TIEMPO DE REACCIÓN (T.R.) ENGLISH - VERSION

MEDICIÓN del TR en SALIDAS de TACOS

Índice

• Funcionamiento

• Instalando la tarjeta ESP8266 en Arduino

• PINOUT ESP8266

• CJMCU ADXL345 acelerómetro de tres ejes

• Componentes

• Conexiones

• Código

• BETA

FUNCIONAMIENTO

Este repositorio pretende medir los tiempos de reacción y cuantificar las mejorías de explosividad en los entrenamientos de un atleta.

La salida de tacos en atletismo, se realiza en pruebas de 60/100/400 metros lisos y en 60/100/110 metros vallas (incluido el primer relevo de los 4 x 200 metros y 4 x 400 m) y no siendo utilizada para ninguna otra disciplina de mayor distancia. En las distancias más cortas, es fundamental dominar esta técnica.

- CONECTANDO CON EL DISPOSITIVO

• Estableceremos conexión con el dispositivo vía WIFI, en muestro caso será Club-Atletismo-Leganes acontinuación nuestro dispositivo nos preguntará si permanecemos en esta red, ya que no tiene acceso a internet, le diremos que queremos permanecer en ella.

• Si por cualquier motivo perdemos conexión con nuestro dispositivo se recomienda desactivar conexión y volver a conectar buscando nuevamente nuestra red : Club-Atletismo-Leganes

• Nos conectamos a la siguiente dirección: 192.168.4.1/START=O Nada más conectarnos hará un disparo de prueba y así escuchando el pitído del buzzer sabremos que ha conectado, inmediatamente después veremos la página web con la que interactuaremos.

  

• Desde nuestra pantalla, podremos seleccionar las sensibilidades de nuestro dispositivo, así como resetear parámetros.
• También dispondremos TEMPORALMETE una ayuda de desviación para sumar o restar milisegundos hasta lograr calibrar perfectamente el dispositivo que añadiremos al programa y entonces esta opción será eliminada.
• El botón GO activará el disparo de salida, este estará RETARDADO unos milisegundos, para poder capturar cualquier movimiento PRE-DISPARO
• La salida será NULA si se realiza antes del disparo o si se ha realizado con un tiempo inferior a 100ms.

Nuestro Dispositivo

El dispositivo alimentado con una bateria de 8,4V recargable estará situado en los tacos de salida y estará basado en dos componentes:

• Placa de desarrollo NodeMCU ESP8266 la encargada de almacenar el programa y el alojar el servidor Web HTML
• Módulo Acelerómetro CJMCU ADXL345 la este módulo se encargará de capturar el movimiento del atleta, utilizaremos solo el eje de las X para este proyecto.

Utilizaremos el IDE de Arduino para programar el ESP8266.

Tiempos de Reacción en TOKIO 2021

• Se podría considerar un tiempo aceptable < 200ms, bueno < 170ms y excelente < 145ms.

Instalando nuestra tarjeta ESP8266 en Arduino

Este proceso es necesario para que el IDE de arduino reconozca nuestra placa de desarrollo como tarjeta:

• Verificar siempre que tenemos actualizado nuestra versión más reciente de Arduino IDE.

• A continuación vamos a Archivo/Preferencias y en la casilla “Gestor de URLs Adicionales de Tarjetas” agregamos:

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

• Ahora nos vamos a Herramientas/placa: … /Gestor de Tarjetas y buscamos en el desplegable "esp8266", seleccionamos e instalamos.

COMPONENTES:

• Placa de desarrollo NodeMCU ESP8266.
• Módulo Acelerómetro CJMCU ADXL345.
• Batería 8.4v. (Batería de un foco de bicicleta) Recordar podéis usar tensiones de Vin = 4.5V~9V (10VMAX)
• Resistenvia de 1KΩ.
• Optoacoplador PC 817.
• Buzzer Piezoeléctrico 3-30V DC - 30mA 95dB
• El BUZZER NO PUEDE ESTAR SOLDADO A LA MISMA PLACA DEL ACELERÓMETRO causa falsas Salidas, ya que la vibración (que vienen siendo microacelaraciones) activa el sensor
• Es importante colocar el Buzzer sobre una almohadilla, o en otra caja a parte, para evitar dichas interferencias mecánicas.

CONEXIONES:

Conectamos el NodeMCU ESP8266 con el sensor del acelerómetro ADXL 345 utilizando una conexión I2C:

• Para configurar el modo I2C conectaremos CS del ADXL 345 a 3.3V del NodeMCU ESP8266.
• PIN D2 (SCL) del NodeMCU ESP8266 al PIN SCL del acelerómetro.
• PIN D1 (SDA) del NodeMCU ESP8266 al PIN SDA del acelerómetro.
• PIN GND del NodeMCU ESP8266 al PIN GND del sensor del acelerómetro.
• PIN Vin y Colector del Opto lo conectaremos a la batería de +8.4V
• Conectaremos el Buzzer a través de un Optoacoplador para evitar interferencias.

