Приветствую, Хабр!
Недавно вспоминал свои школьные годы и как проходило наше свободное время. Многие из нас занимались спортом. На уроках по физ-ре учитель частенько устраивал разного рода соревнования (это не как сейчас, детей один раз за зиму выпускают на лыжах, а остальное время в зале). Обычно это был бег, подтягивания, прыжки в длину и т.д. (именно по соревновательной системе), но все перевернулось, когда были устроены состязания по армрестлингу, да еще и между разными классами. После этого на переменах мы искали свободный стол, чтобы продолжить состязания – это было очень интересно. Кто ходил в спортзал, начали усиленно заниматься своими предплечьями и плечами. Почти у каждого был кистевой эспандер. Нет, я учился не в спортивной школе, а на физмате. Просто у нас не было телефонов и планшетов. С того времени прошло уже больше 20 лет, но я до сих пор люблю спорт, на сколько это позволяет время.
Недавно наткнулся на дисплей от телефона Nokia 3310 и решил его запустить на Arduino nano. Для вывода графики использовал библиотеку «Adafruit_PCD8544.h», именно на таком драйвере реализован дисплей. Разрешение составляет 84х48 точек. Получилось очень даже ничего, как мне кажется.
Рис.1. Первый запуск дисплея.
Дисплей лежит без дела и пылится. Сразу рекой полились мысли, для чего бы его можно было использовать. И внезапно пришла идея сделать кистевой силомер (конечно, они есть в продаже и даже электронные). Начал изучать различные варианты датчиков веса для моего применения. Самый удобный – это тензодатчик на растяжение, но цена в несколько раз превышает стоимость балочного датчика на изгиб.
Рис.2. Тензодатчик балочного типа на 200 кг.
Когда мне пришла эта болванка, я был очень удивлен, так как выбирал именно по весовым характеристикам, а не по габаритам, что было напрасно. Длина датчика около 145мм. Ну ладно, будем работать с тем, что имеем.
Пока посылка, не торопясь шла из Китая, я решил сделать плату и начать писать софт. В тот момент я еще не знал, что проблемой будет не железо и софт, а именно корпус и механика.
Чтобы уменьшить габариты устройства я отказался от использования модуля Arduino nano и делал схему на сразу ATmega328P, но оставив при этом CH340C для возможности прошивки через USB. Для подключения тензодатчика использовал популярную микросхему HX711. Так как это все-таки «носимое» устройство – не обойтись без аккумулятора. Схема зарядки построена на микросхеме LTC4054ES5 (по-простому LTH7). Чтобы не выдумывать тумблеров на включение/выключение устройства (не в сон ведь загонять), решил поставить датчик касания на TTP223 и рубить питание транзистором IRLML6401. Так как все это у меня было в виде модулей, предварительно отмакетировал.
Рис.3. Схема измерителя силы хвата.
Чтобы не утомлять вас кучей картинок сделал несколько коллажей для отражения процесса работы над устройством.
Рис.4. Процесс макетирования.
Аккумулятор взял плоский на 1000мАh. Его хватает на четверо суток непрерывных измерений и отображения информации на дисплее. Печатная плата получилась габаритами 54х36 мм.
Все это, конечно, замечательно, но как теперь сделать сами ручки для деформации балки? У нас есть принтер, но, как я предположил, он не выдержит такую нагрузку. Если у кого-то есть опыт реализации чего-то подобного и достаточно прочного, просьба поделиться. При 3Д печати обычно используется частичное заполнение внутренних полостей, например сотами. Может можно сделать полное заполнение или использовать какое-то хитрое направление слоев друг относительно друга. Использовать ребра жесткости? Не знаю.
В любом случае пробный вариант решил сделать из того, что можно быстро и просто обработать и доработать. По готовым размерам и с пониманием всей механики можно будет перечертить и напечатать. Фанера наше все. Пара часов работы лобзиком и ножом и все готово.
Рис.5. Заготовки для ручки.
