Fahrradcomputer

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Features

  • Kilometerzähler
    • Gesamtstrecke
    • Tourstrecke
    • Tagesstrecke
    • Strecke seit der letzten Pause
  • Geschwindigkeitsmessung
    • Momentangeschwindigkeit
    • Tourmittel
    • Tagesmittel
    • Mittel seit der letzten Pause
  • Kurbeldrehzahl
  • Temperatur
  • Uhrzeit
  • Akkuspannungsüberwachung
  • Pulsfrequenzmessung
  • Vertikalgeschwindigkeit
  • Lesen des NMEA-Outputs von GPS-Empfängern
  • Logging der Daten im ser.Flash des Butterfly oder einer MMC.
  • Kommunikation mit PC zum Datenauslesen

Die Messung der Radumdrehung soll außer der Reedkontaktmethode auch über die Frequenz des Schmidt-Nabendynamos möglich sein.

Offene Punkte/Fragen

  • Die Verwendung von printf aus der gcclib kostet 5k Flash und braucht manchmal etwas RAM. Dafür ist es bequem. Oder doch besser eine LowCost-Lösung?

Target

Funktionsdetails

System Timer

Der Timer2 erzeugt aus dem 38kHz-Oszillatortakt einen periodischen Interrupt im 1/4 Sekunden Abstand.

Menu

Auswahl der Anzeige über Up/Down. Kurze Zeit wird die Funktion als Text angezeigt, danach der Zahlenwert. Mit Left wird der Funktionstext erneut angezeigt. Right führt zu einem ev. Submenü der Funktion.

Entfernungsmessung

Der Radumfang wird in 1/256 Metern gespeichert. Dieser wird bei jeder Radumdrehung zum Gesamt(kilo)meterzähler addiert.

Der Reedkontakt am Rad löst einen Interrupt aus. Zum Sonderfall "stehendes Rad und Reedkontakt geschlossen" siehe Forenbeitrag von Thomas.

Verwendung des SON als Tachogeber

Frequenzbereich: 5 Hz - 200 Hz (geschätzt, muss noch gemessen werden). Schaltungsvorschlag zur Frequenzmessung des Nabendynamos und damit auch zur Geschwindigkeitsmessung:

SON Frequenzmessung

EAGLE-Schaltplan

Geschwindigkeitsmessung

Bei jedem Radinterrupt wird der Timer2 und die Systime ausgelesen. Mit Timer2prescaler 32 ergibt sich eine Auflösung von 1/1024 Sekunden.

Die maximale Geschwindigkeit wird mit 30 m/s festgelegt. Daraus folgt bei einem 20 Zoll Rad eine maximale Raddrehzahl von ca. 17 Hz (min. Peridendauer > 50ms). Die Körnigkeit der Messung liegt also bei der Maximalgeschwindigkeit so in der Gegend von 2%.

Hallo. Bei 30 m/s fährst Du somit rund 108km /h; etwas gar viel für ein Velo. Mit dem Rennrad machst Du bergab maximal einen 70, somit reichen rund 20m/s als Maximalgeschwindigkeit :-)

Kommentar von Magnetus:

Ich habe in meiner Jugend auf meinem Rennrad bergab mal 98 km/h geschafft. Ein Spitzenwert von 108 km/h ist also gar nicht so abwegig.

Kommentar von Joachim Drechsel:

Fahrradtachos werden recht viel bei Motorrädern benutzt (klein, billig, genau). Moderne Fahrradtachos haben daher einen Meßbereich bis 199 km/h oder darüber.

Kurbeldrehzahl

Der Reedkontakt geht auch auf einen Interrupteingang.

Temperatur

Der Butterfly hat einen NTC an einem Analogport.

Uhrzeit

Die Uhrzeit wird nicht wie beim Butterfly-Demo in Sekunden-, Minuten- und Stundenvariablen sondern als 1/4-Sekundenzähler gespeichert. Soll die Uhrzeit angezeigt werden, wird eine Umrechnungsfunktion aufgerufen.

Vertikalgeschwindigkeit

Die absolute Höhe ist uninteressant. Aus der Vertikalgeschwindigkeit kann die Steigung und die Steigleistung ermittelt werden.

Wie bei den Variometern der Segel- und Drachenflieger wird die Ausgangsspannung eines Drucksensors differenziert.

Alternativ könnte man auch die Steigung direkt messen. Bob Pease schreibt in der Electronic Design September 2004, dass er sowas für seine Nepaltour gebaut hatte. Bergauf hätte es aber wg. des Gewackels nicht funktioniert (vermutlich fährt er ein gefedertes Mountainbike). Schaltungsdetails hat er kein angegeben, nur, dass er ein Öl-Fett-Gemisch als Dämpfer verwendet.

Vielleicht kann man sowas auch nach dem Wasserwaagenprinzip bauen.

