RU2768504C1 - Angle measurement device - Google Patents
Angle measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768504C1 RU2768504C1 RU2021119722A RU2021119722A RU2768504C1 RU 2768504 C1 RU2768504 C1 RU 2768504C1 RU 2021119722 A RU2021119722 A RU 2021119722A RU 2021119722 A RU2021119722 A RU 2021119722A RU 2768504 C1 RU2768504 C1 RU 2768504C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gpio
- input
- sensor
- unit
- output port
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/02—Devices characterised by the use of mechanical means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для цифровых вычислений на основе измерений угловой скорости с использованием гироскопических эффектов и может быть использована в составе специализированных заточных станков для ножей.SUBSTANCE: invention relates to devices for digital calculations based on measurements of angular velocity using gyroscopic effects and can be used as part of specialized knife sharpening machines.
Из уровня техники известен датчик динамометрический двухканальный (RU 30979 U1, МПК G01L 1/22, опубл. 10.07.2003). Устройство содержит корпус, крышку, акселерометр, четыре тензорезистора, соединенных по мостовой схеме, плату электронного преобразователя, усилитель сигнала для канала ускорения, усилитель сигнала для канала нагрузки, преобразователь напряжения в ток для канала ускорения, преобразователь напряжения в ток для канала нагрузки и источник питания.A two-channel dynamometric sensor is known from the prior art (RU 30979 U1, IPC
Недостатком известного датчика является отсутствие в его конструкции вычислительного модуля, позволяющего обрабатывать и сохранять в памяти результаты измерений наклона датчика по трем осям относительно гравитационного поля Земли.A disadvantage of the known sensor is the lack of a computing module in its design that allows processing and storing in memory the results of measurements of the sensor inclination along three axes relative to the Earth's gravitational field.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признано мобильное устройство с инклинометром (RU 2509338 C2, МПК G06F 1/16, опубл. 10.03.2015). Устройство содержит панель, снабженную графической панелью; инклинометр, сконфигурированный для обнаружения изменения в наклоне панели; акселерометр, сконфигурированный для обнаружения вращения панели из альбомной ориентации в портретную ориентацию и процессор, выполненный с возможностью выполнения управляющей программы, реагирующей на инклинометр и акселерометр для автоматической перерисовки изображения, отображаемого на графической панели.The closest technical solution to the claimed invention and selected as a prototype is a mobile device with an inclinometer (RU 2509338 C2, IPC G06F 1/16, publ. 10.03.2015). The device comprises a panel provided with a graphical panel; an inclinometer configured to detect a change in the slope of the panel; an accelerometer configured to detect rotation of the panel from landscape to portrait orientation; and a processor configured to execute a control program responsive to the inclinometer and the accelerometer to automatically redraw the image displayed on the graphics panel.
Недостатком известного устройства является его низкая технологичность, связанная со сложностью мобильного устройства и наличием в его конструкции подвижных узлов, что также снижает его надежность. Кроме того известное устройство сложно адаптировать для его совместного использования с заточными станками для ножей.The disadvantage of the known device is its low manufacturability associated with the complexity of the mobile device and the presence of moving parts in its design, which also reduces its reliability. In addition, the known device is difficult to adapt for use with knife sharpening machines.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение возможности точного определения угла заточки режущей кромки ножа с помощью предложенного устройства.The technical problem to be solved by the claimed invention is to enable accurate determination of the sharpening angle of the cutting edge of the knife using the proposed device.