Получилось три заготовки. Пара одинаковых и центральная часть, которая будет «ходить» при сжимании рукоятки. Покрыл мебельным воском и немного заполировал. Порядка недели (вечерами в свободное время) у меня ушло, чтобы придумать как будут крепиться алюминиевые уголки и как сделать вырезы, чтобы одно другому не мешало. Сначала уголки прикручивались к фанере всего двумя винтами, но нагрузка оказалась слишком большой и отверстия начинали разбалтываться. В итоге осталось только одно слабое место – это центральная часть на четырех винтах к уголку, но мое «рукопожатие» выдерживает.
Чтобы закрыть электронику решил все-таки прибегнуть к помощи принтера и напечатать крышку с вырезом для дисплея.
Рис.7. Верхняя крышка.
Рисовать умею только в SketchUp и то плохо, но в целом, все достаточно просто и удобно. Поставил очередную пробную версию программы. Печатаю.
Рис.6. Первая печать крышки.
Вот то самое заполнение, про которое я говорил выше. Принтер накладывает четыре слоя пластика, затем соты, затем закрывает.
Рис.8. Первый блин комом.
В какой-то момент заготовка оторвалась и получилась вот такая борода. При следующей печати нанес на стекло принтера специальный лак. Рекомендую.
Рис.9. Размещение электроники.
Дисплей закрепил на тонкий двухсторонний скотч. Контакт для тач-кнопки сделал в виде медного лепестка с отверстием, в который будет вкручен саморез крепления крышки. Тыкаем в головку самореза – включаем/выключаем устройство.
Пока все это делал оторвал разъем на дисплее. Нашел у себя другой от Nokia 3410. В интернетах пишут, что для него нужно использовать другую библиотеку, так как его разрешение 96х65 пикселей. Уже смирился, что придется переписывать код, но этого не понадобилось. Поменял в исходниках библиотеки разрешение на свое и все заработало. Оставил так. Этот дисплей намного приятнее по отображению шрифтов.
Рис.10. Дисплей от Nokia 3410.
Запилил отображение процесса зарядки в виде молнии в углу. Получилось симпатично.
Да, как бы это ни было печально, но мой рекорд составил всего 49 кг. Ни 200, ни 100, а всего 49. Думаю, что дело в преобразовании величин в скетче программы (нет).
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_PCD8544.h>
#include "HX711.h"
#include <EEPROM.h>
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(7, 6, 5, 4, 8);
#define ADC_CHARGE A6
#define TEST_LED 14
#define nCHARGE 19
int MAX_Weight = 0;
int lenght_line = 0;
float units = 0;
float ounces = 0;
int inc_ounces = 0;
int max_ounces = 0;
HX711 scale;
void setup() {
Serial.begin(115200);
analogReference(INTERNAL);
//GPIO
pinMode(TEST_LED, OUTPUT);
pinMode(nCHARGE, INPUT_PULLUP);
//pinMode(ADC_CHARGE, INPUT);
analogWrite(ADC_CHARGE, LOW);
//LCD
display.begin();
display.cp437(true);
display.setContrast(60);
display.clearDisplay();
//HX711
scale.begin(3, 2);
//EEPROM
if (EEPROM.read(0) > 200) EEPROM.update(0, 0);
MAX_Weight = EEPROM.read(0);
delay(10);
}
void loop() {
display.clearDisplay();
display.drawLine(80, 3, 82, 3, BLACK);
display.drawRect(78, 4, 7, 9, BLACK);
lenght_line = analogRead(ADC_CHARGE);
if (lenght_line < 496) lenght_line = 496;
if (lenght_line > 643) lenght_line = 643;
