Электронный уровень для бурения ям и скважин

На какое-то время, пока приходит некоторая комплектация, притормозил с разработкой и изготовлением станков, но скучать не приходится так как появилась новая прикладная задача, а именно сделать электронный уровень для гидравлического бура подвешенного на стреле трактора.

Некоторое время назад собирал электронный уровень на базе ардуино нано и гироскопа (GY-521, MPU-6050) в целях самообразования. В проекте использовалось всего две оси, показания отклонений которых выводились на LCD – 1602 c последовательным интерфейсом I2C. Сделал одностороннюю печатную плату, распаял на ней все элементы и поместил в корпус, напечатанный на 3D принтере. Чуть с поделкой поигрался и убрал в ящик.

Собственно, на этом можно закончить, больше нет интриги. J

В виду того, что сейчас на улице лето и в разгаре строительный сезон, обратился ко мне один знакомый товарищ, как раз специализирующийся на фундаментах, с вопросом о разработке устройства для отслеживания углов отклонения бура при его углублении в грунт. Разумеется, первым делом я у него спросил о наличии готовых устройств в свободной продаже, на что он мне ответил, что есть, но очень дорого. Сам лично не проверял, но прозвучала сумма в несколько сотен тысяч рублей.

Так как у меня уже имелись выше описанные наработки, то я без особых раздумий взялся за реализацию проекта, которая по большому счету свелась к отдаленной установке дисплея с батарейным отсеком. То есть сам датчик с микроконтроллером должны быть закреплены на свободно болтающемся на стреле гидравлическом буре, а дисплей, установленный в кабине, соединен с контроллером через провод. Далее распечатал дополнительный корпус под датчик с микроконтроллером, установил их в него, вывел провод и залил все силиконом для изготовления форм. Длину провода взял с запасом (довольно большим), около десяти метров длиной. Дисплей оставил в старом корпусе, единственное — из него вывел отдельный провод для подключения батарейки (PowerBank).

#include <Wire.h>   #include <LiquidCrystal_I2C.h> // Using version 1.2.1 #include "Kalman.h" Kalman kalmanX; Kalman kalmanY; uint8_t IMUAddress = 0x68;   // The LCD constructor - address shown is 0x27 - may or may not be correct for yours // Also based on YWRobot LCM1602 IIC V1 LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);  // адрес,  En, Rw, Rs, d4, d5, d6, d7, backlighPin, backlighPol pol  /* IMU Data */ int16_t accX; int16_t accY; int16_t accZ; int16_t tempRaw; int16_t gyroX; int16_t gyroY; int16_t gyroZ; double accXangle; // Angle calculate using the accelerometer double accYangle; double temp; double gyroXangle = 180; // Angle calculate using the gyro double gyroYangle = 180; double compAngleX = 180; // Calculate the angle using a Kalman filter double compAngleY = 180; double kalAngleX; // Calculate the angle using a Kalman filter double kalAngleY; uint32_t timer;  double X, XSumm;  double Y, YSumm; int count = 0;  void setup() {    lcd.begin(16,2); // sixteen characters across - 2 lines    lcd.backlight();    lcd.setCursor(0,0);    lcd.print("CybernetSystems");    lcd.setCursor(1,1);    lcd.print("you can do it!");        Wire.begin();   Serial.begin(9600);   i2cWrite(0x6B,0x00); // Disable sleep mode         kalmanX.setAngle(180); // Set starting angle   kalmanY.setAngle(180);   timer = micros();      delay(1000);   lcd.setCursor(0,0);lcd.print("                ");    lcd.setCursor(0,1);lcd.print("                ");   XSumm=0;   YSumm=0; }   void loop() {       uint8_t* data = i2cRead(0x3B,14);   accX = ((data[0] << 8) | data[1]);   accY = ((data[2] << 8) | data[3]);   accZ = ((data[4] << 8) | data[5]);   tempRaw = ((data[6] << 8) | data[7]);   gyroX = ((data[8] << 8) | data[9]);   gyroY = ((data[10] << 8) | data[11]);   gyroZ = ((data[12] << 8) | data[13]);   /* Calculate the angls based on the different sensors and algorithm */   accYangle = (atan2(accX,accZ)+PI)*RAD_TO_DEG;   accXangle = (atan2(accY,accZ)+PI)*RAD_TO_DEG;     double gyroXrate = (double)gyroX/131.0;   double gyroYrate = -((double)gyroY/131.0);   gyroXangle += kalmanX.getRate()*((double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate gyro angle using the unbiased rate   gyroYangle += kalmanY.getRate()*((double)(micros()-timer)/1000000);   kalAngleX = kalmanX.getAngle(accXangle, gyroXrate, (double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate the angle using a Kalman filter   kalAngleY = kalmanY.getAngle(accYangle, gyroYrate, (double)(micros()-timer)/1000000);   timer = micros(); Serial.println();     Serial.print("X:");     Serial.print(kalAngleX,0);     Serial.print(" ");     Serial.print("Y:");     Serial.print(kalAngleY,0);     Serial.println(" ");   // The accelerometer's maximum samples rate is 1kHz   delete [] data;    X= 180-kalAngleX;   Y= 180-kalAngleY;    if (count!=10) {     count++;     XSumm = XSumm + X;     YSumm = YSumm + Y;     delay(100);     } else {    lcd.setCursor(4,0); lcd.print("      ");     lcd.setCursor(4,1); lcd.print("      ");      lcd.setCursor(0,0); lcd.print("X= "); lcd.print(floor(XSumm/count), 0);    lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Y= ");lcd.print(floor(YSumm/count), 0);   XSumm = 0;   YSumm = 0;   count = 0;      }   }  void i2cWrite(uint8_t registerAddress, uint8_t data){   Wire.beginTransmission(IMUAddress);   Wire.write(registerAddress);   Wire.write(data);   Wire.endTransmission(); // Send stop }  uint8_t* i2cRead(uint8_t registerAddress, uint8_t nbytes) {   uint8_t *data = new uint8_t [nbytes];   Wire.beginTransmission(IMUAddress);   Wire.write(registerAddress);   Wire.endTransmission(false); // Don't release the bus   Wire.requestFrom(IMUAddress, nbytes); // Send a repeated start and then release the bus after reading   for(uint8_t i = 0; i < nbytes; i++)     data [i]= Wire.read();   return data; }

К сожалению, этот тракторишка все время находится на каком-либо из объектов и на нем довольно часто меняется навесное оборудование: ковш, бур. Так что пока нет возможности показать, как работает прибор на тракторе.

Конечно, в идеале хотелось бы избавиться от провода и дисплея в салоне, а информацию с датчика выводить в приложение на телефон, но тут моих знаний пока недостаточно и проект мог бы затянуться.

Спасибо за внимание!