Es wäre auch eine Alternative einen Beschleunigungssensor zu verwenden und den Ausgang durch Mittelwertbildung zu glätten. Hier können dann verschiedene Softwarefilter ohne großen Aufwand getestet werden.

Logging

Alle Daten werden in einer Reihe gespeichert. Die Art des Eintrags wird anhand einer 4-bit ID bestimmt. Dannach folgen 12 Bit Daten. Die kleinste Zeiteinheit im Logging, die Logging Unit, ist 2 Sekunden.

Timestamp

Die Timestamp enthält die Zeit in Vielfachen von 256 Logging Units.

| ID | Timestamp |

Deltatimestamp

Das ist kein eigener Loggingeintrag, sondern Teil der sich unregelmäßig ändernden Loggingeinträge, wie Temperatur oder Puls. Es werden die letzten 8 bit der Zeit in Logging Units gespeichert.

Entfernung

Die Entfernungsdaten werden in einem festen Zeitintervall, der Logging Unit, gespeichert. Sollte es zu Aussetzern kommen (z. B. weil das Fahrzeug steht), wird vor dem neuen Eintrag ein Timestamp geschrieben.

| ID | Entfernungsdifferenz |

Trittfrequenz

Die Trittfrequenz wird, wie die Temperatur, als Änderung gegenüber dem vorhergehenden Wert gespeichert. Gelegentlich wird der tatsächliche Wert geschrieben.

| ID | Delta Frequenz | Delta Timestamp |

Temperatur

Die Temperatur wird normalerweise als Änderung gegenüber der vorhergehenden Temperatureintrag gespeichert. Gelegentlich wird die tatsächliche Temperatur ohne Deltatimestamp geschrieben.

| ID | Delta Temperature | Delta Timestamp |

| ID | Temperatur |

Puls

Der Puls wird, wie die Temperatur, als Änderung gegenüber dem vorhergehenden Wert gespeichert. Gelegentlich wird der tatsächliche Puls geschrieben.

| ID | Delta Puls | Delta Timestamp |

GPS-Connection

Über RS232 werden die NMEA-Daten eingelesen. Damit kann die Uhr gestellt werden und Position und Höhe mitgeloggt werden. Über die Geschwindigkeitsdaten kann die Kalibration des Raddurchmessers eingestellt bzw. überprüft werden. Die Höhendaten können den Luftdrucksensor unterstützen im Sinne eines Multisensor-Konzepts.

PC-Kommunikation

Über RS232 werden die geloggten Daten auf den PC übertragen.

Eventuell Kommunikation mit einem W-Lan oder BT Modul zu einem PC.

Software

Warnung: Das ist kein fertiger Radcomputer, sondern eine Diskussionsgrundlage für die Entwicklung.

Media:Radcomputer-0.0.tar.gz

'--------------------------------------------------------------
'fertiger Radcomputer, Fragen an volkerblock at t-online.de
'mit timer1 capture (weil int0 und int1 besetzt durch die Anzeige)
'Volker Block 10.02.2008
'--------------------------------------------------------------
' fahrradcapturecomfort.bas                 FAHRRADCOMPUTER MIT MYAVR AVR M8
'Eingang für das Poti (Radumfang) ist PC0
 ' Taster1 PORTB.0 wird durch ein Reedrelais (Schließer) ersetzt, betätigt durch einen Magneten
'am Vorderrad (Teil von altem Fahrradcomputer)
'taster2 PORTC.5 wählt die Anzeige aus, langer Tastendruck löscht den jeweiligen Wert
' zu Beginn kann mit dem Poti1 PORTC.0 der Radumfang eingegeben werden.
' 4 K Größe (Demo Version)wird ausgenutzt, es sind keine Erweiterungen möglich
'--------------------------------------------------------------
$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 3686400
'groß genug wählen, sonst Absturz
$hwstack = 52                                               ' default use 32 for the hardware stack

$swstack = 20                                               ' default use 10 for the SW stack

$framesize = 60                                             ' default use 40 for the frame space

On Icp1 Oncapture
Dim Zaehlerdifferenz As Word , Gestartet As Byte , Signal As Byte , Zeit As Single , V As Single
Dim Umfang As Single , Weg As Single , Wegkm As Single , Ad As Byte
Dim Cap As Word , Capalt As Word , Z As Word
Dim I As Word , D As Word
Dim Watchdog1 As Word
Dim Gesamtweg As Single , Gesamtwegkm As Single , Vmax As Single
Dim Vmittel As Single , Gesamtzeit As Single , Gesamtzeitmin As Word
Declare Function Form(v1 As Single , Byval N As Byte , Byval G As Byte) As String
'Zahlen formatieren mit n Nachkommastellen und g Gesamtstellen einschl Komma und Leerzeichen
Ddrb = &B00001110
Portb = &B11110001                                         ' portb.0 ist eingang
Ddrc = &B00000000
Portc = 255

