基本信息
- 項目名稱：
- 多功能測量筆
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 多功能測量筆集成了多種傳感器，可測量速度，長度，加速度，角度。功耗低，穩(wěn)定性好。便攜輕巧，體積小，適用范圍廣，操作簡單。率先將測量儀器與手機結(jié)合，不用專門為其開發(fā)顯示終端。理論上，只要是具有串口發(fā)送接收的終端（如PC機），都可以和測量筆進行通信，方便讀取數(shù)據(jù)。
- 詳細介紹：
- 多功能測量筆集成了多種傳感器，可測量速度，長度，加速度，角度。功耗低，穩(wěn)定性好。便攜輕巧，體積小，適用范圍廣，操作簡單。率先將測量儀器與手機結(jié)合，不用專門為其開發(fā)顯示終端。理論上，只要是具有串口發(fā)送接收的終端（如PC機），都可以和測量筆進行通信，方便讀取數(shù)據(jù)。 多功能測量筆通過超聲波測距傳感器，溫度補償電路以及加速度傳感器獲取外界多種物理量，通過單片機采集數(shù)據(jù)，并通過藍牙串口模塊無線傳輸給接收終端，即手機（PC機等設(shè)備也可作為接收終端，理論上只要有串口發(fā)送和接收功能，即可作為多功能測量筆的接受終端）。其中對數(shù)據(jù)的處理主要在手機等終端上完成，以加快響應(yīng)速度。 多功能測量筆由如下幾個模塊組成： 藍牙串口模塊，其通信所用的波特率以及通信配對口令可通過設(shè)置其內(nèi)部寄存器設(shè)置，從而實現(xiàn)了單片機和顯示終端的無線數(shù)據(jù)傳輸。 超聲波模塊，模塊工作原理：采用單片機IO口觸發(fā)測距模塊，給至少10us的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40khz方波，自動檢測信號返回，若有信號返回，通過IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2)，集成有溫度補償電路，補償由溫度變化引起的誤差。 電容式加速度傳感器，通過測量三個電容板之間的電壓變化，從而達到測量加速度的目的，其通過SPI與單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，達到測量加速度的目的。通過單片機和藍牙串口?？鞂PI采集的數(shù)據(jù)傳輸給手機終端（或其他終端），并在顯示終端上通過算法，將測量到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為加速度值和角度。從而實現(xiàn)了加速度和角度的測量。板子上集成了5v轉(zhuǎn)3v的穩(wěn)壓電路，很好的解決的單片機供電電壓與傳感器供電電壓不一致的問題。 多平臺軟件客戶端支持。 創(chuàng)新點在于，將手機作為手持顯示設(shè)備，達到手機與多功能測量筆進行數(shù)據(jù)交換的目的，很好的解決了數(shù)據(jù)顯示問題，將手機軟件開發(fā)和傳感器等硬件相結(jié)合，達到了便攜的目的。其測量距離為2cm到5m，最大誤差在3mm以內(nèi)，基本滿足日常生活要求。其加速度測量量程可選，有2g，4g，8g三個量程，精度可達量程的0.4%，角度測量的誤差在1.5°以內(nèi)，均可滿足日常生活需求。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 在日常生活中，測量不同物理量需要特定的儀器，攜帶不便，為了解決這個問題，我們想到了將多種測量儀器的功能集成在一起，做一個便攜式設(shè)備并可以通過藍牙與手機、電腦終端等進行數(shù)據(jù)交換，將測量值顯示在手機、電腦等終端上。 通過測距傳感器和加速度計，可以得到長度，速度，加速度和角度等信息，將采集的信息通過單片機初步處理后通過串口藍牙，無線發(fā)送到手機等設(shè)備上，在通過顯示終端由相應(yīng)的軟件處理并顯示在手機等終端上。 創(chuàng)新點在于，將手機作為手持顯示設(shè)備，達到手機與多功能測量筆進行數(shù)據(jù)交換的目的，很好的解決了數(shù)據(jù)顯示問題，將手機軟件開發(fā)和傳感器等硬件相結(jié)合，達到了便攜的目的。其測量距離為2cm到5m，最大誤差在3mm以內(nèi)，基本滿足日常生活要求。其加速度測量量程可選，有2g，4g，8g三個量程，精度可達量程的0.4%，角度測量的誤差在1.5°以內(nèi)，均可滿足日常生活需求。 需要解決的技術(shù)關(guān)鍵在于: 1.該設(shè)備與手機的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)顯示問題,通過藍牙進行數(shù)據(jù)交換并在相應(yīng)手機平臺上開發(fā)相應(yīng)軟件來處理藍牙傳輸數(shù)據(jù)，并最終顯示在手機屏幕上。 2.解決便攜問題，將多種傳感器集成在一起，做到體積小，功耗低，攜帶方便，讀取數(shù)據(jù)簡單。 3.該設(shè)備不但可以與手機通信，同樣可以與電腦等設(shè)備通信，理論上，只要有串行接口并具備一定計算能力和顯示功能的設(shè)備，都可以作為多功能測量筆的顯示終端，極大的方便了數(shù)據(jù)讀取，省去了顯示終端的開發(fā)。
