Απλή οθόνη Ergometer με βάση το Arduino με διαφορική ανατροφοδότηση: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Η καρδιο-προπόνηση είναι βαρετή, ιδιαίτερα όταν ασκείστε σε εσωτερικούς χώρους. Αρκετά υπάρχοντα έργα προσπαθούν να το ανακουφίσουν κάνοντας υπέροχα πράγματα, όπως η σύζευξη του εργομέτρου με μια κονσόλα παιχνιδιών ή ακόμα και η προσομοίωση μιας πραγματικής βόλτας με ποδήλατο σε VR. Όσο συναρπαστικά είναι, τεχνικά, δεν βοηθούν και πολύ: Η προπόνηση είναι ακόμα βαρετή. Αντίθετα, θα ήθελα να μπορώ να διαβάζω ένα βιβλίο ή να βλέπω τηλεόραση ενώ προπονούμαι. Στη συνέχεια, όμως, είναι δύσκολο να διατηρηθεί ένας σταθερός ρυθμός.

Η ιδέα, εδώ, είναι να εστιάσετε στο τελευταίο πρόβλημα και να δώσετε άμεση ανατροφοδότηση, σχετικά με το αν το τρέχον επίπεδο κατάρτισής σας είναι αρκετά καλό ή θα πρέπει να καταβάλλετε περισσότερη προσπάθεια. Ωστόσο, το επίπεδο "αρκετά καλό" θα διαφέρει όχι μόνο ανά άτομο, αλλά και με την πάροδο του χρόνου (μακροπρόθεσμα, καθώς βελτιώνεστε, αλλά και μέσα σε μια προπόνηση: για παράδειγμα, είναι σχεδόν αδύνατο να πάτε με πλήρη ταχύτητα πριν ζεσταμένος). Ως εκ τούτου, η ιδέα πίσω από αυτό το έργο είναι απλώς να καταγράψετε α) την προηγούμενη εκτέλεση και β) την καλύτερη εκτέλεση (γνωστή και ως υψηλότερο σκορ) και, στη συνέχεια, να δώσετε άμεση ανατροφοδότηση για το πώς περνάτε αυτήν τη στιγμή σε σύγκριση με αυτές τις διαδρομές.

Εάν ακούγεται λίγο αφηρημένο, μεταβείτε στο Βήμα 7 για λεπτομέρειες σχετικά με το τι θα δείξει η ολοκληρωμένη οθόνη

Ένας άλλος στόχος αυτού του έργου είναι να διατηρηθούν τα πράγματα πραγματικά απλά και φθηνά. Ανάλογα με το πού παραγγέλνετε τα ανταλλακτικά σας, μπορείτε να ολοκληρώσετε αυτό το έργο για περίπου $ 5 (ή περίπου $ 30 όταν παραγγέλνετε από κορυφαίους εγχώριους πωλητές), και αν έχετε παίξει με το περιβάλλον Arduino, πριν, υπάρχει μια αρκετά καλή πιθανότητα να το έχετε ήδη έχουν τα περισσότερα ή όλα τα μέρη που χρειάζεστε.

Βήμα 1: Λίστα μερών

Ας δούμε τη λίστα με τα πράγματα που χρειάζεστε:

Ένας μικροεπεξεργαστής συμβατός με Arduino

Σχεδόν κάθε Arduino που πωλήθηκε τα τελευταία χρόνια θα κάνει. Η ακριβής παραλλαγή (Uno / Nano / Pro Mini, 8 ή 16 MHz, 3.3. Ή 5V) δεν έχει σημασία. Ωστόσο, θα χρειαστείτε έναν επεξεργαστή ATMEGA328 ή καλύτερο, επειδή θα χρησιμοποιήσουμε σχεδόν 2km RAM και 1k EEPROM. Εάν είστε εξοικειωμένοι με τις λεπτομέρειες του κόσμου του Arduino, σας συνιστώ να χρησιμοποιήσετε ένα Pro Mini στα 3.3V, καθώς θα είναι φθηνότερο και πιο αποδοτικό στην μπαταρία. Εάν είστε (σχετικά) νέοι στο Arduino, προτείνω ένα "Nano" καθώς παρέχει την ίδια λειτουργικότητα με το "Uno" σε μικρότερο και φθηνότερο πακέτο.

Σημειώστε ότι αυτό το διδακτικό δεν θα σας μιλήσει για τα βασικά. Θα πρέπει τουλάχιστον να έχετε εγκαταστήσει το λογισμικό Arduino και να γνωρίζετε πώς να συνδέσετε το Arduino σας και να ανεβάσετε ένα σκίτσο. Εάν δεν έχετε ιδέα, για τι μιλάω, διαβάστε αυτά τα δύο εύκολα σεμινάρια, πρώτα: Πρώτον, δεύτερο.

