diff --git a/README.md b/README.md index 071e1fa..557fd63 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -2,32 +2,30 @@ Уличный тренажёр с электронным управлением нагрузкой. Мотор-колесо Xiaomi M365 Pro работает как управляемый тормоз/генератор через барабан кабестана. Нагрузка регулируется током VESC-контроллера (FOC). -## Архитектура - -3 узла на CAN Bus (250 Кбит/с): - -| Узел | Компонент | Роль | -|------|-----------|------| -| ID:20 | Waveshare ESP32-S3 LCD 3.5" | Мастер, UI, управление | -| ID:10 | Flipsky 75100 Pro V2 | VESC, FOC current control | -| ID:30 | STM32F103 Blue Pill | Каретка: IMU + тензодатчик | - ## Структура проекта ``` smart-trainer/ -├── README.md # Этот файл -├── SPEC.md # Полная инженерная спецификация -├── CHANGELOG.md # История проектных решений v1→v4 -├── docs/ -│ └── wiring.html # Схема подключения (интерактивная) -├── firmware/ # (будущее) прошивки ESP32, STM32 -└── cad/ # (будущее) чертежи барабана, каретки, рамы +├── README.md +├── docker-compose.yml # Docsify docs server +├── docs/ # Документация (Docsify) +│ ├── index.html # Docsify loader +│ ├── README.md # Главная страница +│ ├── spec.md # Инженерная спецификация +│ ├── changelog.md # История решений v1→v4 +│ └── wiring.html # Схема подключения (интерактивная) +├── firmware/ # (будущее) прошивки ESP32, STM32 +└── cad/ # (будущее) чертежи ``` -## Схема подключения +## Документация -Интерактивная схема: [`docs/wiring.html`](docs/wiring.html) +Docs server (Docsify + nginx): + +```bash +docker compose up -d +# http://192.168.50.212:8090/ +``` ## Как работать со схемой (wiring.html) @@ -59,8 +57,3 @@ smart-trainer/ - `mod-safety-summary` — сводка безопасности - `mod-bom-electronics` — BOM электроника - `mod-bom-power-mech` — BOM силовая + механика - -## Документация - -- [Спецификация](SPEC.md) — все инженерные решения и расчёты -- [История изменений](CHANGELOG.md) — эволюция проекта v1→v4 diff --git a/docker-compose.yml b/docker-compose.yml new file mode 100644 index 0000000..b97c84e --- /dev/null +++ b/docker-compose.yml @@ -0,0 +1,16 @@ +services: + docs: + image: nginx:alpine + container_name: smart-trainer-docs + restart: unless-stopped + mem_limit: 64m + ports: + - "8090:80" + volumes: + - ./docs:/usr/share/nginx/html:ro + - ./nginx.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf:ro + healthcheck: + test: ["CMD", "wget", "-q", "--spider", "http://localhost:80/"] + interval: 30s + timeout: 5s + retries: 3 diff --git a/docs/README.md b/docs/README.md new file mode 100644 index 0000000..6d66635 --- /dev/null +++ b/docs/README.md @@ -0,0 +1,19 @@ +# Умный тренажёр жима лёжа + +Уличный тренажёр с электронным управлением нагрузкой. Мотор-колесо Xiaomi M365 Pro работает как управляемый тормоз/генератор через барабан кабестана. + +## Архитектура + +3 узла на CAN Bus (250 Кбит/с): + +| Узел | Компонент | Роль | +|------|-----------|------| +| ID:20 | Waveshare ESP32-S3 LCD 3.5" | Мастер, UI, управление | +| ID:10 | Flipsky 75100 Pro V2 | VESC, FOC current control | +| ID:30 | STM32F103 Blue Pill | Каретка: IMU + тензодатчик | + +## Навигация + +- [Спецификация](spec.md) — полная инженерная спецификация +- [История изменений](changelog.md) — эволюция проекта v1→v4 +- [Схема подключения](wiring.html ':ignore') — интерактивная схема (HTML) diff --git a/docs/_sidebar.md b/docs/_sidebar.md new file mode 100644 index 