基于行空板和霍尔传感器做一个无需GPS的运动记录设备
本帖最后由 zoey不种土豆 于 2024-10-25 16:30 编辑今天分享一个基于行空板和霍尔传感器制作的、可在无GPS覆盖地区使用的记录骑行和跑步数据的设备——DualSport Tracker。作者是一位年仅15岁的少年。DualSport Tracker的设计考虑了便携因素,可以用来跟踪骑行和跑步的距离、速度,还可以监测心率和卡路里消耗。除了详细的教程,文中还附上代码和压缩包,供大家学习。
霍尔传感器:是一种能将磁场变化转化为输出电压变化的换能器,可用于测量磁场、接近开关、位置测量、转速测量和电流测量等。(点击 了解更多)
项目前言
你好!我叫 Vicenzo,今年15岁。每次在骑自行车穿过森林后,我都想知道自己骑行了多少路,消耗了多少卡路里,我还想了解自己的身体表现。由于在我骑经的区域,GPS 信号非常微弱,因此我的目标是制作一个可以在不使用 GPS 的情况下测量运动距离和消耗热量的设备。除此之外,在我制作的 DualSport Tracker 中,额外加入了计时和测速功能,还配备一个心率传感器来监测我在运动期间的健康状况。为了让成品同时兼顾多功能集成和携带便捷性,我选择用行空板M10作为整个项目的“控制中枢”。
工作原理
如果不使用GPS,如何测量距离、速度和其他相关参数呢?这里就要介绍霍尔传感器,该传感器与自行车轮上的磁铁配合工作,能够每次检测到车轮完成一圈。由于车轮的周长是固定的,我们可以将车轮旋转的次数与周长相乘,从而计算出总行驶距离。
霍尔效应传感器充当了接近检测器的角色。每当磁铁经过传感器附近时,它会产生一个信号,表明车轮已经完成一次旋转。设备利用这一信息来计算距离、速度以及燃烧的卡路里。为了提供更完整的身体活动量信息,我还增加了一个KY-039心率传感器,用以在锻炼过程中监测我的心率。
设备特点
[*]距离测量:
[*]自行车模式:采用霍尔效应传感器和车轮周长计算行驶距离。
[*]计步器模式:利用加速度计计步并通过步数乘以平均步幅长度计算行走距离。
[*]速度计算(仅限自行车模式):
[*]自行车模式:通过测量车轮每次旋转的时间间隔来计算速度(单位为公里/小时)。
[*]心率监测(仅限自行车模式):
[*]自行车模式:使用KY-039传感器测量每分钟心跳次数,提供身体运动强度的数据。
[*]卡路里消耗:
[*]自行车模式:根据行驶距离和心率估算消耗的卡路里。
[*]计步器模式:根据步数及预估的每步卡路里值计算燃烧的卡路里。
[*]多功能性:
[*]该设备可以从自行车上拆卸下来,作为计步器使用,适合骑车、跑步或步行。
准备清单行空板
霍尔传感器
KY-039 心率传感器
圆柱形便携式电池(移动电源)
USB A型转USB C型电缆
M3 x 3厘米螺丝带螺母
杜邦线
扎带
电工胶带
项目步骤
第 1 步 底座组件:
3D 打印部件准备就绪后,首先开始组装基座,其中包括行空板、便携电池和USB电缆。这一步骤对于计步器模式和自行车模式都至关重要。你可以参考视频指导。这个基座可以牢固地连接到自行车上,或者直接作为计步器使用。
*3D打印压缩包:
第 2 步 自行车安装
https://dfrobot.loll.cc/video/41_1729645374.mp4
在自行车模式下,安装传感器(霍尔效应传感器和心率传感器)、磁铁和行空板的安装支架。霍尔效应传感器需要安装在自行车的前叉上,而磁铁则用扎带固定在车轮的一个辐条上。务必用电工胶带固定传感器和电缆,以增加安全性。通过行空板的外部端口将霍尔传感器连接到22号引脚,心率传感器连接到21号引脚。
第 3 步 项目代码
两种模式下传感器读数的处理:
[*]自行车模式:
霍尔效应传感器检测到车轮每完成一次旋转,利用这个信息,我们通过将行驶距离除以旋转之间经过的时间来计算速度。根据速度和距离,我们估算了活动期间燃烧的卡路里。
[*]计步器模式:
主板集成的加速度计在跑步或步行时检测步数。基于平均步幅长度,计算行走距离。消耗的卡路里是根据步数和大约每步卡路里值来估算的。
使用的数学计算公式如下:
[*]速度(公里/小时)=(车轮周长 / 每次旋转时间)* 3.6
[*]自行车模式下燃烧的卡路里 = 行驶距离(公里)* 40
[*]计步器模式下行驶距离 = 步数 * 平均步幅长度
完整的代码:。为将代码加载到你的设备并添加图像文件,推荐使用Mind+编辑器。
代码
<blockquote>#general bike mode code
第 4 步 可以应用了!
https://dfrobot.loll.cc/video/42_1729645375.mp4
现在,已经组装好了 DualSport Tracker,可以在骑自行车或跑步时使用,可以根据自己喜欢的运动,在主菜单切换 自行车和计步器模式。
DualSport Tracker 会实时显示关键信息,如速度、行驶距离、消耗的卡路里、心率和运动总时长。如果你想从自行车模式切换到计步器模式,只需断开两个传感器,并将设备从自行车上卸下,需要记录骑行时,可以重新安装到自行车上。
开始运动:按下按钮“A”开始记录运动。结束运动:按下按钮“B”停止记录,并显示运动的总数据,包括距离、最大速度、消耗的卡路里和时间。切换模式:根据你正在进行的活动,使用菜单在自行车和计步器模式之间切换
总结
DualSport Tracker 对于那些喜欢山地自行车、跑步而不依赖 GPS 或互联网连接的情况下监测身体活动的人来说,有很大潜力。该设备的灵活性,使其可以在骑行和跑步时使用,且能根据用户的需求来设定参数,使其成为一款实用的多功能工具,非常适合运动员和DIY爱好者。
这个项目将技术、创意和对运动的热情结合在一起,为距离、速度、卡路里消耗和心率的测量提供了高效的解决方案。它非常适合在没有GPS覆盖的地区训练,或希望通过一个便携易用的设备来记录运动表现的人。
原文链接:https://community.dfrobot.com/makelog-314664.html
项目作者:Vicenzo.Vecchio
发表时间:2024.10.15
延伸阅读:
行空板项目:
Enhiker :基于行空板的便携式智能天气决策站
行空板AI智能配饰项目:打造沉浸式“小王子互动体验
用行空板语音命令实现橱柜自动开关
【社区优秀作品】WoofWhimsy—行空板自制电子宠物狗
{:6_202:} 来留言吧! 围观支持{:5_179:}
页:
[1]