Οθόνη OLED 128*64 pixel SSD1306 (παραλλαγή I2C, δηλαδή τέσσερις ακίδες)

Αυτή είναι μια από τις φθηνότερες και ευκολότερες διαθέσιμες οθόνες, σήμερα. Συμφωνώ, είναι μικροσκοπικό, αλλά αρκετά καλό. Φυσικά, εάν έχετε ήδη μια οθόνη παρόμοιας ή καλύτερης ανάλυσης, θα μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε, αντ 'αυτού, αλλά αυτό το οδηγό είναι γραμμένο για έναν SSD1306.

• Μια "σανίδα χωρίς κόλληση" και λίγο καλώδιο, για την κατασκευή του πρωτοτύπου σας
• Ένας κεραμικός πυκνωτής 100nF (μπορεί να χρειαστεί ή να μην χρειαστεί. Βλ. Βήμα 4)
• Είτε μερικοί συνδετήρες, είτε ένας μαγνήτης, ένας διακόπτης καλαμιών και κάποιο καλώδιο (βλ. Βήμα 4)
• Ένα κόκκινο και ένα πράσινο LED, το καθένα (προαιρετικό · βλ. Βήμα 5)
• Δύο αντιστάσεις 220Ohm (εάν χρησιμοποιείτε LED)
• Ένα κουμπί (επίσης προαιρετικό)
• Μια κατάλληλη μπαταρία (βλ. Βήμα 6)

Βήμα 2: Σύνδεση της οθόνης

Ως πρώτο πράγμα, θα συνδέσουμε την οθόνη με το Arduino. Διατίθενται αναλυτικές οδηγίες. Ωστόσο, το SSD1306 είναι πολύ εύκολο να συνδεθεί:

1. Οθόνη VCC -> Arduino 3.3V ή 5V (είτε θα κάνει)
2. Εμφάνιση Gnd -> Arduino Gnd
3. Εμφάνιση SCL -> Arduino A5
4. Εμφάνιση SCA -> Arduino A4

Στη συνέχεια, στο περιβάλλον σας στο Arduino, μεταβείτε στο Sketch-> Include library-> Manage libraries και εγκαταστήστε το "Adafruit SSD1306". Δυστυχώς, θα πρέπει να επεξεργαστείτε τη βιβλιοθήκη για να τη διαμορφώσετε για την παραλλαγή 128*64 pixel: εντοπίστε το φάκελο arduino "βιβλιοθήκες" και επεξεργαστείτε το "Adafruit_SSD1306/Adafruit_SSD1306.h". Αναζητήστε "#define SSD1306_128_32", απενεργοποιήστε αυτήν τη γραμμή και ενεργοποιήστε "#define SSD1306_128_64".

Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να φορτώσετε Αρχείο-> Παραδείγματα-> Adafruit SSD1306-> ssd1306_128x64_i2c για να ελέγξετε τη σωστή σύνδεση της οθόνης σας. Σημειώστε ότι ίσως χρειαστεί να προσαρμόσετε τη διεύθυνση I2C. 0x3C φαίνεται να είναι η πιο κοινή τιμή.

Σε περίπτωση προβλήματος, ανατρέξτε στις πιο λεπτομερείς οδηγίες.

Βήμα 3: Ανεβάστε το Σκίτσο

Αν όλα λειτουργούσαν, μέχρι τώρα, ήρθε η ώρα να ανεβάσετε το πραγματικό σκίτσο στο Arduino σας. Θα βρείτε ένα αντίγραφο του σκίτσου, παρακάτω. Για μια πιθανώς πιο πρόσφατη έκδοση, ανατρέξτε στη σελίδα του έργου github. (Δεδομένου ότι πρόκειται για ένα σκίτσο αρχείου, αρκεί μόνο να αντιγράψετε το αρχείο erogmetrino.ino στο παράθυρό σας Arduino).

Εάν έπρεπε να τροποποιήσετε τη διεύθυνση I2C στο προηγούμενο βήμα, θα πρέπει να κάνετε την ίδια προσαρμογή, ξανά, τώρα, στη γραμμή που ξεκινά με "display.begin".

Μετά τη μεταφόρτωση, θα πρέπει να δείτε κάποια μηδενικά να εμφανίζονται στην οθόνη σας. Θα δούμε την έννοια των διαφόρων τμημάτων της οθόνης, αφού όλα τα άλλα είναι συνδεδεμένα.