lenght_line = map(lenght_line, 496, 643, 0, 5); // 496(3.3V)-643(4.2V)
display.drawLine(80, 10, 80, 10 - lenght_line, BLACK);
display.drawLine(81, 10, 81, 10 - lenght_line, BLACK);
display.drawLine(82, 10, 82, 10 - lenght_line, BLACK);
display.drawRect(0, 0, 96, 65, BLACK);
display.setCursor(11, 5);
display.setTextColor(BLACK, BLACK);
display.setTextSize(1);
display.print(utf8rus("Сила хвата"));
display.drawLine(0, 15, 96, 15, BLACK);
for (int i = 0; i < 10; i ++) units = + scale.get_units(), 10;
units / 10;
ounces = units * 0.035274 / 1000;
display.setCursor(18, 26);
display.setTextSize(2);
display.print((int)(ounces));
display.setCursor(59, 26);
display.print(utf8rus("кг"));
if (max_ounces < ounces)
max_ounces = ounces;
if (ounces > MAX_Weight) {
MAX_Weight = ounces;
EEPROM.update(0, MAX_Weight);
digitalWrite(TEST_LED, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(TEST_LED, LOW);
}
display.drawLine(0, 49, 96, 49, BLACK);
display.setCursor(13, 54);
display.setTextSize(1);
display.print(utf8rus("Рекорд:"));
display.setCursor(55, 54);
display.print(MAX_Weight); //EEPROM
display.setCursor(75, 54);
display.print(utf8rus("кг"));
if (digitalRead(nCHARGE) == 0) {
display.fillTriangle(87, 3, 91, 7, 89, 7, BLACK);
display.fillTriangle(89, 7, 91, 12, 87, 8, BLACK);
display.drawLine(87, 3, 91, 12, BLACK);
}
if ((int)ounces > 5) {
inc_ounces = 1;
}
if (((int)ounces < 5) && (inc_ounces == 1)) {
for (int k = 0; k < 3; k++) {
display.clearDisplay();
display.drawRect(0, 0, 96, 65, BLACK);
display.display();
delay(400);
display.clearDisplay();
display.drawRect(0, 0, 96, 65, BLACK);
if (max_ounces < 10)
display.setCursor(39, 22);
else if (max_ounces < 100)
display.setCursor(31, 22);
else if (max_ounces >= 100)
display.setCursor(23, 22);
display.setTextSize(3);
display.print(max_ounces);
display.display();
delay(600);
}
inc_ounces = 0;
max_ounces = 0;
}
display.display();
delay(10);
}
По софту вроде ничего сложного. Инициализируем библиотеки (работа с дисплеем, весами, русскими буквами и EEPROM).
При старте читаем из EEPROM «рекорд», чтобы отобразить его на экране. Так как мне не нужно экономить батарейку в loop() постоянно обновляю весь экран (и часто). Уровень заряда отрисовываю просто исходя из остаточного напряжения на аккумуляторе. Делаю замеры датчика веса, запоминаю максимальное, если значение в какой-то момент стало меньше пяти (ослабили хват), трижды мигаю максимальным значением на экране. Если показание датчика, больше записанного в EEPROM – сохраняю. Вот и все. На экране все выглядит красиво и ничего лишнего, хотя сам код далеко не идеален.
Что примечательно. Тензодатчик стандартный и построен на основе резистивного моста, перекос сопротивления которого происходит в результате растягивания/сжатия его элементов. Получается схема тоже стандартная. Подключаю, измеряю и ничего. Методом «тыка» (по измерениям мультиметром ничего не понятно) получилась такая схема: Е+ — красный, Е- — зеленый, А- — белый, А+ — черный. Странно, но такого варианта я не встречал.
В итоге получилась вот такая конструкция. Громоздко, много винтов, уголков и фанеры, но вполне работоспособно.
Рис.11. Итоговый результат.
Спасибо за внимание и успехов!