Admux = &B01100000 'bit 7 u. 6 aref intern bit 5 nur 8 bit  3..0: adc0
Adcsra = &B11100010 ' adcan start  frei  clock/4

Tccr1a = &B00000000
Tccr1b = &B11000101                                        'bit 6=1 steigende flanke 3600 pro sekunde
Timsk.ticie1 = 1  'bit 5 capture interrupt ein
Sreg.7 = 1        ' Interrrupts ein                                         'kein Compare-Modus
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portd.4 , Db5 = Portd.5 , Db6 = Portd.6 , Db7 = Portd.7 , E = Portd.3 , Rs = Portd.2


Cls
 Lcd "Tempo: "
 Lowerline
 Lcd "Weg  :"
 Taster1 Alias Pinb.0
 Taster2 Alias Pinc.5
 Ledgruen Alias Portb.2
 Ledrot Alias Portb.3
 Speaker Alias Portb.5
        Weg = 0
        Cls


      Zaehlerdifferenz = 0
       Do
                                    'nur beim Start den Umfang lesen
                Ad = Adch
                Umfang = Ad / 255
                Umfang = Umfang * 300
                Home
                Lcd "Umfang: " ; Fusing(umfang , "#.#") ; " cm  "
                Lowerline
                Lcd "Poti1 drehen"
                Waitms 20
                Umfang = Umfang / 100


       Loop Until Zaehlerdifferenz > 0



 Z = 1
 Vmax = 0
 Watchdog1 = 0
  Cls
 Do




       If Taster2 = 0 Then                                 'kurzer Tastendruck schaltet Anzeige weiter
                    D = 0
                    Do
                     Waitms 20
                    D = D + 1
                    Loop Until Taster2 = 1 Or D >= 30
                     Waitms 20
                    If D < 30 Then
                    Z = Z + 1
                    Else
                    If Z = 1 Then Weg = 0                  'langer Tastendruck löscht die Werte
                    If Z = 2 Then Gesamtweg = 0
                    If Z = 3 Then Vmax = 0
                      Do
                      Loop Until Taster2 = 1               'gegen Prellen, sonst schaltet er weiter
                    End If
                    If Z > 4 Then Z = 1
                    Cls

       End If









     If Zeit > 0 Then V = Umfang / Zeit
       V = V * 3.6
      If V < 3 Then V = 0
      If V > 99 Then V = 0
      If V > Vmax Then Vmax = V
      If Gesamtzeit < 5 Then Vmax = 0                      ' Störimpulse beim Start werden so vermieden

       Watchdog1 = Watchdog1 + 1                             'wenn keine Impulse mehr kommen, soll die Anzeige
                                                           'nicht auf dem letzten Wert stehen bleiben
      If Watchdog1 > 40 Then V = 0                          ' sondern v=Null anzeigen
     Wegkm = Weg / 1000
     Gesamtwegkm = Gesamtweg / 1000
       Vmittel = Weg / Gesamtzeit

       Vmittel = Vmittel * 3.6
        ' Ledgruen = 1

         Home


          Lcd "Tempo :" ; Form(v , 1 , 4) ; " km/h"

           Lowerline
           Select Case Z
           Case 1 : Lcd "Weg   :" ; Form(wegkm , 3 , 6) ; " km"
           Case 2 : Lcd "Gesamt:" ; Form(gesamtwegkm , 3 , 6) ; " km"
           Case 3 : Lcd "Max   :" ; Form(vmax , 1 , 4) ; " km/h"
           Case 4 : Lcd "Mittel:" ; Form(vmittel , 1 , 4) ; " km/h"

            End Select
           ' Ledgruen = 0
           Waitms 20                                       '20



Loop


 Oncapture:
      Cap = Capture1


      Zaehlerdifferenz = Cap - Capalt

      Capalt = Cap
        Zeit = Zaehlerdifferenz
      Zeit = Zeit / 3600
      If V > 0 Then
                 Gesamtzeit = Gesamtzeit + Zeit

                Weg = Weg + Umfang
                Gesamtweg = Gesamtweg + Umfang
        End If
     Gesamtzeitmin = Gesamtzeit / 60
      Watchdog1 = 0
      Ledrot = 1                                           'Impulsanzeige
      Waitms 10
      Ledrot = 0
      'Sound Speaker , 200 , 100


       Tifr.3 = 0                                          ' verhindert bei Prellen Mehrfachinterrupt
 Return

Function Form(v1 As Single , Byval N As Byte , Byval G As Byte) As String
 Local S1 As String * 16

   If N = 1 Then S1 = Fusing(v1 , "#.#")
   If N = 3 Then S1 = Fusing(v1 , "#.###")
   S1 = "    " + S1
 Form = Right(s1 , G)
 End Function
End

In Arbeit

  • Logging
  • Xmodem Protoll zur Datenübertragung

TODO

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