IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

С течением времени шагомеры все больше набирают популярность. В настоящее время шагомеры используются не только военными или спортсменами, но и всеми теми, кто проявляет заботу о своем здоровье. Шагомер на руку – отличный способ контролирования израсходованных калорий, которые можно найти с помощью данных о количестве шагов и параметров человека. Благодаря шагомеру, есть возможность следить за количеством израсходованных калорий, концентрацией жира в организме и артериальным давления. Подобные приборы приобретают все большую актуальность в период оздоровления после перенесенных болезней сердечнососудистой системы [1].

Вопрос о необходимом количестве шагов, проходимых за день, является весьма дискуссионным. Принято считать, что десять тысяч шагов в день способствует поддержанию здорового веса, повышению работоспособности, профилактике сердечнососудистых заболеваний и снижению уровня депрессий и стрессовых состояний.

Но этот показатель индивидуален, и зависит от конкретного человека, состояния его здоровья и образа жизни [2].

Целью работы является создание макета шагомера, отработка алгоритмов, конструктивная проработка с учетом требований эргономики и изготовление прототипа шагомера.

Шагомер должен включать в себя следующие функции:

1. Отсчет числа шагов.

2. Пройденное расстояние в км.

3. Количество шагов, при спортивной ходьбе.

4. Количество израсходованных калорий.

5. Время час, мин, сек.

6. Ввод своих антропологических данных.

• Вес.

• Рост.

• Длина шага

Структурная схема шагомера

Рис. 1. Структурная схема шагомера на микроконтроллере Atmega

В общем виде шагомер представляет дисплей (поз. 1), датчики, микроконтроллер, а также кнопки для предоставления возможности вести свои данные. Принцип работы основан на анализе и калибровке значений получаемых с датчика ускорения (поз 2). Анализ и калибровка проходит под программой установленной на микроконтроллер (поз 3). Обрабатывая результаты, получаемых с датчика ускорения каждые 300 мс, микроконтроллер выводит на экран как количество пройденных шагов. Подсчитывание шагов осуществляется путем установления порогового значения вектора общего ускорения. Вектор общего ускорения определяется как корень из суммы квадратов значений по трем осям датчика ускорения: x, y, z.

Рис. 2. Действующий макет шагомера

Сложность определения порогового значения является индивидуальность каждого человека и манеры его ходьбы.

Рис. 3. Изменение вектора общего ускорения двух пользователей при ходьбе с течением времени в секундах

Когда значение вектора ускорения превышает установленное пороговое значение, тогда число шагов увеличивается на единицу. Однако при этом возникает еще одна сложность: значение вектора ускорения может превысить пороговое значение, но при этом пользователь не сделал шага. В этом случае осуществляется калибровка данных [3].

Результаты экспериментальных проверок

В результате проверки макета получили счет шагов с невысокой точностью. Проблема при отсчете шагов является в калибровке порога и установлении флага, при котором микроконтроллер решает: сделан шаг или нет. Так как могут возникнуть ситуации, при которых значение вектора ускорения превышает пороговое значение. В этом случае программа сравнивает предыдущее значение с новым значением. Также могут возникнуть проблемы при подсчете аэробных шагов. Данная проблема решается с помощью экспериментальных данных полученных при спортивной ходьбе. Расчет количества калорий рассчитывается с помощью формул, в которую входят антропологические данные. Антропологические данные можно ввести с помощью кнопок. При нажатии, которых программа выполняет те или иные действия. Отсчет времени происходит с помощью датчика часов реального времени с отдельным питанием. Также возможен расчет пройденного расстояния. Которая решается путем определения длины шага, которая является индивидуальным для каждого человека, и пройденных шагов. Произведение этих двух величин даст нам пройденное расстояние. Конструктивно возникают проблемы с дисплеем, который является слишком большим. Но она используется только для макета шагомера, в дальнейшем его планируется заменить. В общей конструкции шагомер будет представлять собой прямоугольник или “шайбу” с толщиной до 2 см.

Заключение

Таким образом, разработан макет шагомера, способный отсчитать шаги с невысокой точностью. Проблемы выявлены и в последующем будут устранены. Также будут включены функции расчета расстояния пройденного пользователем и расчет израсходованных калорий, путем введения в программу формулы для их расчета.

Список использованной литературы

1. URL: http://lady.qip.ru/catalog/shagomer-na-ruku-naruchnyiy

2. URL: https://lifehacker.ru/2015/10/17/shagi-kazhdyj-den/

3. URL: http://www.instructables.com/id/Simple-Easy-and-Cheap-DIY-Pedometer-with-Arduino/step6/Step-Up/

Код для цитирования: Скопировать