Приставка к велотренажеру

April 26, 2013 by admin Комментировать »

Проблема ограничения времени, которое дети проводят за компьютером, многим родителям известна не понаслышке. О вреде здоровью, школьной успеваемости сказано уже немало, поэтому сразу перейдем к техническим аспектам решения этой проблемы. В интернете можно найти немало программ для PC, которые лимитируют “машинное время”. Первая же скачанная программа NikLock V1.53 (сайт автора программы находится здесь http://niklock.narod.ru) мне понравилась. Однако после некоторого опыта эксплуатации возникла идея усовершенствовать процесс. Суть идеи сводится к следующему – изначально в день “бесплатно” выделяется небольшой отрезок “машинного времени”, а остальное время предлагается заработать с помощью… велотренажера. Т.е. чем больше крутишь и чем больше нагрузка, тем больше зарабатываешь времени для компьютерных игр. Таким образом решается заодно и проблема гиподинамии.

Hardware
И так, начнем с велотренажера. В моем случае это был Body Sculpture BE6200, но это не принципиально. В данном случае можно использовать практически любой тренажер (как с “бортовым компьютером”, так и без него), т.к. предлагается полностью автономный интерфейс съема данных. На рис.1. изображена принципиальная схема устройства сопряжения компьютера и тренажера.

Основой схемы является микроконтроллер AT90S2313-10PI. С помощью геркона S1 микроконтроллер отслеживает каждый оборот педалей тренажера. Ротор резистор R1 сопрягается с регулятором нагрузки тренажера. На элементах R1,R3,R5,C5 выполнен своеобразный аналого-цифровой преобразователь. Микроконтроллер измеряет время разряда конденсатора C5 через резисторы R1,R3,R5. В результате положение ротора резистора R1 преобразуется в цифровой код. Светодиод VD1 индицирует каждый оборот кратковременной вспышкой. Передача данных в COM порт компьютера производится через оптрон D2. Протокол передачи данных очень простой – c каждым оборотом педалей в компьютер передается на скорости 9600 один байт, который представляет собой код положения ротора резистора R1. Большую часть времени микроконтроллер находится в спящем режиме, поэтому в схеме отсутствует выключатель питания. В режиме ожидания схема потребляет менее 1мкА. При вращении педалей со скоростью 1 оборот в секунду потребление составляет около 300мкА. Питание осуществляется от двух батарей АА.

Конструктивно устройство выполнено на двух монтажных платах. Элементы D2, R6, R7 смонтированы на небольшой платке в корпусе разъема DB25. Остальные элементы смонтированы на другой плате, которая помещена вместе с батареями в радиолюбительский корпус Z-62 (см. рис 2.). Этот корпус крепится на велотренажере. Между собой две части устройства соединяются кабелем длиной до 15метров. Это сделано из соображений электробезопасности – при таком монтаже и кабель и часть устройства, которая смонтирована на тренажере, гальванически развязаны от компьютера.

В устройстве применены следующие элементы: микроконтроллер AT90S2313-10PI, оптрон 4N33, кварцевый резонатор на 4МГц, постоянные резисторы мощностью 0,125Вт, резистор R1 типа TELPOD WT-2712 или СП3-36. Конденсатор C5 желательно использовать с малой температурной зависимостью. Наилучший вариант – К10-43В, но и К73-9, К73-17 тоже можно использовать. Остальные конденсаторы керамические, любого типа. Разъем типа DB25F. Геркон любого подходящего по габаритам типа. Светодиод желательно использовать “сверхяркого” типа. К соединяющему кабелю особых требований не выдвигается – он может быть неэкранированным.
Правильно собранная конструкция в настройке не нуждается. Вращая педали тренажера нужно убедиться, что светодиод VD1 мигает при каждом обороте.
В тренажере BE6200 имеется датчик оборотов, который состоит из постоянного магнита, закрепленного на “рабочем колесе” и геркона, закрепленного на неподвижном кронштейне. Закрепляем “наш” геркон возле “родного” геркона таким образом, чтобы он тоже попадал в поле вращающегося магнита. Регулятор нагрузки в BE6200 управляет натяжением ременного тормоза. Между минимальной и максимальной нагрузкой ручка регулятора делает около шести полных оборотов. Для сопряжения с устройством в вале регулятора (с нижней стороны) сверлится отверстие диаметром 2мм и глубиной 10мм. Затем это отверстие заполняется минералполимерной композицией “Алмаз” (холодная сварка) и после этого в отверстие соосно вставляется ротор многооборотного резистора R1. Перед установкой ротор резистора выводится в крайнее положение, а регулятор нагрузки ставится на минимум. После застывания композиции корпус резистора крепится к неподвижной части регулятора нагрузки. При монтаже приставки в тренажеры других типов возможно придется придумывать другие способы сопряжения датчиков.

Software
К сожалению, мне не удалось увлечь этой идеей автора программы NikLock, поэтому мне пришлось написать небольшую вспомогательную программу Velo к программе NikLock. Алгоритм их взаимодействия следующий – NikLock хранит свои настройки в реестре , Velo пишет результат своей работы в то же место реестра. Недостаток такого подхода всего один – заработанное “машинное время” добавляется не “на лету”, а после перезагрузки компьютера.

Вначале инсталлируем программу NikLock V1.53 и настраиваем ее на ежедневное использование с начальным лимитом времени 15-30 минут. (Подробности см. в описании программы NikLock). Далее настраиваем программу Velo. Устанавливаем нужный COM порт компьютера (к которому подключен разъем приставки). Затем необходимо произвести калибровку тренажера и нормирование труда. Для этих целей в дистрибутив программы Velo входит файл Calibrare.xls. Вначале выкручиваем на тренажере регулятор нагрузки на минимум и смотрим, после вращения педалей, какое значение индицируется в окне Byte. Затем повторяем эту процедуру для максимального уровня нагрузки. Вписываем эти значения в соответствующие поля файла Calibrate.xls . Далее нужно вписать в соответствующие поля два параметра по нормированию труда. Первый параметр – это стоимость (в секундах) одного оборота тренажера при минимальной положении регулятора нагрузки. Второй параметр – это коэффициент “утяжеления” занятий при максимальном положении регулятора. Эти два параметра определяются эмпирическим путем на основе личного педагогического опыта. После вписывания всех параметров MS Excel рассчитывает путем линейной интерполяции калибровочную таблицу, в которой отражена “цена” каждого принятого байта. Сохраняем эту таблицу в виде “Форматированный текст (разделители – пробелы)” в ту же папку, где лежит программа Velo. В результате получаем текстовый файл Calibrate.prn, который программа Velo будет использовать. Этот файл, кстати, можно потом редактировать вручную в любом текстовом редакторе.

Теперь о повседневном использовании. Ребенок включает компьютер. Программа NikLock отмеряет ему (согласно настройке) небольшой начальный интервал времени. Его можно сразу истратить на компьютерные игры либо запустив программу Velo заработать с помощью велотренажера себе еще некоторое количество “машинного времени”. Когда начальный интервал времени истечет, компьютер нужно перезагрузить (или включить снова если NikLock его уже выключил) и теперь программа NikLock отмерит заработанный интервал времени. Его можно использовать частично на игру, частично опять на заработок нового времени с помощью тренажера и программы Velo и т.д.
Программу Velo можно использовать и в фоновом режиме, т.е. запускаем сначала Velo, затем игру. В результате один ребенок может играть, а другой в это время зарабатывать себе время.

Файл:  48.jpg 49.jpg 50.jpg

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты