Sila nárazu na pätu a nohu bežca pri behu: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

V rámci svojho projektu som chcel otestovať silu, ktorej je päta a noha bežca vystavená, a či nové bežecké topánky silu skutočne znižujú. Akcelerometer je zariadenie, ktoré zisťuje zrýchlenie v osiach X, Y a Z. Zrýchlenie sa meria v G-silách, jedna G-sila je ekvivalentná gravitačnému zrýchleniu na Zemi, ktoré všetky veci zažívajú vždy. Tento akcelerometer používam na otestovanie množstva síl G, ktoré moja päta a noha zažívajú pri behu, a či je rozdiel medzi novšími a staršími topánkami. Existuje veľa bežných mylných predstáv o potrebe nových bežeckých topánok. Veľa ľudí verí, že vám Nike klame, keď vám hovorí, aby ste si každých 500 kilometrov kúpili nové topánky. Prevádzkovanie obuvníckych spoločností a obchodov založených na prevádzke, ako je napríklad Poulsbo running (môj miestny bežecký obchod), vám povie, že si ublížite, ak často topánky nevymieňate. Nie som si však istý, či je to úplne pravda, a preto som sa rozhodol, že to vyskúšam sám. Príčina týchto bežeckých zranení, ktoré vám povedia, získate, ak nemáte nové topánky, je odvodená od sily, ktorú vaša noha a päta zažije. Hovorí sa, že nové topánky znižujú silu lepšie ako staré topánky, ale nie som presvedčený, že je to pravda. Tento projekt bude užitočný pre mnoho ľudí, najmä pre tých, ktorí sú náchylní na zranenia súvisiace s behom, a pre tých, ktorí by o nich chceli vedieť viac. Môj projekt určí, či tieto spoločnosti hovoria pravdu, alebo sa vás len pokúšajú prinútiť vyslať ďalší pár Benjamínov.

Zásoby

1x Arduino uno

1x akcelerometer Sparkfun adxl377

1x chlebová doska

1x veľa prepojovacích káblov

1x tlačidlo

1x LED dióda

2x 10k odpory

2x 30k odpory

6x drôtov, ktoré sú približne na dĺžku nohy bežca

1x prenosný počítač, na ktorom je možné spustiť Arduino IDE

Ďalšie komponenty potrebné pre sekundárnu zostavu:

1x LCD obrazovka

1x potenciometer

1x oveľa viac prepojovacích káblov

Krok 1: Moja počiatočná zostava

Moja pôvodná stavba bola dôkazom konceptu. Chcel som sa uistiť, že tento projekt je možný, skôr ako do neho začnem investovať čas a peniaze. Použil som akcelerometer, Arduino, štyri prepojovacie vodiče a prenosný počítač, na ktorom bol spustený kód. Tento dôkaz koncepcie bol veľmi dôležitý, pretože som sa naučil niekoľko cenných lekcií týkajúcich sa kódu. Najdôležitejšie však bolo, že som sa dozvedel, že tento projekt je možný.

Krok 2: Sekundárna zostava

V prvom rade chcem povedať, že táto zostava nebola potrebná pre konečnú zostavu a vyžaduje si niekoľko ďalších komponentov, takže tento krok je úplne voliteľný. Pridal som displej z tekutých kryštálov (LCD), aby mi mohol poskytnúť hodnoty sily G v počítači bez IDE Arduino. Pred týmto stavaním som potreboval mať Arduino IDE a kód, aby som mohol prijímať výstupné údaje z akcelerometra. S touto novou zostavou môžem spustiť Arduino z akéhokoľvek zdroja energie, nemusí to byť ani počítač. Tiež som pridal potenciometer, aby som mohol nastaviť podsvietenie na LCD. To by sa mohlo osvedčiť, keby som ho používal vonku a na obrazovku svietilo slnko. Všetci sme sa dostali do situácie, že sa pokúšate používať svoj smartphone vonku, ale svetlo zo slnka sťažuje videnie obrazovky. Takže sa pokúsite zablokovať slnko rukou, alebo sa obrátite k slnku chrbtom a pokúsite sa ho zablokovať. Ďalším spôsobom, ako vyriešiť tento bežný problém, je zvýšiť jas obrazovky a na to slúži potenciometer. Výstupné údaje by som veľmi dobre nevidel, ale podsvietenie som mohol nastaviť tak, aby som ho videl perfektne. Nastavenie podsvietenia sa môže hodiť aj v iných prípadoch.