Комментарии (47)
Daddy_Cool
07.07.2025 10:23~50 кг в импульсе выглядит адекватно. Интуитивно - удержать в течение секунды мешок с цементом... Дольше уже вряд ли.
the_bat Автор
07.07.2025 10:23Да, я когда увидел результат решил загуглить (да, с опозданием). Обычный хват в среднем до 70 кг. Альпиниста бы сюда или легкоатлета с турника )
xirahai
07.07.2025 10:23Как вариант готовая плата с Али. Калибруется на подключенный к ней тензодатчик для отображения реального веса, потребляет совсем немного. Единственное не умеет замораживать показания, хотя возможно еще не полностью разобрался в её интерфейсе.
Фото платы индикации с тензодатчиком
SysManOne
07.07.2025 10:23Зашёл увидеть фотачки рукастых поцов, ломающих каптанкрэш на митапах, а тут ... "когда инженерам нечего делать". Ну и так, от адепта хвата, ЖКИ может и ничего, но ручки - хавно.
the_bat Автор
07.07.2025 10:23Вы совершенно правы! Ничего лучшего и удобного сделать не смог. Подозреваю что нужно лить из пластика, да и конфигурацию менять. Сколько у Вас хват, если не секрет?
SysManOne
07.07.2025 10:23Поддержу, эргономика ручек, особенно на больших усилиях играет крайне важную роль. У меня есть знакомый, который гвозди 200-к и 100-ки ломает (за каким-то хреном) десятками. Но у него маленькая ладошка, и развить усилие на ручке, когда её не захватить - сложно и результаты будут разными же у людей с разными ладонями. Ваша ручка - это хват под большой и указательный пальцы, а типа как CoC - эксплуатируют мышцы мизинца в большей степени.
В идеале, для тренировочного процесса конечно же рукоять из чего-то тактильно приятного, что бы делать множество повторений. У меня есть Роберт Барабан, тренироваться на его рукоятях, если ладони не как лопаты - совершенно не возможно. А если адепт ещё и айти-шник-блоггер с пухленькими ручёнками - то ему будет очень болезно.
Мой хват: 85-88кг, на FOH 5. У Девона Ларрата, к слову, около 70. ;-)
По ручкам, есть сложившаяся и уже закреплённая практика соревновательного жимового движения, которая являет собой знаменатель - что бы хоть как-то сводить людей с разных континентов. Может это и не оптимально, но по крайней мере закрепляет общепринятый шаблон.
the_bat Автор
07.07.2025 10:23Очень впечатляет. Если год рождения у Вас в профиле правильный, то уважение вдвойне.
vvzvlad
07.07.2025 10:23Да нормальные ручки, что вы.
Единственная претензия — думается мне, сила хвата может зависеть от размера этих ручек. У пружинных безменов это достигается само-собой, а вот тут кому-то возможно будет длина неподходящая.
SysManOne
07.07.2025 10:23Сила хвата - это всё же результат измерений, при вполне себе конкретных обстоятельствах. И диаметр ручек тоже играет рояль и то, как сделана насечка.
И очень часто за "силой" чего-либо скрываются совсем разные вещи - одни считают что вис на турнике - это очень сильно для рук; другие считают что надо сильно что-то сжимать в моменте; оставшиеся могут считать, что таскать носилки с бетоном на 10 метров - это очень круто для силы хвата.
alcotel
07.07.2025 10:23Ну, не скажите))) Всякое бывает. "Не спасут от перелома институтов два диплома" (с) - это может, и не про меня. Но силу хвата музыканта-пианиста или басиста (привет, Урал!) не советую на себе испытывать. Профессионал (не я) так и зуб может пальцами вырвать, говорят.
В музыкальной школе я не такой тренажёр использовал, а "кокон". Он не "в среднем по больнице" пальцы тренирует, а каждый по отдельности. Без этого сейчас я бы стандартную 3-часовую репетицию не выжал.
FimDol
07.07.2025 10:23По поводу 3д печати. Функционал всех актуальных слайсеров позволяет ставить 100% заполнение. Есть также заполнение не только сотами, но и другими методами, от простых перекрëстрых линий, до трëхмерных паттернов которые подстраиваются по плотности под модель. Плюс количество внешних периметров (стенок) можно сделать любое, хоть 0.1мм толщиной хоть 100мм.
