Ανίχνευση Γεγονότων Βηματισμού Με Χρήση Επιταχυνσιομέτρων

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και η κατασκευή ενός συστήματος μέτρησης των επιταχύνσεων που δημιουργούνται στο πόδι κατά τον βηματισμό του ανθρώπου. Με κατάλληλη επεξεργασία των μετρήσεων γίνεται η αναγνώριση των γεγονότων στον κύκλο βηματισμού και η αναγνώριση των βημάτων. Μεγάλη σημασία δίνεται σε τεχνικές αυτοματοποιημένης αναγνώρισης.Το σύστημα αποτελείται απο δύο πλακέτες. Στη μία πλακέτα βρίσκεται ο μικροελεγκτής και το σύστημα τροφοδοσίας και στη δεύτερη ένα επιταχυνσιόμετρο τριών αξόνων και ένας αναλογικοψηφιακός μετατροπέας. Το επιταχυνσιόμετρο έχει τρεις εξόδους που οι τάσεις τους είναι ανάλογες των επιταχύνσεων στους τρεις ορθογώνιες άξονες. Ο μετατροπέας μετατρέπει τις τάσεις που λαμβάνει από το επιταχυνσιόμετρο σε ψηφιακές τιμές και τις στέλνει στον μικροελεγκτή μέσω της διασύνδεσης I2C. Ο μικροελεγκτής τις αποθηκεύει και αργότερα τις στέλνει στον υπολογιστή μέσω της σειριακήςθύρας για ανάλυση.Η επεξεργασία των μετρήσεων γίνεται με το πρόγραμμα Matlab. Έχει γραφτεί συνάρτηση η οποία επεξεργάζεται τα αρχικά σήματα, και δημιουργεί κάποια καινούργια από τα οποία μπορούμε να αντλήσουμε εύκολα πληροφορίες. Επίσης γίνεται σύγκριση μεταξύ των βηματισμών τριών ανθρώπων.Το σύστημα είναι μικρό σε μέγεθος, εύχρηστο, αξιόπιστο, χαμηλής κατανάλωσης και πολύ χρήσιμο για μετρήσεις επιτάχυνσεων τριών αξόνων όχι μόνο στο πόδι αλλά σε οποιοδήποτε σημείο του σώματος.The purpose of this thesis is the study, design and implemenation of an integrated system for measuring the accelerations produced by the foot during the gait. With proper measurement processing we can identify the gait events during a gait cycle and the number of footsteps.The system consists of two printed circuit boards. The first one is the pcb with the microcontroller and the power supply unit while in the second one the accelerometer and the analog to digital converter take place. The accelerometer has three outputs, whose voltages are proportional to the acceleration based on the three orthogonal axes. The analog to digital converter converts the signals from the accelerometer into digital values and sends them to the microcontroller through the I2C bus. The microcontroller stores these values in order to send them later to the main computer through the serial port. The computer analyses the data and produces the results.Matlab is used for processing the data. A function created for processing the initial signals returns new ones,from which useful information can be easily derived.The system is small in size , easy to use, reliable, low power and very useful for three axes acceleration measurements , not only on foot but on many places of the body as well.