Λάβετε υπόψη ότι με την πρώτη εκκίνηση, η οθόνη θα αργήσει να φωτιστεί (μπορεί να διαρκέσει έως και δέκα δευτερόλεπτα), καθώς το σκίτσο θα μηδενίσει πρώτα όλα τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο EEPROM.

Βήμα 4: Σύνδεση του εργομέτρου

Αυτό το βήμα δεν μπορεί πραγματικά να περιγραφεί καθολικά, αφού δεν είναι όλα τα εργομετρικά ίδια. Ωστόσο, δεν είναι όλα διαφορετικά. Εάν το εργομόμετρό σας περιλαμβάνει καθόλου ηλεκτρονική ένδειξη ταχύτητας, πρέπει να διαθέτει ηλεκτρονικό αισθητήρα για τον εντοπισμό στροφών των πεντάλ ή κάποιου (πιθανώς εσωτερικού) τροχού, κάπου. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτό θα αποτελείται απλώς από έναν μαγνήτη που περνά κοντά σε έναν διακόπτη καλαμιών (δείτε επίσης, παρακάτω). Κάθε φορά που περνάει ο μαγνήτης, ο διακόπτης κλείνει, σηματοδοτώντας μία περιστροφή στην ένδειξη ταχύτητας.

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να εξετάσετε την ένδειξη ταχύτητας στο εργομέτρο για εισερχόμενα καλώδια. Εάν βρείτε ένα καλώδιο δύο συρμάτων που έρχεται κάπου από το εσωτερικό του εργομέτρου, έχετε σχεδόν βρει τη σύνδεση με τον αισθητήρα. Και με λίγη τύχη μπορείτε απλά να το αποσυνδέσετε και απλά να το συνδέσετε στο Arduino σας με μερικά croc-clips (θα σας πω σε ποιες ακίδες να συνδεθείτε σε ένα λεπτό).

Ωστόσο, εάν δεν μπορείτε να βρείτε ένα τέτοιο καλώδιο, μην είστε σίγουροι αν βρήκατε το σωστό ή δεν μπορείτε να το αποσυνδέσετε χωρίς να καταστρέψετε τίποτα, μπορείτε απλά να κολλήσετε έναν μικρό μαγνήτη σε ένα από τα πεντάλ και να στερεώσετε έναν διακόπτη καλαμιών στο πλαίσιο του ηχομετρητή σας, έτσι ώστε ο μαγνήτης να περάσει πολύ κοντά του. Συνδέστε δύο καλώδια στο διακόπτη και οδηγήστε τα στο Arduino σας.

Συνδέστε τα δύο καλώδια (είτε τα δικά σας, είτε αυτά από έναν υπάρχοντα αισθητήρα) θα μεταβούν στο Arduino Gnd και στο pin Arduino D2. Εάν έχετε έναν στο χέρι, συνδέστε επίσης τον πυκνωτή 100nF μεταξύ του πείρου D2 και του Gnd για κάποια "αποσύνδεση". Αυτό μπορεί να χρειαστεί ή όχι, αλλά βοηθά στη σταθεροποίηση των μετρήσεων.

Όταν τελειώσετε, ήρθε η ώρα να ενεργοποιήσετε το Arduino σας και να πάτε στο ποδήλατο για μια πρώτη γρήγορη δοκιμή. Ο επάνω αριστερός αριθμός πρέπει να αρχίσει να δείχνει ένα μέτρο ταχύτητας. Εάν αυτό δεν λειτουργεί, ελέγξτε όλες τις καλωδιώσεις και βεβαιωθείτε ότι ο μαγνήτης είναι αρκετά κοντά στον διακόπτη καλαμιών. Εάν το μέτρο ταχύτητας φαίνεται σταθερά υπερβολικά υψηλό ή πολύ χαμηλό, απλώς προσαρμόστε τον ορισμό "CM_PER_CLICK" κοντά στην κορυφή του σκίτσου (σημείωση: το σκίτσο χρησιμοποιεί μετρικά ονόματα, αλλά καμία μονάδα δεν εμφανίζεται ή δεν αποθηκεύεται, οπουδήποτε, οπότε απλά αγνοήστε το και παροχή 100.000 χιλιοστών του μιλίου ανά κλικ).