Вы же в слайсере модель нарезаете перед тем как на печать отправить? Не обращали внимание на такие настройки? Если что, могу помочь разобраться в этом
the_bat Автор
07.07.2025 10:23Раньше настройки трогал по-минимуму. Сейчас разбираюсь, чтобы попробовать напечатать ручки.
xSVPx
07.07.2025 10:23С 100% заполнением прочность не будет максимальной насколько я помню.
Погуглите, было где-то прям целое исследование от бауманцев, заодно и пластик можно будет подобрать, разница довольно ощутима.
bar2104
07.07.2025 10:23Есть канал, известно где, называется cnckitchen (немец какой то). У него много лет назад был ролик, где он исследовал тему прочности от заполнения. Если я правильно помню, то там вывод был такой, что больше влияет количество стенок, нижних и верхних слоев, чем заполнение. По ощущениям для прочности хорошим вариантом является 4-5 стенок, 4-5 верхних и нижних слоев, заполнение 30% треугольник. И скорость печати чуть пониже. Я так печатал все кронштейны.
the_bat Автор
07.07.2025 10:23Спасибо! Посмотрю. Мне кажется еще что слои нужны продольные относительно давления. Нужно нарисовать еще)
shuffleshu
07.07.2025 10:23Есть заполнения, которые одинаково работают во всех направлениях. Кубическое или гироидное. А вот ставить плотность выше 35-40% нет смысла. Гораздо больше на прочность влияет количество периметров (4-5 более чем достаточно). Ну и естественно должна быть адгезия слоёв между собой, параметры подбирать надо вдумчиво. Если уж идти дальше и нужна прямо прочность, то печатать композитами ABS+CF или дикая прочность - PA+CF или PP+CF.
mark_ablov
07.07.2025 10:23Стандарт де-факто в такого рода девайсах - tindeq. Есть два дважных момента - частота опроса (для многих метрик важны пиковые значения) и авто-калибровка тензорного датчика, ибо его показания гюляют как минимум в зависимости от температуры.
PS: 50кг весьма неплохо, 60-70кг без специальных тренировок трудно вытянуть.the_bat Автор
07.07.2025 10:23Хочу попробовать увеличить показатель. Раньше мог ориентироваться только на количество повторений/подходов с эспандером, теперь можно увидеть числовые характеристики.
Kopcheniy
07.07.2025 10:23Почему выбрали микро USB, а не тип с?
Как вариант, вложить в печатные детали металлические части (просто мысль).В SolidWoks удобно и приятно работать.
Хорошо, что первый экран испортили.)Заготовки для ручки напомнили подкладки для катания с горки и сам процесс. На чём(ком:) только ни съезжали.))
the_bat Автор
07.07.2025 10:23uUSB чисто по-привычке (плохой). Стараюсь ставить TYPE-C везде, но иногда клинит. Тут не особо важно, редко нужна будет заряжать)
В Солиде пробовал. Пока сложно для меня.
Я когда делал было похожи на доски для резки овощей.
LinkToOS
07.07.2025 10:23Таким прибором силу хвата не измерить. Нужна другая конструкция.
Датчик крепится на платформе. К нему крепится цепь. К цепи крепится ручка, для хвата одной или двумя руками.
На платформу становятся ногами. Тянут, пока ручка не начнет выскальзывать.
Прибор запоминает максимальное значение.Вовлекается запястье. Измеряется сила удержания, а не сжатия.
the_bat Автор
07.07.2025 10:23Мне кажется Вы говорите о другом. Я хотел именно силу сжатия (хвата) измерить, а не удержания. Выша конструкция вовлекает еще спину и ноги, на подобии становой тяги - это другое.
LinkToOS
07.07.2025 10:23конструкция вовлекает еще спину и ноги
Это не влияет на результат измерения.
Я хотел именно силу сжатия (хвата) измерить, а не удержания.
