Умная скакалка: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Привет и добро пожаловать в мой первый учебник!

В этом руководстве я покажу вам, как сделать умную скакалку самостоятельно. Умный счетчик скакалки - это устройство, которое отслеживает вашу ежедневную активность со скакалкой и сохраняет данные в облаке. Он отправляет данные в браузер в режиме реального времени, пока вы пропускаете. Вы можете просмотреть эти данные в браузере своего ноутбука / смартфона. Он отображает количество пропусков, частоту пропусков в минуту и сожженные калории. Он записывает те же данные в Thingspeak после сеанса. Так что, если вы хотите быть в форме или хотите похудеть, этот гаджет для вас.

Шаг 1: Соберите детали и инструменты

Вот список необходимых компонентов. Схема не сложная. По сути, он состоит из Wemos d1 mini, квадратурного энкодера, аккумулятора и переключателя.

Компоненты:

• 1x Wemos d1 mini
• 1x поворотный энкодер
• 1x 3,7 В 500 мАч LiPo аккумулятор
• 1x мини-ползунковый переключатель

1x 608ZZ подшипник

1x подшипник 624ZZ

1x болт M4 (1 дюйм)

2x гайка M4

4 крепежных винта 0,320 дюйма

Необходимые инструменты:

• 3D-принтер, которым вы можете воспользоваться онлайн-сервисом
• Паяльник и олово
• Отвертка и плоскогубцы.
• Инструмент для зачистки проводов

Шаг 2: 3D-печать

Есть две ручки для скакалки: одна для удержания всей электроники и удержания одного конца веревки, а другая ручка для удержания другого конца веревки. Я прикрепил все файлы stl. Я использовал Flashforge creator pro с соплом 0,4 мм, нормальными настройками и опорами. Вы также можете скачать все файлы с Thingiverse.

Шаг 3: Постройте схему

Интерфейс энкодера:

CLK → D2

DT → D1

SW → D5

GND → Gnd

+ → 5 В

Поворотный энкодер используется для подсчета количества пропусков. Этот угловой энкодер также известен как квадратурный энкодер или относительный угловой энкодер, и его выходной сигнал представляет собой серию прямоугольных импульсов.

Перед пайкой вставьте деталь encoder_knob в поворотный энкодер и вставьте в нее гайку M4, как показано на изображении.

Перед пайкой проверьте все детали. Припаяйте все компоненты, как показано на принципиальной схеме. Во время пайки используйте основную рукоятку, чтобы получить четкое представление о длине проводов и размещении компонентов. Используйте изображения в качестве справки.

Шаг 4: Установите подшипник и электронику

Берем основную ручку и подшипник 624zz. Вставьте подшипник 624zz в основную рукоятку, как показано на рисунке. Если вы правильно сняли с основной ручки все опоры, напечатанные на 3D-принтере, подшипник идеально войдет в отверстие. Подшипник используется для уменьшения трения и плавного вращения.

Перед размещением всей электроники внутрь убедитесь, что все работает правильно. Используйте прилагаемый код для проверки кодировщика. Загрузите этот эскиз в Wemos d1 mini, откройте монитор последовательного порта, поверните кодировщик и проверьте результат на мониторе последовательного порта.

Теперь поместите все припаянные электронные компоненты в основную ручку, как показано на рисунках. Убедитесь, что провода не спутаны с датчиком вращения. Поворотный энкодер должен вращаться без помех.

Шаг 5: прикрепите веревку к основной ручке

Теперь возьмите часть троса, гайку M4 и болт M4. Вставьте гайку m4 в держатель троса, а затем вставьте болт M4 в гайку.

Возьмите болт, вставленный в держатель троса, и прикрепите его к гайке на датчике вращения. Чтобы прикрепить его к поворотному энкодеру, вставьте его через отверстие на лицевой стороне. Теперь поверните его, чтобы зафиксировать на поворотном энкодере.

Поместите часть mainHandle_cover сверху, чтобы закрыть корпус. Используйте крепежные винты 0,320 дюйма, чтобы закрепить его.

Снимите веревку с готовой скакалки и прикрепите один конец к части rope_hoder. Используйте изображения для справки.