Krok 3: Tretia a posledná zostava

Pre moju tretiu a poslednú zostavu som skombinoval všetky najlepšie atribúty všetkých svojich predchádzajúcich verzií do jednej dosky. Skončil som s veľmi rafinovaným a kompaktným modulom a dlhé drôty mi dokázali stiecť po nohe bez toho, aby mi prekážali vo forme. Pridal som tlačidlo, aby som mohol kedykoľvek začať a zastaviť zhromažďovanie svojich údajov. To bolo veľmi dôležité pre získanie dobrých údajov, pretože by som mohol začať zbierať hneď, ako som začal behať, a hneď ako som prestal. Preto sa všetky zozbierané údaje týkali skutočného experimentu. Tiež som pridal LED, aby som vedel, kedy bol zber dát zapnutý alebo kedy zhasnutý. Táto finálna zostava skončila veľkým úspechom a bolo to presne to, v čo som dúfal.

Krok 4: Odstraňovanie problémov a niektoré problémy, ktoré som mal na ceste

S projektom mám veľa problémov. Pre jeden môj prvý akcelerometer bolo veľmi ťažké dosiahnuť správne zapojenie, kódovanie, dizajn a údaje. Návrh bol veľmi ťažký, pretože mám veľa obmedzení, napríklad ako je ťažký alebo aký je veľký. Aby som bol tento experiment presný, musím byť schopný behať a chcem mať možnosť bežať najbližšie k svojej bežnej bežeckej forme. Kódovanie bolo tiež veľmi náročné a vyžadovalo si veľa problémov s fotografovaním. Mal som problém prečítať správne množstvo G z môjho akcelerometra. Mma8452q (môj akcelerometer) sa obmedzuje na osem G. Niekedy, keď som sa len sotva dotkol nohy na podlahu, zobrazilo sa osem G a to je jednoducho nesprávne, pretože je príliš vysoká. Po troch problémoch so streľbou a prekódovaním sa mi však podarilo správne zmeniť mierku.

Krok 5: Môj kód

Použil som jeden z príkladov z knižnice Sparkfun a sám som pridal aj tlačidlo a LED. bolo to celkom jednoduché, pretože v tomto projekte sú príklady všetkého, musíte však skombinovať viac ako jeden dohromady

Krok 6: Záver a analýza údajov

Tento projekt vnímam ako veľký úspech. Splnil som takmer všetky svoje ciele, ak nie všetky. Podarilo sa mi získať veľa veľmi použiteľných údajov. Naučil som sa veľa o kódovaní, zapojení, elektronických súčiastkach Arduina, budovaní kompaktného modulárneho systému, sile G a behu. Teraz buď prijmem alebo odmietnem svoje vyhlásenie z úvodného odseku a celý dôvod, prečo som s týmto projektom začal. Chcel som dokázať, že sa firmy mýlia, a ukázal som vám, že každých 500 kilometrov si nemusíte kupovať nové topánky. Naozaj nové topánky znižujú množstvo síl G, ktoré pri behu zažívajú päta a noha bežca? Odpoveď je áno. Porovnal som množstvo síl G, ktoré moja päta zažila v páre nových bežeckých topánok, starých bežeckých topánok, dodávok a ako kontrola som nosil len ponožky. Zistil som, že v ponožkách som zažil až osem G. To bolo rovnaké množstvo G ako dodávky, ktoré sa dalo očakávať. V starých bežeckých topánkach som zažil až šesť G. u nových bežcov som nezažil viac ako štyri G -čka. Ako vidíme, noví bežci boli najlepší v znižovaní nárazovej sily a dodávky boli najhoršie (nepočítajúc ponožky, pretože to bola riadiaca premenná). Myslím, že pri mojom nastavení pod dvadsať dolárov nemôžem vyvrátiť, čo im dokázalo tých 2,5 miliardy dolárov, ktoré Nike vynaložila za posledných päť rokov na výskum a vývoj. Nabudúce možno strávim tridsať a uvidíme, čo bude potom.