科學(xué)性、先進性
- 多功能測量筆的突出特點和需要解決的技術(shù)關(guān)鍵有三方面。 第一，其融合多種傳感器和單片機，可以對多種物理量進行測量，可以滿足日常生活所需精度，便攜性好。 第二，多功能測量筆與智能手機等其他設(shè)備（如電腦）的融合為用戶提供了一個方便快捷直觀的手持顯示設(shè)備，方便讀取數(shù)據(jù)。技術(shù)關(guān)鍵在于藍牙通信和對手機操作平臺的軟件開發(fā)。 第三，低功耗，節(jié)能省電。 由于該產(chǎn)品可測量多種物理量，且可以與手機進行數(shù)據(jù)交換，顯示方便，目前在國內(nèi)無相關(guān)專利，實用性高，應(yīng)用前景廣泛。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 已經(jīng)完成制作，可以實體展示
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物，產(chǎn)品、圖片、錄像、現(xiàn)場演示均可
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 多功能測量筆為便攜式手持設(shè)備，使用方式如下: 1.打開手機或電腦等設(shè)備上的為多功能測量筆開發(fā)的軟件客戶端，并通過軟件上的連接鍵無線連接到多功能測量筆。 2.可以通過手機等設(shè)備軟件上的功能按鈕選擇所需測量的物理量，如長度，角度，加速度，速度等。 3.通過藍牙模塊與手機等設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，并在手機等設(shè)備上顯示出測量數(shù)值，方便直觀。由于手機的普及使其有很強的推廣性。 多功能測量筆的優(yōu)勢是適用范圍： 其特點和優(yōu)勢在于體積小，功耗低，讀取數(shù)據(jù)方便可以手機等交換數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品可應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪?，可滿足人們對物理量測量的基本要求，應(yīng)用范圍非常廣泛。例如，測了家具長寬高，斜坡的角度，車輛的速度等等。 由于該產(chǎn)品可測量多種物理量，且可以手機等進行數(shù)據(jù)交換，顯示方便，目前在國內(nèi)尚無相關(guān)專利，實用性高，由于手機的普及，故該設(shè)備易于普及，具有廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)存在很多測量儀器，其精度各異，測量的物理量也不一樣。 在測量儀器的研究上，國內(nèi)和國際上的相關(guān)技術(shù)都已經(jīng)相對成熟，如超聲波測距，加速度傳感器，都已十分成熟，可以模塊化，商業(yè)化生產(chǎn)。所以，要在測量技術(shù)上有所突破非常困難，但可提出具有創(chuàng)新性的思路和想法，是測量工具更加便攜，方便，易于讀取數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在國內(nèi)外對測距，測速以及測量加速度和角度等儀器的研究都已非常成熟，從大尺寸測量，到微納級測量都取得了非常大的突破和進步，日常生活中的測量則更加成熟。但是，現(xiàn)在也出現(xiàn)了測量工具便攜性差，讀取數(shù)據(jù)不方便等因素，而我們的測量筆可以很好的解決這些生活中測量出現(xiàn)的問題。 多功能測量筆集成了超聲波傳感器，加速度傳感器，并可通過算法算出長度，速度，和角度，實現(xiàn)多種物理量的測量，并可與手機通過藍牙交換數(shù)據(jù)，通過在手機平臺上開發(fā)的相應(yīng)軟件顯示數(shù)據(jù)。功耗低，精度可滿足日常生活需求。 本產(chǎn)品較國內(nèi)同類產(chǎn)品的優(yōu)勢和特點在于： 1.率先將測量儀器與手機等設(shè)備相結(jié)合，可不用專門為其開發(fā)讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備，且由于手機的大范圍普及，故該產(chǎn)品的普及性高。該模塊同樣可以和PC機通信。通過開發(fā)相應(yīng)的PC機上的軟件，即可實現(xiàn)測量筆與PC的通信。理論上，只要是具有串口發(fā)送接收的終端，安裝相應(yīng)開發(fā)的軟件后，都可以和測量筆進行通信，方便讀取數(shù)據(jù)。 2.將多種傳感器集成在一起，可測量多種物理量，功耗低。 3.所應(yīng)用的傳感器的技術(shù)都已非常成熟，穩(wěn)定性好。 4.便攜輕巧，體積小，適用范圍廣，使用方便，操作簡單，易于推廣。 5.在國內(nèi)尚無相應(yīng)專利，可申請專利。
