Simpleng Arduino-based Ergometer Display Na May Pagkakaiba ng Feedback: 7 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Nakakatamad ang pag-eehersisyo ng cardio, partikular na, kapag nag-eehersisyo sa loob ng bahay. Sinubukan ng maraming mga umiiral na proyekto na mapagaan ito sa pamamagitan ng paggawa ng mga cool na bagay tulad ng pagkabit sa ergometer sa isang game console, o kahit na gayahin ang isang tunay na pagsakay sa bisikleta sa VR. Nakatutuwang ito, sa teknikal, hindi talaga sila nakakatulong: Ang pag-eehersisyo ay nakakasawa pa rin. Kaya, sa halip, nais kong makapagbasa lamang ng isang libro o manuod ng TV habang nagsasanay. Ngunit mahirap na panatilihin ang isang matatag na tulin.

Ang ideya, narito, ay mag-focus sa huling problema, at magbigay ng tuwid na feedback, sa kung ang iyong kasalukuyang antas ng pagsasanay ay sapat na mabuti, o dapat kang magsikap. Gayunpaman, ang antas na "sapat na mabuti" ay mag-iiba hindi lamang sa bawat tao, kundi pati na rin sa paglipas ng panahon (pangmatagalan, habang ikaw ay gumagaling, ngunit sa loob din ng isang sesyon ng pagsasanay: halimbawa, malapit na imposibleng pumunta sa buong bilis bago ka nagpainit). Samakatuwid, ang ideya sa likod ng proyektong ito ay simpleng upang maitala ang a) ang dating pagtakbo at b) ang pinakamahusay na pagtakbo (aka highscore), at pagkatapos ay magbigay ng direktang puna sa kung paano ka kasalukuyang nangangalaga kumpara sa mga pagpapatakbo na iyon.

Kung may tunog na medyo abstract, lumaktaw sa Hakbang 7 para sa mga detalye sa kung ano ang ipapakita ang nakumpletong display

Ang isang karagdagang layunin ng proyektong ito ay upang mapanatili ang mga bagay na talagang simple at murang. Nakasalalay sa kung saan ka nag-order ng iyong mga bahagi, maaari mong makumpleto ang proyektong ito sa halos $ 5 (o halos 30 $ kapag nag-order mula sa mga premium domestic nagbebenta), at kung nakipaglaro ka sa kapaligiran ng Arduino, dati, may isang magandang pagkakataon na mayroon ng karamihan o lahat ng mga bahagi na kailangan mo.

Hakbang 1: Listahan ng Bahagi

Dumaan tayo sa listahan ng mga bagay na kailangan mo:

Isang katugmang microprocessor ng Arduino

Medyo magkano ang anumang Arduino na nabili sa nakaraang ilang taon ang magagawa. Ang eksaktong variant (Uno / Nano / Pro Mini, 8 o 16 MHz, 3.3. O 5V) ay hindi mahalaga. Gayunpaman, kakailanganin mo ang isang processor ng ATMEGA328 o mas mahusay, dahil gagamit kami ng halos 2k ng RAM, at 1k ng EEPROM. Kung pamilyar ka sa mga in at out ng mundo ng Arduino, inirerekumenda ko ang paggamit ng isang Pro Mini sa 3.3V, dahil ito ay magiging pinakamura, at pinaka mahusay sa baterya. Kung ikaw ay (medyo) bago sa Arduino, inirerekumenda ko ang isang "Nano" dahil nagbibigay ito ng parehong pag-andar bilang isang "Uno" sa isang mas maliit at mas murang pakete.

Tandaan na ang itinuturo na ito ay hindi kausapin sa mga pangunahing kaalaman. Dapat na magkaroon ka man lang ng naka-install na Arduino software, at alam kung paano ikonekta ang iyong Arduino at mag-upload ng isang sketch. Kung wala kang ideya, kung ano ang sinasabi ko, basahin ang dalawang madaling tutorial na ito, una: Una, pangalawa.

Isang 128 * 64 pixel SSD1306 OLED display (I2C variant, ibig sabihin, apat na pin)

Ito ang isa sa pinakamura at pinakamadaling pagpapakita na magagamit, ngayon. Sumang-ayon, ito ay maliit, ngunit sapat na mahusay. Siyempre, kung mayroon ka ng isang pagpapakita ng katulad o mas mahusay na resolusyon, posible na gamitin iyon, sa halip, ngunit ang itinuturo na ito ay nakasulat para sa isang SSD1306.

