Smūgio jėga bėgiko kulnui ir kojai bėgant: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Savo projekte norėjau išbandyti jėgos kiekį, kurį veikia bėgiko kulnas ir koja, ir ar nauji bėgimo bateliai tikrai sumažina jėgą. Akselerometras yra prietaisas, aptinkantis pagreitį X, Y ir Z ašyse. Pagreitis matuojamas G pajėgomis, viena G jėga prilygsta žemės traukos pagreičiui, kurį visi patiria bet kuriuo metu. Aš naudoju šį akselerometrą norėdamas patikrinti G-jėgų kiekį, kurį mano kulnas ir kojos patiria bėgimo metu, ir ar yra skirtumas tarp naujesnių ir senesnių batų. Yra daug bendrų klaidingų nuomonių apie tai, kad reikia naujų bėgimo batelių. Daugelis žmonių mano, kad „Nike“jums meluoja, kai liepia kas 500 kilometrų gauti naujus batus. Bėgimo batelių kompanijos ir bėgimo parduotuvės, pvz., „Poulsbo running“(mano vietinė bėgimo parduotuvė), jums pasakys, kad pakenksite sau, jei dažnai nekeisite batų. Tačiau nesu tikras, ar tai visiškai tiesa, todėl nusprendžiau išbandyti pats. Šių bėgimo traumų priežastis, kurias jie pasakys jums, jei neturėsite naujų batų, yra kilusi iš jėgos, kurią patiria jūsų koja ir kulnas. Jie sako, kad nauji batai jėgas mažina geriau nei seni batai, bet aš nesu įsitikinęs, kad tai tiesa. Šis projektas bus naudingas daugeliui žmonių, ypač tiems, kurie linkę į traumas, ir tiems, kurie nori daugiau apie juos sužinoti. Mano projektas nulems, ar šios kompanijos sako tiesą, ar tik bando priversti jus sugauti kitą Benjaminų porą.

Prekės

1x „Arduino uno“

1x „Sparkfun adxl377“akselerometras

1x duona

1x daug trumpiklių

1x mygtukas

1x LED

2x 10k rezistoriai

2x 30k rezistoriai

6x laidai, kurie yra maždaug bėgiko kojos ilgio

1x nešiojamasis kompiuteris, galintis paleisti „Arduino IDE“

Papildomi komponentai, reikalingi antrinei konstrukcijai:

1x LCD ekranas

1x potenciometras

1x daug daugiau jungiamųjų laidų

1 žingsnis: mano pradinis kūrimas

Mano pradinė konstrukcija buvo koncepcijos įrodymas. Norėjau įsitikinti, kad šis projektas yra įmanomas, prieš pradėdamas investuoti į jį laiką ir pinigus. Aš naudoju akselerometrą, „Arduino“, keturis trumpiklius ir mano nešiojamąjį kompiuterį, kuriame buvo rodomas kodas. Šis koncepcijos įrodymas buvo labai svarbus, nes išmokau vertingų pamokų, susijusių su kodu. Tačiau svarbiausia, kad sužinojau, kad šis projektas yra įmanomas.

2 žingsnis: antrinis kūrimas

Visų pirma noriu pasakyti, kad ši konstrukcija nebuvo būtina galutiniam kūrimui, ir tam reikia papildomų komponentų, todėl šis žingsnis yra visiškai neprivalomas. Pridėjau skystųjų kristalų ekraną (LCD), kad jis galėtų man suteikti G jėgos vertes kompiuteryje be „Arduino IDE“. prieš šį kūrimą turėjau turėti „Arduino IDE“ir kodą, kad galėčiau gauti išvesties duomenis iš akselerometro. Naudodamas šią naują versiją, galiu paleisti „Arduino“iš bet kurio maitinimo šaltinio, jis net neturi būti kompiuteris. Taip pat pridėjau potenciometrą, kad galėčiau reguliuoti LCD apšvietimą. Tai gali būti naudinga, jei naudoju jį lauke ir ekrane šviečia saulė. Mes visi buvome tokioje situacijoje, kai bandote naudotis savo išmaniuoju telefonu lauke, tačiau dėl saulės spindulių sunku matyti ekraną. Taigi jūs bandote užblokuoti saulę ranka arba pasukate nugarą į saulę, kad ją užblokuotumėte. Kitas būdas išspręsti šią įprastą problemą yra padidinti ekrano ryškumą ir būtent tam skirtas potenciometras. Aš negalėčiau labai gerai matyti išvesties duomenų, bet galėčiau sureguliuoti foninį apšvietimą, kad galėčiau jį puikiai matyti. Foninio apšvietimo reguliavimas gali būti naudingas ir kitais atvejais.