Указанная задача решена тем, что устройство для измерения углов содержит призматический корпус, с выполненным на его верхнем торце закрытым пазом, в котором закреплен измерительный блок, снабженный мультисенсорным датчиком измерения движения; измерительный блок выполнен на основе микроконтроллера с питанием от аккумуляторной батареи, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное системной шиной с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных и интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в универсальные двунаправленные GPIO-порты ввода-вывода, при этом к первому и второму GPIO-портам ввода-вывода подключены блок индикации и блок ввода данных, а к третьему GPIO-порту ввода-вывода подключен мультисенсорный датчик измерения движения.This problem is solved by the fact that the device for measuring angles contains a prismatic housing, with a closed groove made on its upper end, in which a measuring unit is fixed, equipped with a multi-sensor movement measurement sensor; the measuring unit is based on a microcontroller powered by a battery, containing a microprocessor core connected by a system bus to the FLASH program memory, SRAM data memory and a general-purpose I/O interface, grouped into universal bidirectional GPIO I/O ports, while an indication unit and a data input unit are connected to the first and second GPIO input/output ports, and a multisensor motion sensor is connected to the third GPIO input/output port.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков устройства, является обеспечение высокой точности определения угла заточки режущей кромки ножа, за счет применения в устройстве микроконтроллерного измерительного блока с подключенным к нему датчиком измерения движения, реагирующим на изменение углов ориентации устройства и обеспечивающим определение его положения относительно гравитационного поля Земли, а также блока индикации, отображающего значение измеренного угла и блока ввода данных, обеспечивающего возможность управления устройством.A positive technical result provided by the set of features of the device disclosed above is to ensure high accuracy in determining the angle of sharpening of the cutting edge of the knife, due to the use of a microcontroller measuring unit in the device with a motion measurement sensor connected to it, which responds to changes in the orientation angles of the device and provides determination of its position relative to the gravitational field of the Earth, as well as an indication unit that displays the value of the measured angle and a data input unit that provides the ability to control the device.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан его внешний вид, на фиг. 2 приведена структурная схема измерительного блока; на фиг. 3 представлен внешний вид заточного станка, совместно с которым используют прибор.The design of the device is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows its appearance, Fig. 2 shows a block diagram of the measuring unit; in fig. 3 shows the appearance of the grinding machine, in conjunction with which the device is used.
Устройство для измерения углов имеет следующую конструкцию.The device for measuring angles has the following design.
Основой устройства является призматический корпус 1, на верхнем торце которого выполнен закрытый паз 2, в котором закреплен измерительный блок 3, снабженный мультисенсорным датчиком измерения движения 4. При этом измерительный блок выполнен на основе микроконтроллера 5 с питанием от аккумуляторной батареи 6, содержащего микропроцессорное ядро 7, соединенное системной шиной с FLASH-памятью программ 8, SRAM-памятью данных 9 и интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в универсальные двунаправленные GPIO-порты 10, 11 и 12. К первому 10 и второму 11 GPIO-портам ввода-вывода подключены блок индикации 13 и блок ввода данных 14, а к третьему 12 GPIO-порту ввода-вывода подключен мультисенсорный датчик измерения движения 4 посредством двухпроводного интерфейса I2C. К семи младшим линиям первого GPIO-порта 10 ввода-вывода и четвертой линии второго GPIO-порта 11 ввода-вывода подключены информационные входы блока индикации 13, а три младших линии второго GPIO-порта 11 ввода-вывода выполнены с возможностью выбора одного из индикаторов блока индикации 13 для вывода информации.The basis of the device is a
Устройство для измерения углов может быть выполнено на основе любого известного восьми- или тридцатидвухразрядного микроконтроллера. Ниже приведен один из вариантов его исполнения на основе микросхемы серии STM32F042x4, построенной на 32-битном процессорном ядре ARM Cortex-М0.The device for measuring angles can be made on the basis of any known eight- or thirty-two-bit microcontroller. Below is one of its variants based on the STM32F042x4 series chip, built on a 32-bit ARM Cortex-M0 processor core.
