - сброс (заставляет создавать новые файлы сначала для каждой породы).
В конце дня сливаем все файлы в ПК по WiFi.