Здравствуйте, друзья!
Сегодня сделаем приспособление для использования смартфона в качестве угломера, а заодно и проверим пригодность наших умных девайсов для измерения (а точнее, определения) угла наклона. Традиционно в конце будет видео-версия. Неравнодушных к самоделкам прошу под кат.
Итак. По роду своего хобби иногда задумываюсь о приобретении такого замечательного инструмента как электронный угломер. На просторах Aliexpress они представлены в ассортименте. Взять, например, такой.
И всё бы ничего, но жаба как-то душит, да и зуд в руках не дает покоя. Внутренний голос мне подсказывает, что датчик (акселерометр) в современном смартфоне должен быть весьма точным и, вероятно, смартфон в определении угла наклона мог бы составить конкуренцию готовым устройствам.
Исходя из этих соображений, загорелся я идеей сделать платформу для установки смартфона и использовать эту «сборную солянку» в качестве угломера. Ну и, конечно же, проверить, насколько это решение рабочее.
Что у меня есть для осуществления задуманного? Набор нехитрый.
1. Винты с дюймовой резьбой, такие используются для прикручивания креплений к фотоаппаратам например. Покупал вот здесь за 181 рубль/пара
ru.aliexpress.com/item/2pcs-High-Quality-Female-Silver-1-4-D-ring-Screw-Convert-Stainless-Steel-For-Tripod-Quick/32579127065.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.632933edcIqonN
2. Крепление смартфона для установки на штатив. Покупалось вот здесь
ru.aliexpress.com/item/Cell-Phone-Holder-mount-bracket-Adapter-Clip-For-Camera-Tripod-for-iPhone-Samsung-HTC/32507422238.html
А мне досталось в подарок от моего хорошего товарища :) (Серёжа, спасибо!)
3. Кусок дюралюминиевой плиты толщиной 16 мм
4. И поверочный угольник 1-го класса точности. Он потребуется для оценки качества определения угла наклона.
Вот и всё. Остальное – чистый энтузиазм и хорошее настроение.
Поехали!
Я немного отошел от традиции и не стал делать никаких чертежей, думаю, если кто-то захочет повторить – возьмёт и повторит, исходя из имеющихся материалов.
Опишу на словах – из дюралевой плиты я хочу сделать брусочек, в котором будет отверстие для прикручивания крепления смартфона, два отверстия с резьбой М4, для установки регулировочных болтов, и выборки для магнитов в основание брусочка (опционально). Всё просто!
Для начала разметка.
Пилить вручную совсем лениво, да и зачем, когда есть возможность воспользоваться ленточной пилкой, с полотном для пиления мягких цветных металлов.
Если кому интересно, пилка JET JBS-12, ничего плохого про нее не скажу, мне нравится, хотя сравнивать не с чем, так что мои симпатии совершенно необъективны.
Рез после пилки остается неидеальный и не очень ровный, в первую очередь от того, что пилил я без направляющих. Придется наводить красоту на моем самодельном фрезерном станке с ЧПУ. Хотя, конечно же, это не обязательно – просто эстетика.
Прошелся по всем боковым граням и стало прям хорошо! Кусок деревяшки (амарант — очень красивый естественный цвет у дерева, марганцовочно-сиреневый), остался от поделок, я его использовал в качестве базы-упора, предварительно выровняв грань.
После этого приступаю к отверстиям. Как вы понимаете, вручную я их тоже делать не стал. Сначала сделал верхнюю часть.
А затем и нижнюю, выбрав углубления для шляпки винта и магнитов. Сразу скажу, я пока их не вклеивал, у меня их нет в наличии, заказ еще не пришел.
После черновой подготовки брусочка-основания пора переходить к чистовой доводке. Нарежу резьбу М4 для регулировочных болтов.
И теперь можно показать практически готовую «взрыв-схему».
У винта с дюймовой резьбой пришлось оторвать ручку, она болтается и немного раздражает, а если совсем честно, то просто бесит )).
Собираю приспособу.