Βήμα 5: Προαιρετικά LED γρήγορης κατάστασης

Οι λυχνίες LED που περιγράφονται σε αυτό το βήμα είναι προαιρετικές, αλλά τακτοποιημένες: Εάν είστε σοβαροί για να διαβάσετε ένα βιβλίο / να παρακολουθήσετε τηλεόραση ενώ ασκείστε, δεν θέλετε να κοιτάζετε πολύ την οθόνη. Αλλά δύο λυχνίες LED σε διαφορετικά χρώματα θα γίνουν εύκολα αντιληπτές στην περιφερειακή όραση και θα είναι αρκετές για να σας δώσουν μια πρόχειρη ιδέα για το πώς είστε.

• Συνδέστε το πρώτο (κόκκινο) LED στην καρφίτσα D6 (το μεγαλύτερο σκέλος του LED πηγαίνει στο Arduino). Συνδέστε το κοντό σκέλος του LED στο Gnd μέσω αντίστασης 220Ohms. Αυτό το LED θα ανάψει, όταν είστε 10% ή περισσότερο κάτω από την καλύτερη ταχύτητά σας στην τρέχουσα φάση της προπόνησης. Timeρθε η ώρα να προσπαθήσουμε περισσότερο!
• Συνδέστε το δεύτερο (πράσινο) LED στην καρφίτσα D5, πάλι με αντίσταση στο Gnd. Αυτή η λυχνία LED θα ανάψει, όταν βρίσκεστε εντός του 1%, ή πάνω από την καλύτερη λειτουργία σας. Κάνετε καλό!

Θέλετε οι λυχνίες LED να ανάβουν ανάλογα με το πώς περνάτε σε σύγκριση με την προηγούμενη πορεία σας ή κάποια αυθαίρετη μέση ταχύτητα; Λοιπόν, απλώς συνδέστε ένα κουμπί μεταξύ του πείρου D4 και του Gnd. Χρησιμοποιώντας αυτό το κουμπί, μπορείτε να αλλάξετε την αναφορά μεταξύ "η καλύτερη εκτέλεση", "η προηγούμενη εκτέλεση" ή "η τρέχουσα ταχύτητά σας". Ένα μικρό γράμμα "P" ή "C" στην κάτω αριστερή γωνία θα σηματοδοτήσει τις δύο τελευταίες λειτουργίες.

Βήμα 6: Ενεργοποίηση της οθόνης του εργομέτρου

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να τροφοδοτήσετε την οθόνη σας, αλλά θα επισημάνω δύο που φαίνονται μάλλον πιο πρακτικοί από άλλους:

1. Όταν χρησιμοποιείτε Arduino Uno ή Nano, πιθανότατα θέλετε να το τροφοδοτήσετε χρησιμοποιώντας μια τροφοδοσία USB με ενσωματωμένη ένδειξη χαμηλής μπαταρίας.
2. Όταν χρησιμοποιείτε Arduino Pro Mini @ 3.3V (η σύστασή μου για προχωρημένους χρήστες), μπορείτε να το τροφοδοτήσετε απευθείας είτε από μία μπαταρία LiPo, είτε από τρεις κυψέλες NiMH. Καθώς το ATMEGA θα ανεχθεί τάσεις τροφοδοσίας έως 5,5V, μπορείτε να το συνδέσετε απευθείας στο "VCC/ACC", παρακάμπτοντας τον ρυθμιστή τάσης επί του σκάφους. Σε αυτήν τη ρύθμιση, θα υπάρχει επίσης μια προειδοποίηση "χαμηλή μπαταρία" στα 3,4V περίπου, χωρίς κανένα πρόσθετο υλικό (εμφανίζεται στην κάτω δεξιά γωνία). Καθώς το ATMEGA μπορεί να αναμένεται να λειτουργεί σωστά, τουλάχιστον έως και 3,0V, αυτό θα σας αφήσει αρκετό χρόνο για να ολοκληρώσετε την προπονητική σας μονάδα πριν από την επαναφόρτιση.

Βήμα 7: Χρήση της οθόνης του εργομέτρου

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στους διάφορους αριθμούς στην οθόνη σας. Ο μεγαλύτερος αριθμός επάνω αριστερά είναι απλώς η τρέχουσα ταχύτητά σας και ο μεγαλύτερος αριθμός πάνω δεξιά είναι η συνολική απόσταση στην τρέχουσα προπόνησή σας.

Η επόμενη γραμμή είναι η μέση ταχύτητά σας από την έναρξη της προπόνησης (αριστερά) και ο χρόνος από την έναρξη της εκπαίδευσης (δεξιά). Σημειώστε ότι ο χρόνος έχει σταματήσει ενώ το ποδήλατο είναι σταματημένο.

