Шагомер arduino своими руками

В настоящее время очень популярны фитнес-браслеты, которые не только подсчитывают шаги, но также отслеживают количество сожженных калорий, отображают частоту сердечных сокращений, время выступления и многое другое. Эти устройства Интернета вещей синхронизируются с облаком, поэтому вы можете легко получить всю историю своей физической активности на смартфоне. Мы также создали систему мониторинга пациентов на основе Интернета вещей, в которой важные данные отправляются в ThingSpeak для мониторинга из любого места.

Шагомеры - это устройства, которые используются только для подсчета шагов. Итак, в этом уроке мы собираемся создать простой и дешевый шагомер своими руками, используя Arduino и акселерометр. Этот шагомер будет подсчитывать количество шагов и отображать их на ЖК-модуле 16x2. Этот шагомер можно интегрировать с умными часами Arduino.

Необходимые компоненты

Ардуино Нано
ADXL 335 Акселерометр
16 * 2 ЖК-дисплей
ЖК-модуль I2C
Аккумулятор

ADXL335 Акселерометр

ADXL335 - это полноценный 3-осевой аналоговый акселерометр, работающий по принципу емкостного измерения. Это небольшой, тонкий модуль с низким энергопотреблением, оснащенный датчиком из поликремния с механической обработкой поверхности и схемой преобразования сигналов. Акселерометр ADXL335 может измерять как статическое, так и динамическое ускорение. В этом проекте шагомера Arduino акселерометр ADXL335 будет действовать как датчик шагомера.

Акселерометр является устройством, которое может преобразовать ускорение в любом направлении к соответствующему переменного напряжения. Это достигается за счет использования конденсаторов (см. Изображение), поскольку по мере движения Accel конденсатор, присутствующий внутри него, также будет претерпевать изменения (см. Изображение) в зависимости от движения, поскольку емкость изменяется, также можно получить переменное напряжение.

Ниже приведены изображения акселерометра спереди и сзади вместе с описанием контактов.

Описание контактов акселерометра:

К этому выводу должно подключаться питание Vcc- 5 вольт.
X-OUT - этот вывод дает аналоговый выход в направлении x
Y-OUT - этот вывод дает аналоговый выход в направлении y
Z-OUT - этот вывод дает аналоговый выход в направлении z.
GND- Земля
ST- Этот вывод используется для установки чувствительности датчика.

Мы создаем множество проектов с использованием акселерометра ADXL335, включая робота, управляемого жестами, сигнализацию детектора землетрясения, игру в пинг-понг и т. Д.

Принципиальная электрическая схема

Принципиальная схема счетчика шагов акселерометра Arduino приведена ниже.

В этой схеме мы взаимодействуем с Arduino Nano с акселерометром ADXL335. Контакты X, Y и Z акселерометра подключены к аналоговым контактам (A1, A2 и A3) Arduino Nano. Для сопряжения ЖК-модулей 16x2 с Arduino мы используем модуль I2C. Контакты SCL и SDA модуля I2C подключены к контактам A5 и A4 Arduino Nano соответственно. Полные соединения приведены в таблице ниже:

Ардуино Нано	ADXL335
3,3 В	VCC
GND	GND
A1	Икс
A2	Y
A3	Z
Ардуино Нано	ЖК-модуль I2C
5В	VCC
GND	GND
A4	ПДД
A5	SCL

Сначала мы построили этот шагомер, используя установку Arduino на макете.

И после успешного тестирования мы воспроизвели его на Perfboard, припаяв все компоненты на Perfboard, как показано ниже:

Как работает шагомер?

Шагомер рассчитывает общее количество шагов, сделанных человеком, с использованием трех компонентов движения: вперед, вертикали и в сторону. Система шагомера использует акселерометр для получения этих значений. Акселерометр непрерывно обновляет максимальное и минимальное значения 3-х осевого ускорения после каждого определенного числа. образцов. Среднее значение этих трех осей (Макс. + Мин.) / 2 называется динамическим пороговым уровнем, и это пороговое значение используется для определения того, будет ли сделан шаг или нет.

Во время бега шагомер может быть в любой ориентации, поэтому шагомер рассчитывает шаги, используя ось, изменение ускорения которой является наибольшим.

Теперь позвольте мне кратко рассказать вам о работе этого шагомера Arduino:

Сначала шагомер начинает калибровку, как только на него подается питание.
Затем в функции цикла void он непрерывно получает данные по осям X, Y и Z.
После этого он вычисляет общий вектор ускорения от начальной точки.
Вектор ускорения - это квадратный корень (x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2) значений по осям X, Y и Z.
Затем он сравнивает средние значения ускорения с пороговыми значениями для подсчета количества шагов.
Если вектор ускорения пересекает пороговое значение, то он увеличивает счетчик шагов; в противном случае он отбрасывает недопустимые вибрации.

Программирование счетчика шагов Arduino

Полный код счетчика шагов Arduino приведен в конце этого документа. Здесь мы объясняем некоторые важные фрагменты этого кода.

Как обычно, начните код с включения всех необходимых библиотек. Акселерометр ADXL335 не требует какой-либо библиотеки, так как он имеет аналоговый выход.

#включают

После этого определите контакты Arduino, к которым подключен акселерометр.

const int xpin = A1; const int ypin = A2; const int zpin = A3;

Определите пороговое значение для акселерометра. Это пороговое значение будет сравниваться с вектором ускорения для расчета количества шагов.

порог поплавка = 6;

Внутри настройки void функция калибрует систему при включении питания.

откалибровать ();

Внутри функции цикла void он считывает значения осей X, Y и Z для 100 выборок.

для (int a = 0; a <100; a ++) {xaccl = float (analogRead (xpin) - 345); задержка (1); yaccl = float (analogRead (ypin) - 346); задержка (1); zaccl = float (analogRead (zpin) - 416); задержка (1);

После получения значений по 3 осям рассчитайте вектор общего ускорения, извлекая квадратный корень из значений осей X, Y и Z.

totvect = sqrt (((xaccl - xavg) * (xaccl - xavg)) + ((yaccl - yavg) * (yaccl - yavg)) + ((zval - zavg) * (zval - zavg)));

Затем вычислите среднее из максимального и минимального значений вектора ускорения.

totave = (totvect + totvect) / 2;

Теперь сравните среднее ускорение с порогом. Если среднее значение больше порога, увеличьте количество шагов и поднимите флаг.

if (totave> threshold && flag == 0) {steps = steps + 1; flag = 1; }

Если среднее значение больше порога, но флаг поднят, ничего не делать.

else if (totave> threshold && flag == 1) {// Не считать}

Если общее среднее значение меньше порогового значения и флаг поднят, то опустите флаг.

if (totave <порог && flag == 1) {flag = 0; }

Напечатайте количество шагов на последовательном мониторе и ЖК-дисплее.

Serial.println (шаги); lcd.print ("Шаги:"); lcd.print (шаги);

Тестирование шагомера Arduino

Когда ваше оборудование и код будут готовы, подключите Arduino к ноутбуку и загрузите код. Теперь возьмите в руки настройку шагомера и начните шаг за шагом, количество шагов должно отображаться на ЖК-дисплее. Иногда увеличивается количество шагов, когда шагомер очень быстро или очень медленно вибрирует.

Полное рабочее видео и код для шагомера ADXL335 Arduino приведены ниже.