Конструкция получилась очень простой, но в то же время достаточно аккуратной, по крайней мере мне за нее совсем не стыдно.
Вставляем в приспособу мой Huawei Honor 5A (он же LYO-L21).
Сел нормально, но учитывая, что точка крепления одна, как раз пригодились регулировочные болтики. Они действуют как распорки, их можно подкрутить при необходимости и зафиксировать смартфон. На фото, думаю, всё понятно.
Болтики, кстати еще из советских запасов, поэтому не обращайте внимание на их состояние. Зато ничего не болтается и конструкция достаточно устойчивая.
Подошва основания ровная, проверил ее плоскостью поверочного угольника. Для домашнего хоббийного использования, плоскость можно назвать идеальной!
А теперь, собственно, сам эксперимент. Для него я соберу импровизированный стенд из тисков и угольника.
В качестве ПО для определения угла наклона я буду использовать Clinometer, но конечно же подойдет любое другое удобное.
1. Первый этап. Huawei Honor 5A.
Совсем не круто, да? 1.1-1.2 градуса… И такой результат несколько раз подряд.
Попробуем другой смартфон.
2. Второй этап. Huawei Mate 10 – уже совсем другая ценовая категория. Надеюсь в нем акселерометр соответствующий.
Мдаааа… В результате нескольких «замеров» получил 0.6-0.7 градуса.
Короче, я облажался и для точных замеров использовать смартфон не стану.
В результате этого эксперимента понял две вещи:
— дешевые и дорогие смартфоны, видимо, имеют очень бюджетные акселерометры, совершенно непригодные для сколь бы то ни было точных измерений;
— похоже надо провести аналогичный эксперимент с настоящим угломером (хотя если честно, то я полагаю, что недорогие модели имеют такие же бюджетные датчики-акселерометры как и смартфоны, но это лишь догадка), правда пока у меня его нет.
А вот Линукс лежит очень ровно! Прям эталон, а не кот! )) Это бонус для тех, кто не поленился дочитать до конца ))
Как и обещал видео-версия прилагается
Всем спасибо за внимание! Я надеюсь, что эксперимент не был для вас бесполезным.
До встречи!
Вообще угломер и инклинометр несколько разные средства измерений. Инклинометр (креномер) привязан к вектору силы тяжести, а угломер — к любой базовой плоскости, под каким углом к горизонту она бы ни была.
То что акселератор в телефоне непригоден для работы ясно при проверке их любыми тестовыми Андроид программами. В них ясно видно что чувствительность этих датчиков плюс минус лапоть.
Может в игровых смартфонах и применяют другие чипы заточеные под управление наклоном?
Ради интереса делал «замеры» без «обнуления», получалось например так, 0.6° и 91.7°, вычислял разность и получал те же 1.1°.
Если выставить угольник горизонтально и отрегулировать болтиками телефон также горизонтально, то при перевороте показания не изменятся. В данном случае я пользовался относительным измерением. То есть обнулял показания телефона относительно плоскости грани угольника.
Так что можно только предполагать
Для целей, типа «повесить ровно полку/картину/etc» — хватает с запасом.
Я кстати искал модель акселерометра в моем Huawei'е. Нашел схему, но модель не указана. Хотел вообще параметры его посмотреть.
Можно взять как реперную точку ADIS162xx от Analog device, классифицируемую как «прецизионный цифровой инклинометр и акселерометр». При паспортной точности порядка 0.1 градуса и разрешении 0.025, цена только чипа ADIS16209 — $35 в партиях от 1000. ADIS16210 — почти сотня $.
Про точность чипа в планшете не скажу, но вот разрешение в 0.1 градуса он точно обеспечивает.
Демо-платы на них пока по какой-то неадекватной цене.
Но я бы не сильно рассчитывал на чудо-чип, самостоятельно дающий минутную точность. Наверняка к этому ST потребуется грандиозная таблица калибровки и поправок от температуры. Только по температурному дрейфу — изменение температуры на один градус вызывает смещение, троекратно перекрывающее заявленную разрешающую способность.