Ως εδώ τόσο ασήμαντο. Οι δύο επιπλέον γραμμές στη δεξιά πλευρά είναι εκεί όπου γίνεται ενδιαφέρον: Αυτές συγκρίνουν τον τρέχοντα χρόνο σας με την προηγούμενη και την καλύτερη προπόνησή σας, αντίστοιχα. Δηλ. a "- 0:01:23" στο επάνω μέρος αυτών των γραμμών θα σημαίνει ότι έχετε φτάσει στην τρέχουσα απόσταση σας 1 λεπτό και 23 δευτερόλεπτα νωρίτερα από ό, τι στο προηγούμενο τρέξιμό σας. Καλός. Μια χαμηλότερη γραμμή "+ 0:00:12" θα σημαίνει ότι μέχρι το τρέχον σημείο, υστερείτε 12 δευτερόλεπτα πίσω από το καλύτερο σας τρέξιμο. (Σημειώστε ότι αυτοί οι διαφορετικοί χρόνοι δεν θα είναι 100% ακριβείς. Τα χρονικά σημεία αποθηκεύονται κάθε 0,5 χλμ. / Μίλια και παρεμβάλλονται μεταξύ αυτών.) Αναπόφευκτα, φυσικά, κατά την πρώτη σας εκτέλεση, δεν έχουν καταγραφεί ακόμη χρονικές αναφορές, και έτσι και οι δύο παραπάνω γραμμές θα δείξουν απλώς "-:-:-".

Τέλος, η κάτω αριστερή περιοχή της οθόνης περιέχει ένα γράφημα της ταχύτητάς σας το τελευταίο λεπτό. Αυτό σας επιτρέπει να δείτε με μια ματιά, αν συνεχίζετε σταθερά ή επιβραδύνετε. (Σημειώστε ότι αυτή η γραμμή θα είναι πολύ πιο ομαλή στην πραγματική προπόνηση - αλλά απλά δεν είναι εύκολο να διατηρήσετε έναν σταθερό ρυθμό ενώ προσπαθείτε να τραβήξετε μια φωτογραφία …) Οι οριζόντιες γραμμές υποδεικνύουν την προηγούμενη / καλύτερη ταχύτητα που επιτύχατε κοντά στο τρέχον σημείο της προηγούμενης προπονήσεις.

Τα LED που είναι τοποθετημένα κοντά στην κορυφή συγκρίνουν την τρέχουσα ταχύτητά σας με την καλύτερη ταχύτητά σας κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης της εκπαίδευσης. Το πράσινο δείχνει ότι είστε εντός του 1% της καλύτερής σας, το κόκκινο δείχνει ότι είστε περισσότερο από 10% πιο αργός από την καλύτερη προπόνησή σας. Όταν βλέπετε το κόκκινο φως, ήρθε η ώρα να προσπαθήσετε περισσότερο. Σημειώστε ότι σε αντίθεση με τους διαφορετικούς χρόνους που περιγράφηκαν παραπάνω, αυτοί αναφέρονται στο τρέχον μέρος της εκπαίδευσης, μόνο, δηλαδή είναι πιθανό να υστερείτε σε απόλυτο χρόνο, αλλά το πράσινο δείχνει ότι προλαβαίνετε και αντίστροφα.

Η ταχύτητα αναφοράς που χρησιμοποιείται για τα δύο LED μπορεί να αλλάξει χρησιμοποιώντας το κουμπί. Ένα πάτημα θα το αλλάξει από την καλύτερη στην προηγούμενη καταγεγραμμένη εκπαίδευση (ένα μικρό γράμμα "P" θα εμφανιστεί κάτω αριστερά). Ένα άλλο πάτημα και η τρέχουσα ταχύτητά σας κατά το πάτημα του κουμπιού θα γίνει η νέα ταχύτητα αναφοράς (θα εμφανιστεί ένα μικρό γράμμα "C"). Το τελευταίο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο κατά την πρώτη σας προπόνηση με τη νέα οθόνη εργομέτρου, όταν δεν έχει καταγραφεί ακόμη καμία αναφορά.

Όταν τελειώσετε με την εκπαίδευσή σας, απλώς αποσυνδέστε την μπαταρία. Η εκπαίδευση σας έχει ήδη αποθηκευτεί στο εσωτερικό EEPROM του Arduino.

Όπως μπορείτε να δείτε, κατέληξα να κολλήσω το πρωτότυπο μου. Σίγουρο σημάδι ότι μου άρεσε το αποτέλεσμα. Ελπίζω να το βρείτε επίσης χρήσιμο. Καλή άσκηση!