Código

• Disponible aquí

BETA

• Foto del prototipo aún en una protoboard, Pendiente de realizar circuito y mecanizar.

EXTRA

NIVEL DE BATERIA

• Podemos incluir en el HTML una variable str para visualizar el nivel de batería

• Para ello vamos a utilizar la entrada analógica 12 (GPIO12) para sensar la tensión de alimentación de la batería.

• No siendo esta una entrada realmente analógica, si no una digital de 1024 partes. Podremos considerar el nivel 3.3V como la parte mas alta 1023 y el nivel de 0V como la parte mas baja 0. Y ya que vamos a utilizar tensiones 8-10V superiores a las aceptadas para esta entrada 3.3V no podremos conectar la batería directamente a la entrada analógica, y utilizaremos un divisor de tensión.

• Al construir el divisor de tensión usaremos valores relativamente altos, para no tener consumos elevados en él. Para ello vamos a intentar utilizar 5 partes (hasta un tope de 25V), lo que haremos será dividir la tensión de entrada en 5 partes, leerla, y acontinuación realizar el calculo de la tensión real de la batería.

• Y Ya que las resistencias en el mercado nos impiden tener exactamente esas 5 partes, los calculos quedarán de la siguiente manera:

para 49000 Ohm que será el —– 100 %

entonces para 10000 Ohm será el —– x %

• Con lo que el porcentaje real para esa división será del 20,408 % Entonces obtendremos ese multiplicador dividiendo el 100% entre el calculado, es decir 4,9000.

• Y para obtener la parte de tensión correspondiente a cada parte nuestra entrada analógica, dividiremos la tensión de referencia entre 1023. 3.3V / 1023 = 0,003225806452

• Y finalizando calcularemos la tensión de la batería leyendo la entrada analógica y multiplicandola por el valor de cada parte y por el multiplicador.

void leer_voltios()
{

<h2 style='color:orange'>Sensibilidad: MEDIA</h2>";

 float voltios;
 voltios= (analogRead(12))0,0032258064524.9000;
 
 if (voltios <= 5.50)
 {
  battery = "<h2 style='color:red'>BATERIA |</h2>";
 }
 
 if ((voltios > 5.50)  && (voltios < 6.60))
 {
  battery = "<h2 style='color:orange'>BATERIA |||</h2>";
 }
 
 else
 {
  battery = "<h2 style='color:green'>BATERIA |||||</h2>";
 }
 
}

Desgranando el ESP8266

El ESP8266 normalmente viene integrado en un módulo. Esto es debido a que el propio SoC ESP8266 no tiene memoria Flash integrada. El primero que vio la luz fue el ESP-01 el cual estaba pensado para funcionar como interfaz WiFi de las placas de Arduino. Sin embargo, enseguida se hizo muy popular en la comunidad Maker.

A partir de este módulo surgieron muchos más hasta que finalmente irrumpió en el mercado el ESP-12, el más popular de todos los módulos. Este módulo se utiliza en multitud de placas siendo las más famosas NodeMCU y Wemos.

NodeMCU ESP8266

Es una plataforma de desarrollo similar a Arduino y orientada a IoT (Internet de las cosas). La placa NodeMcu v2 ESP8266 tiene como núcleo al SoM ESP-12E que a su vez está basado en el SoC Wi-Fi ESP8266, integra además el conversor USB-Serial TTL CP2102 y conector micro-USB necesario para la programación y comunicación a PC.

Está diseñado especialmente para trabajar montado en protoboard o soldado sobre una placa. Posee un regulador de voltaje de 3.3V en placa, esto permite alimentar la placa directamente del puerto micro-USB o por los pines 5V y GND. Los pines de entradas/salidas (GPIO) trabajan a 3.3V por lo que para conexión a sistemas de 5V es necesario utilizar conversores

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

• Voltaje de Alimentación: 4.5V~9V (10VMAX) y/o alimentación por USB
• Voltaje de Entradas/Salidas: 3.3V DC (No usar 5V)
• Corriente nominal por pin: 12mA
• Placa: NodeMCU v2 (Amica)
• Chip conversor USB-serial: CP2102
• SoM: ESP-12E (Ai-Thinker)
• SoC: ESP8266 (Espressif)
• CPU: Tensilica Xtensa LX3 (32 bit)
• Frecuencia de Reloj: 80MHz/160MHz
• Instruction RAM: 32KB
• Data RAM: 96KB
• Memoria Flash Externa: 4MB
• Pines Digitales GPIO: 17 (4 pueden configurarse como PWM a 3.3V)
• Pin Analógico ADC: 1 (0-1V)
• Puerto Serial UART: 2
• Certificación FCC
• Antena en PCB
• 802.11 b/g/n
• Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP
• Stack de Protocolo TCP/IP integrado
• PLLs, reguladores, DCXO y manejo de poder integrados
• Potencia de salida de +19.5dBm en modo 802.11b
• Corriente de fuga menor a 10uA
• STBC, 1×1 MIMO, 2×1 MIMO
• A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4ms guard interval
• Wake up and transmit packets in < 2ms
• Consumo de potencia Standby < 1.0mW (DTIM3)
• Pulsador RESET y FLASH
• Led indicadores: 2
• Dimensiones: 492612 mm
• Peso: 9 gramos