• Isang "solderless breadboard" at ilang wire ng jumper, para sa pagbuo ng iyong prototype
• Isang 100nF ceramic capacitor (maaari o hindi kinakailangan; tingnan ang Hakbang 4)
• Alinman sa ilang mga croc-clip, o isang pang-akit, isang switch ng tambo at ilang cable (tingnan ang Hakbang 4)
• Isang pula at isang berdeng LED, bawat isa (opsyonal; tingnan ang Hakbang 5)
• Dalawang resistors na 220Ohm (kung gumagamit ng mga LED)
• Isang pushbutton (opsyonal din)
• Isang angkop na baterya (tingnan ang Hakbang 6)

Hakbang 2: Pagkonekta sa Display

Bilang unang bagay, isasabit namin ang display sa Arduino. Magagamit ang mga detalyadong tagubilin. Gayunpaman, ang SSD1306 ay talagang madaling mai-hook up:

1. Ipakita ang VCC -> Arduino 3.3V o 5V (alinman ang gagawin)
2. Ipakita ang Gnd -> Arduino Gnd
3. Ipakita ang SCL -> Arduino A5
4. Ipakita ang SCA -> Arduino A4

Susunod, sa iyong kapaligiran sa Arduino pumunta sa Sketch-> Isama ang library-> Pamahalaan ang mga aklatan, at i-install ang "Adafruit SSD1306". Sa kasamaang palad, kakailanganin mong i-edit ang library upang mai-configure ito para sa 128 * 64 pixel variant: hanapin ang iyong folder ng "library" ng arduino, at i-edit ang "Adafruit_SSD1306 / Adafruit_SSD1306.h". Maghanap para sa "#define SSD1306_128_32", huwag paganahin ang linya na iyon, at paganahin ang "#define SSD1306_128_64", sa halip.

Sa puntong ito dapat mong i-load ang File-> Mga halimbawa-> Adafruit SSD1306-> ssd1306_128x64_i2c upang masubukan ang iyong display ay konektado, tama. Tandaan na maaaring kailangan mong ayusin ang I2C-address. Ang 0x3C ay lilitaw na pinaka-karaniwang halaga.

Sa kaso ng kaguluhan, sumangguni sa mas detalyadong mga tagubilin.

Hakbang 3: I-upload ang Sketch

Kung ang lahat ay gumana, sa ngayon, oras na upang i-upload ang aktwal na sketch sa iyong Arduino. Mahahanap mo ang isang kopya ng sketch, sa ibaba. Para sa isang potensyal na mas bagong bersyon, mag-refer sa pahina ng proyekto ng github. (Dahil ito ay isang solong sketch ng file, sapat na upang kopyahin lamang ang erogmetrino.ino file sa iyong window ng Arduino).

Kung dapat mong baguhin ang address ng I2C sa nakaraang hakbang, kakailanganin mong gawin ang parehong pagsasaayos, muli, ngayon, sa linya na nagsisimula sa "display.begin".

Pagkatapos mag-upload, dapat mong makita ang ilang mga zero na nagpapakita sa iyong display. Titingnan namin ang kahulugan ng iba't ibang mga seksyon ng display, pagkatapos ng lahat ng iba pa ay nai-hook up.

Tandaan na sa kauna-unahang pagsisimula, ang display ay magiging mabagal upang magaan (maaaring tumagal ng hanggang sa sampung segundo), dahil ang sketch ay zero ang anumang data na nakaimbak sa EEPROM, una.

Hakbang 4: Pagkonekta sa Ergometer

Ang hakbang na ito ay hindi talaga mailalarawan sa buong mundo, dahil hindi lahat ng mga ergometro ay pareho. Gayunpaman, hindi lahat sila ay magkakaiba. Kung ang iyong ergometer ay nagsasama ng isang elektronikong bilis ng pagpapakita sa lahat, dapat itong magkaroon ng isang elektronikong sensor upang makita ang mga rebolusyon ng mga pedal, o ilang (posibleng panloob) na gulong na lumipad, sa kung saan. Sa maraming mga kaso, ito ay binubuo lamang ng isang magnet na dumadaan malapit sa isang switch ng tambo (tingnan din, sa ibaba). Sa tuwing pumasa ang magnet, isasara ang switch, na nagbibigay ng senyas ng isang rebolusyon sa pagpapakita ng bilis.

Ang unang bagay na dapat mong gawin ay suriin ang pagpapakita ng bilis sa iyong ergometer para sa mga papasok na kable. Kung nakakita ka ng isang dalawang wire cable na nagmumula sa isang lugar mula sa loob ng ergometer, halos tiyak na natagpuan mo ang koneksyon sa sensor. At sa isang maliit na swerte maaari mo lamang i-unplug ito, at ikonekta lamang ito sa iyong Arduino na may ilang mga croc-clip (Sasabihin ko sa iyo kung anong mga pin ang ikonekta sa isang minuto).