Проверьте, вращается ли поворотный энкодер плавно или нет, вращая трос вручную. Также убедитесь, что вы можете нажать кнопку поворотного энкодера, нажав часть rope_holder. Если поворотный энкодер вращается плавно и вы можете нажать кнопку на поворотном энкодере, то основная ручка готова.

Шаг 6: соберите вторую ручку

Этот шаг не является обязательным. Также можно воспользоваться ручкой готовой скакалки.

Используйте эти напечатанные на 3D-принтере детали для сборки второй ручки: second_handle, secondHandle_cover и secondHandle_ropeHolder.

Перед сборкой убедитесь, что вы очистили всю опору для 3D-печати со второй ручки. Для очистки опоры используйте дрель или плоскогубцы.

Возьмите подшипник 608zz и вставьте его в отверстие на передней стороне ручки. Затем возьмите другие концы веревки и вставьте ее во вторую ручку через отверстие для подшипника. Теперь вставьте конец троса в держатель троса и потяните трос так, чтобы держатель троса зафиксировался в отверстии подшипника. После этого прикройте конец второй ручки, прикрепив крышку.

Шаг 7: скакалка в сборе

После сборки обеих ручек ваша скакалка должна выглядеть так. Теперь скакалка готова. давайте сделаем это умным, загрузив код в Wemos.

Шаг 8: Пояснение к коду

Работа этого устройства проста. Есть 4 основных части: первая - подключение к Wi-Fi, вторая - подсчет количества пропусков, третья - вычисление скорости пропуска и сожженных калорий, и четвертая - отправка этих данных на веб-страницу и запись этих данных в Thingspeak.

Подключитесь к Wi-Fi:

WiFiManager - отличная библиотека для добавления в ваши проекты ESP8266, потому что с помощью этой библиотеки вам больше не нужно жестко кодировать свои сетевые учетные данные (SSID и пароль). Ваш ESP автоматически присоединится к известной сети или настроит точку доступа, которую вы можете использовать для настройки сетевых учетных данных. Вот как работает этот процесс:

Подсчет количества пропусков:

Я использовал тот же код, который мы использовали для тестирования кодировщика, чтобы подсчитать количество пропусков. Для 1 пропуска кодировщик дает счет 5 на последовательном мониторе. Я пробовал с 50 пропусками, затем взял среднее количество кодировщиков за 1 пропуск. После нескольких тестов и испытаний для 1 пропуска кодировщика считается 5. Таким образом, если количество кодировщиков равно 5, это означает, что 1 пропуск завершен.

Рассчитать коэффициент пропусков:

Чтобы рассчитать частоту пропусков в минуту, я сохранил время начала с помощью функции millis () в переменной. Он вычисляет частоту пропусков после каждых 20 отсчетов по следующей формуле:

Частота пропусков = количество пропусков / истекшее время * 60

Расчет сожженных калорий:

Для каждого вида деятельности требуются разные затраты энергии. Прогулка в расслабленном темпе наверняка сожжет меньше калорий, чем бег или аэробика. Этот расход энергии обычно выражается в MET - метаболическом эквиваленте задачи. Этот показатель показывает, сколько калорий вы сжигаете за час активности и на один килограмм веса тела. Вы можете легко выбрать один из многочисленных видов активности в нашем калькуляторе сожженных калорий. Например, для ходьбы значение MET составляет 3,8, а для пеших прогулок уже 6. Чем выше это значение, тем больше энергии требуется для выполнения задачи. Что же такое 1 НДПИ? Он определяется как отношение энергии, затрачиваемой в единицу времени во время определенной физической активности, к эталонному значению 3,5 мл O₂ / (кг · мин). После некоторого пересчета и преобразования миллилитров кислорода в калории мы приходим к окончательной формуле: калории = T * 60 * MET * 3,5 * W / 200, где T - продолжительность активности в часах, а W - ваш вес в килограммах. Наш калькулятор сжигания калорий использует приведенную выше формулу для наиболее точной оценки сожженных калорий. Если вы хотите провести расчеты вручную, вы также можете использовать упрощенную версию этого уравнения: калории = MET * T * W Это уравнение основано на приближении, в котором говорится, что 1 MET = 1 ккал / (кг * ч). Это не на 100% правильно; тем не менее, он дает достаточно хороший результат, который можно использовать для оценки потери калорий. Подробнее об этом:

Отобразите счетчик на веб-странице:

Как только у нас будут все данные, мы отправим их на веб-страницу с помощью WebSocket. WebSocket - это технология, которая поддерживает открытое TCP-соединение, поэтому вы можете постоянно отправлять данные между ESP и клиентом с малой задержкой. А поскольку это TCP, вы уверены, что пакеты будут доставлены в целости и сохранности.