3 žingsnis: trečias ir galutinis kūrimas

Trečią ir paskutinę versiją sujungiau visus geriausius visų ankstesnių versijų atributus į vieną lentą. Galų gale gavau labai rafinuotą ir kompaktišką modulį, o ilgi laidai sugebėjo nubėgti mano koją, netrukdydami mano formai. Pridėjau mygtuką, kad bet kuriuo metu galėčiau pradėti ir sustabdyti savo duomenų rinkimą. Tai buvo labai svarbu norint gauti gerus duomenis, nes galėsiu pradėti rinkti, kai tik pradėsiu bėgti ir kai tik nustosiu. Todėl visi surinkti duomenys buvo susiję su tikru eksperimentu. Taip pat pridėjau šviesos diodą, kad žinotų, kada duomenų rinkimas įjungtas arba kada išjungtas. Šis paskutinis kūrimas buvo labai sėkmingas, ir tai buvo būtent tai, ko tikėjausi.

4 žingsnis: trikčių šalinimas ir kelios problemos, su kuriomis susidūriau

Turėjau daug problemų su projektu. Vienam mano pirmajam akselerometrui buvo labai sunku teisingai nustatyti laidus, kodavimą, dizainą ir duomenis. Dizainas buvo labai sunkus, nes turiu daug suvaržymų, pavyzdžiui, koks jis sunkus ar koks jis didelis. Turiu mokėti bėgti ir noriu, kad galėčiau bėgti arčiausiai įprastos bėgimo formos, kad šis eksperimentas būtų tikslus. Kodavimas taip pat buvo labai sunkus ir reikalavo daug problemų šalinimo. Turėjau problemų perskaičiusi reikiamą G kiekį iš savo akselerometro. „Mma8452q“(mano akselerometras) užsidaro aštuoniuose G taškuose. Kartais, kai vos vos paliečiau koją prie grindų, jis perskaitydavo aštuonis G ir tai tiesiog neteisinga, nes jis yra per aukštas. Tačiau po tam tikrų trikčių šalinimo ir perkodavimo man pavyko nustatyti teisingą mastelį.

5 žingsnis: mano kodas

Aš panaudojau vieną iš „Sparkfun“bibliotekos pavyzdžių, taip pat pridėjau mygtuką ir LED. tai buvo gana paprasta, nes šiame projekte yra visko pavyzdžių, tačiau jūs turite sujungti daugiau nei vieną

6 žingsnis: Išvados ir duomenų analizė

Aš matau šį projektą kaip didelę sėkmę. Aš beveik visus, jei ne visus, savo tikslus pasiekiau. Man pavyko gauti daug labai naudingų duomenų. Aš daug sužinojau apie kodavimą, laidus, „Arduino“elektroninius komponentus, kompaktiškos modulinės sistemos kūrimą, „G force“ir veikimą. Dabar priimti arba atmesti mano pareiškimą iš mano pradinės pastraipos ir visą priežastį, kodėl pradėjau šį projektą. Norėjau įrodyti, kad įmonės klysta, parodydamos, kad jums nereikia pirkti naujų batų kas 500 kilometrų. Ar tikrai nauji batai sumažina G jėgas, kurias bėgdamas patiria kulnas ir kojos? Atsakymas yra „taip“. Aš palyginau G jėgų kiekį, kurį mano kulnas patyrė poroje naujų bėgimo batelių, senų bėgimo batelių, mikroautobusų ir kaip kontrolę aš tiesiog mūvėjau kojines. Radau, kad savo kojinėse patyriau iki aštuonių G. Tai buvo tiek pat G, kiek ir mikroautobusų, to ir reikia tikėtis. Senuose bėgimo bateliuose patyriau iki šešių G. naujuose bėgikuose patyriau ne daugiau kaip keturis G. Kaip matome, naujieji bėgikai geriausiai mažino smūgio jėgą, o mikroautobusai buvo blogiausi (neskaitant kojinių, nes tai buvo kontrolinis kintamasis). Manau, kad turėdamas mažiau nei dvidešimties dolerių sąranką, negaliu paneigti, ką jiems įrodė 2,5 milijardo dolerių, kuriuos „Nike“per pastaruosius penkerius metus išleido tyrimams ir plėtrai. Galbūt kitą kartą praleisiu trisdešimt ir pamatysime, kas bus tada.