Gayunpaman, kung hindi ka makahanap ng ganoong isang cable, huwag sigurado kung nakita mo ang tama, o hindi mo ito madidiskonekta nang hindi napinsala ang anumang bagay, maaari mo lamang i-tape ang isang maliit na magnet sa isa sa mga pedal, at ayusin ang isang switch ng tambo sa frame ng iyong erogmeter, tulad na ang magnet ay dumadaan sa pamamagitan nito nang napakalapit. Ikonekta ang dalawang mga wire sa switch at dalhin ang mga ito sa iyong Arduino.

Ikonekta ang dalawang mga wire (kung ang iyong sarili, o ang mga mula sa isang mayroon nang sensor) ay pupunta sa Arduino Gnd, at Arduino pin D2. Kung mayroon kang isa sa kamay, ikonekta din ang 100nF capacitor sa pagitan ng pin D2 at Gnd para sa ilang "debouncing". Ito ay maaaring kinakailangan o hindi, ngunit makakatulong upang patatagin ang mga pagbasa.

Kung tapos na, oras na upang mapalakas ang iyong Arduino, at sumakay sa bisikleta para sa isang unang mabilis na pagsubok. Ang kaliwang tuktok na numero ay dapat magsimulang magpakita ng isang sukat ng bilis. Kung hindi ito gumana, suriin ang lahat ng mga kable, at tiyakin na ang magnet ay sapat na malapit sa switch ng tambo. Kung ang panukalang bilis ay tila tuloy-tuloy na masyadong mataas o masyadong mababa, ayusin lamang ang "CM_PER_CLICK" tukuyin malapit sa tuktok ng sketch (tala: ang sketch ay gumagamit ng mga pangalan ng sukatan, ngunit walang mga yunit na ipinakita o nai-save, kahit saan, kaya huwag pansinin iyon, at magbigay ng 100.000th ng isang milya bawat pag-click).

Hakbang 5: Opsyonal na Mga Mabilis na Status ng LED

Ang mga LED na inilarawan sa hakbang na ito ay opsyonal, ngunit maayos: Kung seryoso ka sa pagbabasa ng isang libro / nanonood ng TV habang nag-eehersisyo, hindi mo nais na masyadong tumitig sa display. Ngunit ang dalawang LEDs sa iba't ibang kulay ay madaling kapansin-pansin sa paligid ng paningin, at magiging sapat upang mabigyan ka ng magaspang na ideya, kung kumusta ka.

• Ikonekta ang una (pula) na LED upang i-pin ang D6 (ang mas mahabang binti ng LED ay pupunta sa Arduino). Ikonekta ang maikling binti ng LED sa Gnd sa pamamagitan ng isang resistor na 220Ohms. Ang LED na ito ay ilaw, kapag ikaw ay 10% o higit pa sa ibaba ang iyong pinakamahusay na bilis sa kasalukuyang yugto ng pagsasanay. Oras upang maglagay ng higit pang pagsisikap!
• Ikonekta ang pangalawang (berde) na LED upang i-pin ang D5, muli na may isang risistor sa Gnd. Magaan ang LED na ito, kapag nasa loob ka ng 1%, o mas mataas sa iyong pinakamahusay na pagtakbo. Gumagawa ka ng mabuti!

Nais mo ang mga LED na mag-ilaw depende sa kung paano ka pamasahe kumpara sa iyong dating pagtakbo, o ilang di-makatwirang average na bilis? Sa gayon, ikonekta lamang ang isang pushbutton sa pagitan ng pin D4 at Gnd. Gamit ang pindutang iyon maaari mong i-toggle ang sanggunian sa pagitan ng "iyong pinakamahusay na patakbuhin", "iyong dating pagtakbo", o "iyong kasalukuyang bilis". Ang isang maliit na titik na "P", o "C" sa ibabang kaliwang sulok ay magpapahiwatig ng huli na dalawang mga mode.

Hakbang 6: Pagpapatakbo ng Iyong Ergometer Display

Maraming mga paraan upang mapagana ang iyong display, ngunit ituturo ko ang dalawa na tila mas praktikal kaysa sa iba:

1. Kapag gumagamit ng isang Arduino Uno o Nano, malamang na gusto mo itong i-power gamit ang isang USB power-bank na may built-in na mababang indikasyon ng baterya.
2. Kapag gumagamit ng isang Arduino Pro Mini @ 3.3V (aking rekomendasyon para sa mga advanced na gumagamit), maaari mong i-power iyon nang direkta mula sa alinman sa isang solong baterya ng LiPo, o tatlong mga cell ng NiMH. Tulad ng pagtitiis ng ATMEGA ng mga supply voltages hanggang sa 5.5V, maaari mo itong ikonekta sa "VCC / ACC", nang direkta, na lampas sa on-board voltage regulator. Sa setup na ito, magkakaroon din ng babalang "mababang baterya" sa paligid ng 3.4V, nang walang anumang karagdagang hardware (ipinapakita sa kanang ibabang sulok). Tulad ng ATMEGA ay maaaring asahan na gumana nang tama, hindi bababa sa 3.0V o higit pa, na dapat mag-iwan sa iyo ng sapat na oras upang tapusin ang iyong yunit ng pagsasanay bago muling magkarga.