ESP размещает веб-страницу со счетом в центре и скоростью пропусков и сожженными калориями вверху. 1 ползунок в правом верхнем углу, чтобы установить вес человека, выполняющего пропуск. Значение веса передается из браузера в ESP через соединение WebSocket. Чтобы начать сеанс пропуска занятия, нажмите кнопку кодировщика и начните занятие. Вы можете увидеть количество пропусков в реальном времени на веб-странице.

Загрузите данные в Thingspeak:

ThingSpeak - это бесплатный веб-сервис, который позволяет собирать и хранить данные датчиков в облаке и разрабатывать приложения Интернета вещей. Создайте аккаунт на Thingspeak и создайте новый канал. Создайте три поля для этого канала. Одно поле для подсчета пропусков, второе поле для скорости пропуска и третье поле для сожженных калорий. Используйте в коде канал Write_Key. Чтобы загрузить данные в Thingspeak, после того, как вы закончите свое действие с пропуском, снова нажмите ту же кнопку. ESP загрузит данные в Thingspeak.

Шаг 9: Загрузите код

Перед загрузкой кода измените ключ Thingspeak в коде. Создайте новый канал на Thingspeak и используйте ключ этого канала в коде. Создайте учетную запись на Thingspeak, если вы новичок в Thingspeak, создайте новый канал и используйте здесь ключ каналов.

Используйте кабель micro USB для программирования устройства Wemos d1 mini. Откройте Arduino IDE и загрузите этот код

Шаг 10: начнем пропускать

• После загрузки кода на устройство Wemos отсоедините кабель micro USB и включите переключатель, чтобы обеспечить питание Wemos d1 mini от аккумулятора.
• После включения подключите устройство Wemos к сети Wi-Fi. Чтобы подключить его к Wi-Fi, вы можете использовать свой мобильный телефон / ноутбук для подключения к интеллектуальному устройству со скакалкой. Затем откройте браузер и введите следующий IP-адрес: 192.168.4.1. При этом загружается следующая веб-страница, на которой вы можете установить свои учетные данные Wi-Fi. Теперь вы можете подключить свою умную скакалку к сети Wi-Fi с помощью этой страницы.
• После подключения устройства к сети Wi-Fi найдите IP-адрес устройства со скакалкой. Используйте fing (приложение для android / ios) или расширенное приложение IP-сканера, чтобы найти IP-адрес. Откройте веб-браузер на своем телефоне или ноутбуке, введите этот IP-адрес и нажмите Enter. Вы увидите страницу счетчика пропусков.
• Установите правильный вес с помощью ползунка в правом верхнем углу.
• Нажмите кнопку на кодировщике, чтобы начать действие. Теперь вы можете выполнять упражнения со скакалкой. Вы можете увидеть количество пропусков, процент пропусков и сожженные калории на веб-странице во время пропуска.
• Нажмите ту же кнопку еще раз, когда закончите упражнение с пропуском. После нажатия кнопки во второй раз все данные (количество пропусков, процент пропусков и сожженные калории) будут загружены в Thingspeak. Таким образом, вы можете отслеживать свои ежедневные пропуски занятий.
• От одной зарядки, если вы используете его в течение 2-3 часов в день, это устройство может работать до 7-8 дней. Для зарядки аккумулятора подключите кабель micro USB к устройству Wemos, и аккумулятор начнет заряжаться. (держите переключатель в положении во время зарядки). Отсоедините кабель micro USB через час, так как индикатор зарядки отсутствует.

Наслаждайтесь пропусками, оставайтесь в форме и оставайтесь творческими.