0000000..1249c34 --- /dev/null +++ b/docs/_sidebar.md @@ -0,0 +1,4 @@ +- [Главная](/) +- [Спецификация](spec.md) +- [История изменений](changelog.md) +- [Схема подключения](wiring.html ':ignore') diff --git a/docs/changelog.md b/docs/changelog.md new file mode 100644 index 0000000..e750435 --- /dev/null +++ b/docs/changelog.md @@ -0,0 +1,55 @@ +# CHANGELOG — История проектных решений + +## v1 → v2: Расчёт мотора и барабана +- Выбран барабан D30мм (оптимум по расчёту: 100кг при 30А рабочих) +- Рассчитаны константы мотора M365 Pro (Kt, Ke, R, KV) +- Кабестан 3 витка, μ=0.25 — коэффициент удержания 14.1 +- Контроллер: MKS VESC Mini 6.7 Pro (первоначальный выбор) +- Батарея 48В 500Вт·ч (автономная работа) + +## v2 → v3: Waveshare ESP32-S3 Touch LCD 3.5" +- **Замена:** ESP32 + OLED + RTC + TF → Waveshare ESP32-S3 Touch LCD 3.5" (~$20) +- Плата включает: 3.5" IPS тачскрин, QMI8658 IMU, PCF85063 RTC, AXP2101 PMU, TF слот +- ESP32-S3 имеет TWAI (аппаратный CAN) — нужен только трансивер SN65HVD230 +- Бортовой IMU (QMI8658) для диагностики; внешний MPU6050 на каретке для ускорения штанги +- BOM электроники снизился с ~$350 до ~$270 + +## v3 → v4: CAN Bus архитектура +- **Проблема I2C:** шлейф ~1м к каретке рядом с фазными проводами — ненадёжно для I2C +- **Решение:** CAN шина, 3 узла, все датчики читаются локально +- **CAN узел #3 (каретка):** STM32F103C8T6 Blue Pill (~$2) + - Выбран вместо ESP32-C3 (overkill) и ATtiny (нет встроенного CAN) + - STM32F103 — самый распространённый STM32, CAN 2.0B встроен, $1.5-2, тонна примеров + - Читает MPU6050 (I2C) + HX711+тензодатчик (GPIO) локально +- **Тензодатчик перемещён на каретку** (inline: каретка ↔ трос) + - Раньше был внизу у ролика — длинный провод HX711 к ESP32 + - Теперь рядом с Blue Pill — провод 3 см, никаких проблем + - Бонус: мерим силу прямо в точке приложения к штанге +- **Контроллер:** Flipsky 75100 Pro V2 вместо MKS VESC Mini 6.7 + - 100А длительно (запас ×2 при пиках 40-50А) + - 84В макс (48В батарея — в зоне комфорта) + - BT встроен (VESC Tool без провода) + - Фазный EMI фильтр на плате + - Стоимость: ~$90 (vs ~$35 MKS) + +## v4 дополнения: Питание и безопасность +- **Питание от сети 220В** — вводной щит (автомат + УЗО + БП 48В) +- **Батарея уменьшена:** 500Вт·ч → 100-250Вт·ч (только буфер рекуперации + UPS) + - Заряд до 90% — оставляем буфер для приёма энергии рекуперации +- **Тормозной резистор:** 100-200Вт, 1-5Ом — сброс излишков при полной батарее + - Flipsky 75100 поддерживает brake resistor нативно + - Без резистора: батарея 100% → рекуперация → overvoltage → VESC fault → штанга падает +- **Реле:** 3× НЗ 40А (не 80А — реально через обмотки 20-30А при торможении) + - Или трёхфазный контактор НЗ на DIN-рейку в щите +- **Концевики:** остаются на GPIO ESP32 с RC-фильтром (1К+100нФ) + - Бинарный сигнал, помехозащита RC-фильтром достаточна, CAN overkill + +## Открытые вопросы / TODO +- [ ] Софт ESP32: CAN-драйвер, управляющие алгоритмы, UI на тачскрине +- [ ] Софт STM32: чтение IMU+HX711, упаковка в CAN фрейм +- [ ] Настройка VESC: FOC, лимиты тока/температуры, brake resistor +- [ ] Чертежи: барабан, каретка, кронштейны, щит +- [ ] Приложение смартфон (BLE): профили, статистика +- [ ] Тестирование безопасности: watchdog, реле, концевики +- [ ] Выбор конкретного контактора НЗ / реле для щита +- [ ] Подбор БП 48В от сети (мощность, форм-фактор) diff --git a/docs/index.html b/docs/index.html new file mode 100644 index 0000000..ca5d442 --- /dev/null +++ b/docs/index.html @@ -0,0 +1,34 @@ + + + + + + Smart Trainer — Docs + + + + +