Hakbang 7: Paggamit ng Iyong Ergometer Display

Tingnan natin nang mabuti ang iba't ibang mga numero sa iyong display. Ang mas malaking bilang ng kaliwang tuktok ay ang iyong kasalukuyang bilis, at ang mas malaking numero sa kanang tuktok ay ang kabuuang distansya sa iyong kasalukuyang pagsasanay.

Ang susunod na linya ay ang iyong average na bilis mula nang magsimula ang pagsasanay (kaliwa), at ang oras mula nang magsimula ang pagsasanay (kanan). Tandaan na ang tiyempo ay tumigil habang ang bisikleta ay tumitigil.

Sa ngayon walang halaga. Ang dalawang karagdagang mga linya sa kanang bahagi ay kung saan nakakakuha ng interes: Ihinahambing nito ang iyong kasalukuyang tiyempo sa iyong dati at pinakamahusay na pagsasanay, ayon sa pagkakabanggit. I.e. isang "- 0:01:23" sa itaas ng mga linyang ito ay nangangahulugang naabot mo ang iyong kasalukuyang distansya ng 1 minuto at 23 segundo nang mas maaga kaysa sa iyong dating pagtakbo. Mabuti Ang isang mas mababang linya ng "+ 0:00:12" ay nangangahulugang hanggang sa kasalukuyang punto, nahuhuli ka ng 12 segundo sa likod ng iyong pinakamahusay na pagtakbo. (Tandaan na ang mga oras ng pagkakaiba na ito ay hindi magiging 100% eksaktong. Ang mga puntos ng oras ay nakaimbak bawat.5 km / milya, at magkakaugnay sa pagitan nito.) Hindi maiiwasan, syempre, sa iyong unang pagtakbo, walang naitatalang mga sanggunian ng oras, at, kaya't kapwa ipapakita ang mga linya sa itaas "-: -: -".

Sa wakas, ang ibabang kaliwang rehiyon ng display ay naglalaman ng isang graph ng iyong bilis sa huling minuto. Pinapayagan kang makita sa isang sulyap, kung ikaw ay magiging matatag, o babagal. (Tandaan na ang linyang ito ay magiging mas makinis sa totoong pagsasanay - ngunit hindi madali upang mapanatili ang isang matatag na tulin habang sinusubukang kumuha ng larawan …) Ipinapahiwatig ng mga pahalang na linya ang nakaraang / pinakamahusay na bilis na iyong nakamit malapit sa kasalukuyang punto ng iyong nakaraang mga pagsasanay.

Ang mga LED na naka-mount malapit sa tuktok ay ihinahambing ang iyong kasalukuyang bilis sa iyong pinakamahusay na bilis sa yugtong ito ng pagsasanay. Ang mga berdeng palabas ay nasa loob ka ng 1% ng iyong pinakamahusay, mga pulang palabas na ikaw ay higit sa 10% mas mabagal kaysa sa iyong pinakamahusay na pagsasanay. Kapag nakita mo ang pulang ilaw, oras na upang magsumikap pa. Tandaan na salungat sa mga oras ng kaugalian na inilarawan sa itaas, tumutukoy ito sa kasalukuyang bahagi ng pagsasanay, lamang, ibig sabihin posible na nahuhuli ka sa ganap na oras, ngunit ipinakita ng berde na naaabutan mo, at kabaliktaran.

Ang bilis ng sanggunian na ginamit para sa dalawang LEDs ay maaaring mabago gamit ang push button. Ang isang pindutin ay lilipat nito mula sa pinakamahusay hanggang sa naunang naitala na pagsasanay (isang maliit na titik na "P" ay lalabas sa kaliwang ibabang kaliwa). Ang isa pang pindutin at ang iyong kasalukuyang bilis sa oras ng pindutan ng pindutan ay magiging ang bagong bilis ng sanggunian (isang maliit na titik na "C" ay lilitaw). Ang huli ay lalong kapaki-pakinabang sa panahon ng iyong unang pagsasanay sa iyong bagong ergometer display, kung wala pang naitala na sanggunian.

Kapag tapos na sa iyong pagsasanay, idiskonekta lamang ang baterya. Ang iyong pagsasanay ay nai-save na sa panloob na EEPROM ng iyong Arduino.

Tulad ng nakikita mo, natapos ko ang paghihinang ng aking prototype. Sure na sign na nagustuhan ko ang resulta, ako mismo. Inaasahan kong makikita mo rin itong kapaki-pakinabang. Maligayang ehersisyo!