Johdanto
Projektin päämääränä oli rakentaa polkupyörään kiinnitettävä keskustietokone, joka näyttää urheilusuoritukseen liittyviä tietoja, kuten hetkellisen nopeuden, kiihtyvyyden, sijainnin ja urheilijan sykkeen. Projektissa ovat yhdistyneet monipuolisesti erilaiset osa-alueet, kuten ohjelmointi, antureiden hallinta, piirilevyn suunnittelu ja valmistaminen, käyttöjärjestelmän hallinta sekä elektroniikan ja ohjelmistojen yhteen integrointi.
Mahdollisiksi vaihtoehdoiksi laitteen käyttöjärjestelmäksi nähtiin Arduino, Raspberry Pie ja Android. Laitteen ehdot huomioiden Arduino todettiin liian tehottomaksi ja Raspberry liian yksinkertaiseksi järjestelmäksi. Tämän takia lopputuloksena päädyttiin käyttämään Androidia, joka on helposti kehitettävä sovellusalusta.
Laitteessa on käytetty ARM-pohjaista kehitysalustaa sen tehokkaan prosessorin, helpon saatavuuden, laajan suosion ja Android-yhteensopivuuden takia. Tämä kehitysalusta toimii laitteen pohjana, jonka rinnalle suunniteltiin erillinen piirilevy. Piirilevy sisältää laitteen virranhallinnan ja kytkennät antureita varten.
Kaiken halutun datan tuottamiseen tarvittiin antureiden lisäksi kehittää ohjelmat, jotka kommunikoivat niiden kanssa. Kyseiset ohjelmat on toteutettu Android Studiolla, jossa käytetään ohjelmointikielenä Javaa. Nämä aliohjelmat yhdistettiin lopulta yhdeksi pääohjelmaksi.
Laitteisto
- Dragonboard 410c
- Prosessori: Qualcomm Snapdragon 410
- Käyttöjärjestelmä: Android 5.1.1
- Yhteydet: Wi-Fi, Bluetooth, Gps
- Muisti: Rom 1GB, Ram 8GB
- Liitännät: HDMI, Micro-USB, 2x USB, Micro SD
- Tekniset tiedot: täältä
- Näyttö
- Kapasitiivinen 5″ kosketusnäyttö
- Resoluutio: 800×480
- Liitännät: HDMI, Micro-USB
- Tekniset tiedot: täältä
- Anturit
- Gyroskooppi ja accelometri: MPU-9250
- Nopeus: VDO:n magneettikytkin
Piirilevy
Laitteeseen suunniteltiin myös oma piirilevy antureita ja akkua varten. Suunnitteluun käytettiin netistä ilmaiseksi ladattavaa KiCad-nimistä ohjelmaa. Piirililevyn ulkoasu on seuraavanlainen:
Virranhallintapiiri huolehtii nimensä mukaisesti siitä, että piirissä olevat virrat ja jännitteet ovat oikeissa arvoissa. Regulaattorin tehtävä on nostaa piirin jännite 5V, jolla laite käynnistyy ja toimii oikein. Lisäksi piirissä on liittimet antureille, akulle ja Snapdragon 410c:lle sekä tavallisia elektronisia komponentteja, kuten kondensaattoreita ja resistansseja.
Ohjelmisto
Syke
Sovelluksen avautuessa varmistetaan, että laitteessa on Bluetooth-yhteys kytkettynä päälle. Tämän jälkeen käyttäjän painaessa sovelluksen “Search devices”-painiketta aloitetaan Polar-merkkisen sykevyön etsiminen. Sykevyön löytyessä varmistetaan, että käyttäjä haluaa yhdistää löydettyyn sykevyöhön, ja yhdistämisen jälkeen alkaa näytöllä näkyä reaaliaikaisesti lukema käyttäjän sykkeestä. Sovelluksen toimintaa esittelevä video löytyy alta.
Kartta
Sovelluksen avautuessa varmistetaan sovelluksen oikeudet sijainnin hakemiseen sekä paikannuksen päällä oleminen. Tämän jälkeen aloitetaan laitteen sijainnin hakeminen ja kartalle lisätään merkki löydettyyn sijaintiin. Laitteen sijainnin muuttuessa merkki päivittyy uuteen sijaintiin. Kartta myös kääntyy käyttäjän kulkeman suunnan mukaisesti. Sovelluksen toimintaa esittelevä video löytyy alta.
Anturit
Anturien mittaama data voidaan näyttää käyttäjälle joko yksittäisinä numeroina tai reaaliaikaisena käyränä. Prototyyppiä varten tehtiin kaksi demosovellusta.
Toinen sovellus tunnistaa Android-järjestelmästä kiihtyvyysanturin ja piirtää anturin mittaamasta datasta reaaliaikaista käyrää.
Toinen sovellus hyödyntää Snapdragon 410c:n GPIO-pinneihin kytkettyä magneettikytkintä, joka sulkeutuu, kun pyörään kiinnitetty magneetti kulkee sen ohitse. Sovellus havaitsee tämän GPIO-pinnin arvon muuttumisena ja pitää kirjaa pyörähdysten määrästä sekä jaksonajasta. Sovellukseen on mahdollista syöttää polkupyörän renkaan halkaisija. Tällöin sovellus pystyy laskemaan myös kuljetun matkan ja nopeuden.
Pääohjelma
Pääohjelma yhdistää edellä olevat aliohjelmat yhdeksi pääohjelmaksi. Pääohjelmä sisältää Aboense-yrityksen logon, sekä painikkeet aliohjelmiin.
Kotelointi
Näytöllle 3D-tulostettiin alla oleva kotelo ja kiinnikeet. Tulostusmateriaalina käytettiin mustaa PLA-muovia ja tukimateriaalina PVA:ta (polyvinyylialkoholia). Näyttö on tarkoitus kiinnittää pyörän etutankoon ja varsinainen laite turvalliseen paikkaan, kuten satulan alle.
Linkit
Lisenssit
Ohjelmisto: MIT-license
Muu materiaali: Creative Commons (CC BY)
Santeri Miettinen
Eetu Reinikainen
Oliver Lagerroos
Kalle Volanto
Paavo Räihä