Хват показывает способность удерживать. Естественно чем больше сила сжатия, тем больше способность удержания. Но одной силы сжатия недостаточно.
Правильное измерение хвата, когда есть сила выдергивающая предмет из рук, а не просто разжимающая пальцы.
the_bat Автор
07.07.2025 10:23Мы говорим о разных вещах. Это из той же области, что повиснуть на одной руке на турнике. Я вешу 95кг и могу это проделать, но сжать могу только 49.
Efremoff
07.07.2025 10:23Если есть 3д принтер, но вы не хотите печатать на нем детали из-за слабой прочности- так напечатайте формы для деталей, и заполните формы любой двухкомпонентной смолой и стеклотканью (подойдет любой "ремкомплект для бампера/пластика" из автомагазина). Прочности будет более чем достаточно. Так же туда можно интегрировать сразу же необходимый крепеж, и например по линиям максимальной нагрузки дать стальной трос 1-2мм внутрь детали. Так же подобные изделия отлично обрабатываются, шлифуются, красяться...
Чтобы использовать весь диапазон датчика - можно подумать про систему из рычага, с соотношением плечей 3:1, тогда ваши 50кг хвата будут на датчике 150кг - можно получать более детальные результаты, главное не забывать делить результат с датчика на соотношение плечей рычага...
juray
Прочитал до конца, так и не увидел, к чему же привела упомянутая в заголовке переоценка своей силы. Я и в статью-то зашел исключительно чтобы узнать - а на что может повлиять переоценка?
С недооценкой-то понятно - можно и конструкцию сломать при первом же тесте, не заложив достаточной прочности. А с переоценкой что? Неверный выбор пределов измерений? Так и не узнал.
the_bat Автор
Спасибо что прочитали) Датчик купил на 200 кг. Думаю, что на 100 кг хватило бы с запасом. В крайнем случае на 150. Просто они достаточно сильно отличаются по габаритам.
Lev3250
То есть вы не можете повиснуть на турнике на одной руке?
UPD, почитал по теме. Куча разных техник и методик подсчёта.
Вопрос по прибору: удобно ли лежит в руке? может с другим хватом были бы и другие результаты?
the_bat Автор
Могу. Висеть и сжимать - это разные вещи. Вот повиснуть на пальцах могу, а потом сжать турник на одной руке - не могу.
Lev3250
о, это, кстати, очень интересный тест! Повиснуть на кончиках пальцев и потом сжать кисть. Завтра по дороге на работу попробую
the_bat Автор
Отпишитесь потом, интересно что получилось.
Много зависит от Вашего веса и развития предплечья и кисти.
Lev3250
Попробовал. Турник очень неудобный - толстый и деревянный. Возможно на стальном тонком было бы немного иначе, но не глобально.
На двух руках, если зацепиться кончиками пальцев, то почти получается сжать кисти. На одной руке не получается сжать вообще.
Вес 68кг, могу прожать эспандер с надписью 100кг (сколько там по факту, неизвестно). Надо будет попробовать на стальном ещё раз. Но на одной руке явно не смогу сжать
the_bat Автор
Да, все верно с турником)
У меня написано 200lb, что около 90кг. Могу сжать его 7-10 раз подряд, что странно.
the_bat Автор
Ручки вполне удобные, только средняя тонковата, но сжимать не больно. Не знаю, думаю с более удобной ручкой результат не будет сильно выше.
Bagatur
Недавно наткнулся на ролик, где максимальное (вроде как -рекордное) зарегистрированное усилие сжатия составило ок. 167 кгс. Возможно, что, как часто бывает, эта выборка неполная, но тем не менее - вполне информативно.
Лежит на работе советский ещё механический силомер ДРП-90, (ГОСТ 22224-76) градуировка шкалы заканчивается на 94 кГс.
the_bat Автор
Да, вчера посмотрел множество роликов. Результаты удивляют. Ниже как раз @MvcBox пишет про Виталия Лалетина. Неимоверная силища.