И еще один момент вызывает сомнения — заявленная чуйка в 0.061 мg на диапазоне в ± 2 G очень подозрительно напоминает 4G деленное на 2^16. Т.е. они считают, что в их младшем значащем разряде шума нет?
Фоток нет, но смысл поймете — берете профиль для гипсокартона 75х50 1-1,5 м, кладете внутрь свой смарт и прижимаете его сверху и снизу двумя неодимовыми магнитами от харда. Можно даже откалибровать, подкладывая под одну сторону кусочки бумаги (можно класть 50 и 100 рублевые купюры))).
И самое прикольное — на этом «уровне» мы еще и музыкальный плеер всегда включали)))
Хотя если бы он удался, то возможно я бы использовал эту гравицапу при юстировке станка (это конечно не по фэнь шую для точных станков, но для хобби бы подошло)
Но вот детали на столе Вы закреплять не можете. Нужно под свободный конец прижима подкладывать упор, примерно равный высоте детали.
Прижим под углом стремиться её (деталь) вытолкнуть! И сила резания помогает, если их вектора складываются. Нехоршо-с!!!
P.S. Респект Вашей станочной оснащенности.
Я думал купить угломер для этого эксперимента, но если бы оказалось, что результат будет как со смартфоном, я бы расстроился )))
А оно похоже так и будет с недорогими моделями
Хотя если попадется в руки обязательно проведу эксперимент, просто из принципа ))
По хорошему еще поверочный 45° в хозяйстве заиметь
Да, возможно и стоило проверить с переворотом. Но я делал относительное измерение девяностоградусного угла, переворот тут роли бы не сыграл.
Да и если честно, то при хорошо зафиксированном смартфоне на этой подошве и выставленном горизонтально регулировочными болтами, при условии что сама подошва стоит на горизонтальной плоскости, думаю, что ошибки бы не было.
— Ну нафиг!)
Нужно ну ооочень сильно продавить чехол, чтобы на градус уйти.
А вообще без чехлов пробовал — тот же результат.
Полагаю, завод изготовитель имеет какой-то ОТК или что то подобное. И угольник с отклонением 1 градус, думаю, был бы предан огню…
На смартфонах используются стандартные библиотеки для работы с акселем. Стандартные — это означает что математика используется стандартная, та самая что идёт в комплекте с GCC. А там весёлый прикол с округлением результата тригонометрических функций в крайних положениях 2pi.
Ну и сам драйвер физики для акселя. По идее нужно морозить весь смартфон на время вычислений, чтобы фоновый шум отсеять. Но андроид не умеет засыпать/просыпаться за время меньшее чем 10 секунд, а тут требуется микросекунды.
К тому-же, результаты вычислений только по показаниям акселя — будут не очень точными. Требуется присутствие магнитометра, и гироскопа для взаимной компенсации ошибок. А это уже закрытые коммерческие мат. библиотеки, ими никто бесплатно делиться не будет.
Но что-то подсказывает, если бы проблема с погрешностью примерно в 1 градус была бы из-за округлений при расчетах, то уже нашлись бы добрые люди, которые пофиксили бы это безобразие.
Но я ничего не утверждаю, нет заготовок для дебатов ))
До недавних пор я верил что листы формата А4 имеют прямые углы… ан нет, взял рандомный лист из пачки и оказалось ±0.4 градуса.
С телефоном аналогично — боковая и верхняя грань не обязательно перпендикулярны и плоские, чтобы можно было пренебречь этим, поэтому и нужна базовая поверхность от которой можно отталкиваться.
В данном случае поверхность сделана, телефон закреплен как можно жестче. Не идеальные, но всё же условия и для эксперимента и, в случае удачи, для практического использования.
+1
Но потом как-то мне показалось это нечестным и сразу раскрыл все козыри, а название лучше не придумал. Как то так…
Спасибо, что заметили это легкое несоответствие сказки и обзора!