Блок индикации 12 устройства выполнен в виде трех семисегментных индикаторов, блок ввода данных 13 выполнен в виде кнопки, в качестве мультисенсорного датчика измерения движения 5 применена микросхема серии LSM6DS31 (1 Серия акселерометров LSM6DS3 // Компел. URL: https://www.compel.ru/series/ST/LSM6DS3 (дата обращения: 10.05.2021).), а в качестве аккумуляторной батареи применен литий-ионный заряжаемый аккумулятор BQ21040DBVT2 (2 Datasheet Texas Instruments BQ21040DBVT // FindChips. URL: https://www.rlocman.ru/datasheet/data.html?di=239021&/BQ21040DBVT (дата обращения: 10.05.2021).).The display unit 12 of the device is made in the form of three seven-segment indicators, the
Семь младших линий первого GPIO-порта А (РА0÷РА6) подключены к информационным входам (сегментам А, В, С, D, Е, F, G) индикаторов блока индикации 12, к линии РА7 порта А через токоограничивающий резистор подключен выход аккумуляторной батареи, при этом линия выполняет альтернативную функцию, являясь входом седьмого канала ADC_IN7 встроенного аналого-цифрового преобразователя контроллера, и выполняет измерение уровня заряда батареи. К линиям РА11÷РА12 подключены, соответственно, линии Data+ и Data- разъема micro-USB 15 устройства, при этом линия VBUS упомянутого разъема является входом аккумуляторной батареи, обеспечивая возможность зарядки последней.Seven junior lines of the first GPIO port A (PA0÷PA6) are connected to the information inputs (segments A, B, C, D, E, F, G) of indicators of the display unit 12, the battery output is connected to the PA7 line of port A through a current-limiting resistor , while the line performs an alternative function, being the input of the seventh channel ADC_IN7 of the built-in analog-to-digital converter of the controller, and measures the battery charge level. Lines PA11÷PA12 are connected, respectively, to the Data+ and Data- lines of the micro-USB 15 connector of the device, while the VBUS line of the mentioned connector is the input of the battery, providing the possibility of charging the latter.
Три младших линии второго GPIO-порта В (РВ0, РВ1, РВ3) используются для выбора (дешифрации) одного из семимисегментных индикаторов. Линия РВ4 используется для управления сегментом индикаторов, представляющим собой точку (сегмент Н). Блок ввода данных 14, выполненный в виде кнопки (ключ), подключен к линиям РВ5÷РВ8 порта В, при этом линии РВ5÷РВ7 соединены параллельно, настроены на вывод данных (являются источниками тока) и подключены к входу кнопки, а выход последней подключен к входу линии РВ8, использующейся для фиксации нажатия на кнопку пользователем.Three junior lines of the second GPIO port B (РВ0, РВ1, РВ3) are used to select (decode) one of the seven-segment indicators. The PB4 line is used to control the indicator segment, which is a point (segment H). The data input block 14, made in the form of a button (key), is connected to the lines РВ5÷РВ8 of port B, while the lines РВ5÷РВ7 are connected in parallel, configured for data output (they are current sources) and connected to the input of the button, and the output of the latter is connected to the input of the PB8 line, which is used to fix the pressing of the button by the user.
К первым двум линиям третьего GPIO-порта F (PF0÷PF1) подключен мультисенсорный датчик измерения движения посредством двухпроводного интерфейса I2C, при этом линия PF1(SDA) используется для передачи данных, а линия PF0(SCL) - для тактирования.A multi-sensor motion sensor is connected to the first two lines of the third GPIO port F (PF0÷PF1) via a two-wire I 2 C interface, while the PF1(SDA) line is used for data transmission, and the PF0(SCL) line is used for clocking.
Устройство для измерения углов используют следующим образом.An angle measuring device is used as follows.
Прибор используют совместно с заточным станком для заточки ножей. Наиболее удобным для использования совместно с устройством следует признать точильный станок «Профиль К03» (фиг. 3), имеющий возможность установки на направляющую держателя абразива прибора для измерения угла заточки лезвия ножа.The device is used in conjunction with a sharpening machine for sharpening knives. The most convenient for use in conjunction with the device should be recognized as a grinding machine "Profile K03" (Fig. 3), which can be installed on the guide of the abrasive holder of the device for measuring the angle of sharpening the knife blade.
Устройство имеет несколько режимов работы, к которым относятся основной режим и режим настройки.The device has several modes of operation, which include the main mode and the configuration mode.