CONECTIVIDAD

• SDIO 2.0, SPI, UART
• Integra RF switch, balun, 24dBm PA, DCXO y PMU
• Posee un procesador RISC, memoria en chip e interface para memoria externa
• Procesador MAC/Baseband integrado
• Interface I2S para apliaciones de audio de alta calidad
• Reguladores de voltaje lineales "low-dropout" en chip
• Arquitectura propietaria de generacion de clock "spurious free"
• Módulos WEP, TKIP, AES y WAPI integrados

PINOUT datasheet

Pines PWM

Notarás que algunos de los pines digitales vienen con la funcionalidad de Modulación de Ancho de Pulso, o PWM. Esto nos proporciona un medio de simular una señal analógica usando una serie rápida de pulsos digitales.

Las señales PWM se usan comúnmente para controlar motores.

Se podría hacer esto usando cualquiera de las salidas digitales de la MCU escribiendo un ciclo de código que haga un ciclo rápido de encendido y apagado de un pin determinado, pero esto interferiría con el programa principal y consumiría recursos valiosos.

Una mejor solución es usar una de las salidas PWM separadas, que se encargará de todos los ciclos por ti una vez que hayan recibido un valor.

Puedes escribir un valor en un PWM usando la función analogWrite(). Asegúrate de que has seleccionado una salida compatible con PWM.

En el NodeMCU, estos son D2, D5, D6 y D8.

Comunicación

El NodeMCU soporta los tres principales protocolos de comunicación en serie que se encuentran en el Arduino (y una gama de otros dispositivos equipados con MCU). Estos son:

- UART

UART, o Receptor/Transmisor Asíncrono Universal, es una forma de comunicación en serie que depende de que un solo cable vaya en cualquier dirección. Dado que el formato es asíncrono, no hay necesidad de enviar una señal de reloj por un cable separado: los datos se transmiten simplemente a una velocidad predeterminada (la velocidad en baudios), con los dispositivos conectados desempaquetando los datos a medida que llegan al otro extremo. Se hace a través de los pines Rx y Tx, que se utilizan respectivamente para recibir y transmitir.

- I2C (la comunicación que usaremos para este proyecto)

El circuito integrado tiene una señal de reloj separada, pero usa un solo cable para la transmisión de datos. Es genial para conectar un único dispositivo maestro a múltiples esclavos, cada uno de los cuales tiene una dirección separada.

I2C también se llama ‘TWI’, o ‘interfaz de dos cables’. Los pines SCL y SDA están en los pines digitales D1 y D2. Como su nombre lo indica, I2C es genial para conectar circuitos integrados entre sí.

- SPI

«Interfaz periférica en serie». Se usa comúnmente para conectar microcontroladores y otros circuitos integrados, como el I2C, pero usa tres pines en lugar de sólo dos. También es full-dúplex, lo que significa que cada operación de lectura es capaz de coincidir con una operación de escritura que viaja en la otra dirección. A diferencia del I2C, sólo el dispositivo maestro de una cadena SPI es capaz de modificar la velocidad del reloj. En el NodeMCU, SPI utiliza tres pines: D5 es el CLK; D6 es el Master In Slave Out (o MISO); D7 es el Master Out Slave In (MOSI).

CJMCU ADXL345 acelerómetro de tres ejes

Modelo: CJMCU ADXL345

Este módulo tiene un acelerómetro ADXL335 de 3 ejes que nos permite medir aceleraciones del rango de +3G -3G.

Se trata de un sensor analógico que nos proporcionará mediante 3 pines, tres voltajes proporcionales a la aceleración de cada eje.

Esta placa tiene un regulador de voltaje de 3,3 V incorporado para alimentar el chip, por lo que puede funcionar con cualquier voltaje de 3,3 V a 5 V. Sin embargo, no hay conversión de nivel lógico, por lo que las conexiones I2C/SPI están a 3,3 V. La conexión a un sistema de 5 V requerirá un convertidor de nivel lógico adecuado.

• Voltaje de entrada: 3.3V~5V

• Voltaje de operación: 2V~3.6V

• Corriente de operación: 140uA

• Interfaz: I2C / SPI (5MHz)

• Auto-test

• Ejes x, y, z

• Frecuencia de reloj interna: 400KHz

• Sensibilidad: 4 LSB/g

• Sensibilidad seleccionable: 2g/4g/8g/16g

• Temperatura de operación: -40°C~85°C

• Dimensiones: 19x14 mm

Licencia

MIT