Первоначально затачиваемый нож размещают в держателе ножей 16, а устройство для измерения углов устанавливают на направляющей держателя абразива 17 и включают его кратковременным нажатием (менее одной секунды) на кнопку (блок ввода данных) 14. Настройку угла заточки лезвия ножа осуществляют ослаблением винта 18 заточной штанги 19 и перемещением ее по стойке 20. При окончании настройки угла заточки штангу фиксируют винтом 18.Initially, the knife to be sharpened is placed in the
На индикаторах блока индикации 13 в течение одной секунды будет отображаться текущий уровень зарядки аккумуляторной батареи 6 в процентах. Так как семисегментный индикатор не может отобразить символ процента «%», для его индикации условно используются сегменты А, В, G, F индикатора с образованием символа Затем устройство автоматически перейдет в основной режим работы.The indicators of the
Во время основного режима работы измерительный блок 3 устройства выполняет опрос мультисенсорного датчика измерения движения 4 и выводит измеренные значений угла наклона прибора на индикаторы блока индикации 13 при изменении угла наклона держателя абразива 17. During the main mode of operation, the
Для рассмотренного выше варианта реализации устройства это осуществляется за счет выполнения микропроцессорным ядром 7 микроконтроллера 5 управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ 8 с использованием SRAM-памяти данных 9, которая с помощью линий PF0÷PF1 порта F опрашивает состояние микросхемы LSM6DS3. При этом в основном цикле программы в бесконечном цикле анализируется состояние кнопки (блока ввода данных) 14 и выполняется вывод на блок индикации 13 последнего измеренного значения угла наклона прибора относительно горизонта с помощью линий РА0÷РА6 GPIO-порта А и линий РВ0÷РВ4 GPIO-порта В. Величина угла на индикаторах блока индикации отображается в градусах и их десятых долях, например 09.2.For the embodiment of the device discussed above, this is done by executing by the
Отключение устройства в основном режиме происходит автоматически через одну минуту. Прибор можно также отключить вручную кратковременным нажатием (менее 2 секунд) на кнопку (блок ввода) 14.Switching off the device in the main mode occurs automatically after one minute. The device can also be turned off manually by briefly pressing (less than 2 seconds) on the button (input block) 14.
Режим настройки предназначен для калибровки устройства по горизонту. Для этого его располагают на ровной поверхности, включают, нажимают кнопку (блока ввода данных) 14 и, не отпуская ее, дожидаются повторного мигания цифр на индикаторах блока индикации 13, что происходит через 10÷12 секунд после включения устройства. Далее кнопку отпускают, а затем осуществляют ее кратковременное нажатие, после чего обеспечивают неподвижность прибора в течение 2÷4 секунд, пока блок индикации 13 отображает калибровочный код «Р1», после чего устройство аккуратно поворачивают относительно вертикальной оси на 90°, не изменяя при этом его горизонтального положения. Указанные действия повторяют последовательно четыре раза, при этом блок индикации после первого калибровочного кода будет отображать коды «Р2», «Р3» и «Р4». После выполнения калибровки прибор автоматически выключится.The setup mode is designed to calibrate the device horizontally. To do this, it is placed on a flat surface, turned on, the button (of the data input unit) 14 is pressed and, without releasing it, they wait for the numbers on the indicators of the
Аккумуляторную батарею 6 устройства заряжают с помощью разъема micro-USB 15 устройства, что позволяет ему работать автономно не менее 6 часов.The
Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке прибор является относительно простым и компактным устройством, позволяющим точно определять угол заточки режущей кромки ножей при их заточке на специализированных заточных приспособлениях, в частности на точильных станках.Thus, the device considered in this application is a relatively simple and compact device that allows you to accurately determine the sharpening angle of the cutting edge of knives when they are sharpened on specialized sharpening devices, in particular on grinding machines.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021119722A RU2768504C1 (en) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | Angle measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021119722A RU2768504C1 (en) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | Angle measurement device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2768504C1 true RU2768504C1 (en) | 2022-03-24 |
Family
ID=80819372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021119722A RU2768504C1 (en) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | Angle measurement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2768504C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797338C1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-06-02 | Алексей Сергеевич Худяков | Method for determining the angle of sharpening of knives using an inclinometer |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6418790B1 (en) * | 1999-08-18 | 2002-07-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
RU30979U1 (en) * | 2003-03-18 | 2003-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Маркетинг-Сервис" | Sensor dynamometer two-channel MS-403 |
RU2325659C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | Rate gyroscope |
RU2509338C2 (en) * | 2008-09-08 | 2014-03-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Mobile device with inclinometer |
US9395385B2 (en) * | 2013-01-17 | 2016-07-19 | Ppg Technologies, Inc. | Method and apparatus for determining a relative orientation of points on a rigid body |
US9835641B2 (en) * | 2010-06-25 | 2017-12-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Angular velocity detection device and angular velocity sensor including the same |
US10089789B2 (en) * | 2014-06-12 | 2018-10-02 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring device with a six degree-of-freedom handheld probe and integrated camera for augmented reality |
US10561344B2 (en) * | 2014-09-16 | 2020-02-18 | Hip Hope Technologies Ltd. | Fall detection device and method |
-
2021
- 2021-07-05 RU RU2021119722A patent/RU2768504C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6418790B1 (en) * | 1999-08-18 | 2002-07-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
RU30979U1 (en) * | 2003-03-18 | 2003-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Маркетинг-Сервис" | Sensor dynamometer two-channel MS-403 |
RU2325659C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | Rate gyroscope |
RU2509338C2 (en) * | 2008-09-08 | 2014-03-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Mobile device with inclinometer |
US9835641B2 (en) * | 2010-06-25 | 2017-12-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Angular velocity detection device and angular velocity sensor including the same |
US9395385B2 (en) * | 2013-01-17 | 2016-07-19 | Ppg Technologies, Inc. | Method and apparatus for determining a relative orientation of points on a rigid body |
US10089789B2 (en) * | 2014-06-12 | 2018-10-02 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring device with a six degree-of-freedom handheld probe and integrated camera for augmented reality |
US10561344B2 (en) * | 2014-09-16 | 2020-02-18 | Hip Hope Technologies Ltd. | Fall detection device and method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797338C1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-06-02 | Алексей Сергеевич Худяков | Method for determining the angle of sharpening of knives using an inclinometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106293453B (en) | Rotary display | |
JP3721128B2 (en) | Digital compass with multiple sensing and reporting functions | |
CN104677313A (en) | Multi-angle intelligent measurement instrument of rock structure surface roughness coefficient and measurement method of rock structure surface roughness coefficient | |
US20190147237A1 (en) | Human Body Posture Data Acquisition Method and System, and Data Processing Device | |
CN105596006A (en) | Stature measuring method and device and electronic equipment with collection device | |
WO2010135767A1 (en) | Apparatus and method for measuring an anatomical angle of a body | |
CN203190931U (en) | Electronic automatic angle-measuring instrument used for measuring inclination angle of blast hole around tunnel | |
CN103674830A (en) | Pendulum-type friction coefficient measurement device and method | |
CN203409447U (en) | Manual welding gun gesture detecting device | |
RU2768504C1 (en) | Angle measurement device | |
JP2006293860A (en) | Pedometer | |
CN202149756U (en) | Length or angle measuring device and circuit structure thereof | |
JP2006293861A (en) | Pedometer | |
CN201100842Y (en) | Electronic level instrument | |
CN103424096A (en) | Method for measuring angles through mobile phone | |
JP4981349B2 (en) | Pedometer | |
CN102331230B (en) | Length or angle measuring device and circuit structure thereof | |
US20220244119A1 (en) | Rotation Angle Measuring Device for Hand Tool | |
RU2797338C1 (en) | Method for determining the angle of sharpening of knives using an inclinometer | |
JP2006030177A (en) | Piston speed detector | |
KR20070013130A (en) | Mobile telecommunication terminal for measuring and outputing velocity and distance of bicycle | |
CN204536906U (en) | One keeps away barrier dolly based on monolithic processor controlled | |
CN205720613U (en) | A kind of sensitive tunnel magnetoresistive magnetometer and detecting system | |
CN201505134U (en) | Medical measuring device for joint angle | |
CN209673019U (en) | A kind of multifunctional angular measuring device |