+ + + + + diff --git a/docs/spec.md b/docs/spec.md new file mode 100644 index 0000000..690f25b --- /dev/null +++ b/docs/spec.md @@ -0,0 +1,159 @@ +# Умный тренажёр для жима лёжа — Спецификация проекта + +## Концепция +Уличный тренажёр с электронным управлением нагрузкой. Мотор-колесо Xiaomi M365 Pro работает как управляемый тормоз/генератор через барабан кабестана. Нагрузка регулируется током VESC-контроллера (FOC). Питание от сети 220В + батарея-буфер для рекуперации и UPS. + +## Мотор M365 Pro — паспортные данные +- Kt = 0.511 Н·м/А (моментная постоянная) +- Ke = 0.511 В/(рад/с) (противо-ЭДС) +- R = 0.392 Ом (сопротивление обмоток) +- KV = 16.67 об/(мин·В) +- 15 пар полюсов, Hall-сенсоры встроены (U/V/W + 5V + GND) +- NTC 10K термистор встроен +- Outrunner — ротор снаружи + +## Барабан кабестана +- Диаметр: D = 30мм (оптимальный выбор по расчёту) +- Материал: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т +- 3 канавки под трос D4мм, шаг 6мм, глубина 2мм (полукруглый профиль R2) +- Крепление: фланец к ободу ротора (outrunner) +- Кабестан: 3 витка, μ=0.25 (сталь-полимер), коэффициент удержания e^(0.25×6π) = 14.1 +- Свободный конец троса → пружина-натяжитель 1-2 кг + +## Нагрузки на барабане D30мм +| Ток (А) | Сила (кг) | Режим | +|---------|-----------|-------| +| 20 | 65 | лёгкий | +| 30 | 100 | рабочий (подход 30с) | +| 40 | 135 | пик (3-5с) | +| 50 | 170 | абсолютный максимум | + +## Электроника — CAN Bus архитектура (3 узла) + +### CAN узел #1: Flipsky 75100 Pro V2 (ID: 10) +- VESC 6.0, 100А длительно, 84В макс +- FOC current control +- BT встроен (VESC Tool настройка по Bluetooth) +- Фазный EMI фильтр на плате +- CAN 2.0B встроен +- Стоимость: ~$90 +- Расположение: низ рамы, в электрощите +- Отдаёт: ERPM, I_mot, T_mot, V_bat (100 Гц) +- Принимает: set_current(I_ref) от ESP32 + +### CAN узел #2: Waveshare ESP32-S3 Touch LCD 3.5" (ID: 20) — МАСТЕР +- ESP32-S3R8, двухъядерный LX7 240МГц +- 3.5" IPS тачскрин 320×480, ёмкостный (ST7796 + FT6336) +- QMI8658 6-осевой IMU на плате (бортовой, для диагностики вибраций) +- PCF85063 RTC часы реального времени +- AXP2101 управление питанием + зарядка Li-ion +- TF-карта слот (логирование тренировок) +- WiFi 802.11 b/g/n + BLE 5 +- TWAI (CAN) контроллер встроен в ESP32-S3 +- Стоимость: ~$20 +- Расположение: верхняя перекладина рамы, тачскрин к спортсмену +- Подключение к CAN через внешний трансивер SN65HVD230 ($1) +- Дополнительная периферия (локально на ESP32): + - Концевики ×2 (GPIO, НЗ, pull-up 10K, RC-фильтр 1К+100нФ) + - RC522 NFC (SPI, идентификация пользователей) + - BLE → смартфон (настройки, статистика) + +### CAN узел #3: STM32F103C8T6 Blue Pill (ID: 30) — КАРЕТКА +- Cortex-M3, 72МГц, CAN 2.0B встроен +- Стоимость: ~$2 +- Расположение: на каретке штанги (движется) +- Подключение к CAN через SN65HVD230 ($1) +- Локальные датчики: + - MPU6050 (I2C): 6-осевой IMU, 200 Гц, ускорение + гироскоп + - HX711 + тензодатчик S-тип 200кг (GPIO): реальная сила на тросе, 80 Гц +- Тензодатчик inline: между кареткой и точкой крепления троса +- Кабель к основной шине: 4 провода (CAN_H, CAN_L, 5V, GND), гибкий шлейф вдоль направляющей +- Отдаёт: accel[3], gyro[3], force_N (200 Гц) + +### CAN шина +- Стандарт: CAN 2.0B, 250 Кбит/с +- Топология: линейная, витая пара +- Терминаторы: 120Ω на обоих концах (ESP32 сверху, VESC снизу) +- Blue Pill — отвод к каретке (без терминатора, посередине шины) +- Загрузка шины: ~30%, запас для расширения +- Протокол: VESC CAN (стандартные команды set_current, get_values, status msgs) + +## Питание +- Сеть 220В → вводной щит (автомат + УЗО) → БП 48В +- Батарея 48В 100-250Вт·ч (буфер рекуперации + UPS) + - Заряд до 90% (50.4В на 13S), оставляя буфер для рекуперации +- DC-DC 48В → 5В для логики, LDO 3.3В на каждом узле +- Тормозной резистор: 100-200Вт, 1-5Ом, через MOSFET + - Сброс излишков рекуперации при полной батарее + - Flipsky 75100 поддерживает brake resistor нативно (настройка порога в VESC Tool) + - Расположение: в щите или на раме (нужна вентиляция) + +## Безопасность — аппаратная цепь +- ESP32 GPIO → Watchdog (555/TPL5010, 50мс) → реле НЗ → замыкание обмоток мотора +- Реле: 3× автомобильных НЗ 40А, катушки параллельно ИЛИ трёхфазный контактор НЗ на DIN-рейку в щите +- Логика: ESP32 генерирует импульсы ~100Гц → watchdog сбрасывается. Сбой/зависание → watchdog timeout 50мс → реле отпускает → НЗ контакты замыкают три фазы → электромагнитное торможение +- Тормозная сила при замкнутых обмотках: F = Kt² × v / (R × r²). При 0.5 м/с → ~150 кг +- Опционально: резистор 0.1-0.3Ω / 100Вт в цепи замыкания для смягчения торможения +- Софтовый лимит позиции по ERPM (дополнительно к аппаратному) +- VESC: max input voltage лимит (ослабление рекуперации при высоком напряжении) + +## Концевики +- Нижний: homing (нулевая точка отсчёта позиции) +- Верхний: аварийный стоп +- НЗ контакты, pull-up 10K к 3.3В +- RC-фильтр: 1К + 100нФ на входе GPIO ESP32 (τ = 0.1мс, подавление наводок) +- Debounce программный: 10-20мс +- Подключены напрямую к GPIO ESP32 (бинарный сигнал, помехозащита RC-фильтром достаточна) + +## Механика +- Рама: профиль 80×80×4мм, сталь 09Г2С, сварная +- Высота стоек ~1200мм, ширина между стойками ~340мм, глубина ~700мм +- Анкеры 4×M12 в бетон +- Направляющие: 2 вала D25мм, сталь 40Х хромированная, длина 900мм +- Линейные подшипники LM25UU ×4 на каретке +- Ход каретки: 650мм +- Каретка: масса 8кг (с грифом), крепление троса снизу через тензодатчик +- Компенсация веса каретки: противовес 8кг на тросе через ролик наверху (груз в стойке: стальной цилиндр D60×300мм) +- Трос: D4мм, сталь в полимерной оболочке, разрывная нагрузка 8000Н +- Путь троса: каретка → тензодатчик (inline) → вниз → ролик D60мм (подшипник 6201-2RS, поворот 90°) → горизонтально к барабану мотора → 3 витка → пружина-натяжитель +- Мотор: закреплён за ось внизу рамы, антивандальный кожух сталь 2мм +- Вводной щит 220В: на раме или рядом (DIN-рейка: автомат, УЗО, БП 48В, контактор НЗ, тормозной резистор) +- Электроника: IP54 бокс (VESC, DC-DC, Watchdog) внизу рамы / в щите +- Батарея: IP67 бокс +- Габариты: Ш×Г×В ≈ 800×700×1250мм + +## Режимы нагрузки +1. **Постоянная**: фиксированный ток, опц. виртуальная инерция (F = m_virtual × a) +2. **Эксцентрический**: разная нагрузка вверх/вниз (направление по ERPM) +3. **Аккомодационное**: F(x) = F_min + (F_max - F_min) × x / L +4. **Интервальный**: чередование нагрузок по повторениям +5. **Изокинетический**: постоянная скорость, VESC speed control +6. **Страховщик**: v_up < 0.05 м/с > 0.5с → снизить 30%; v_down > 0.7 м/с > 0.3с → аварийное торможение + +## BOM (оценка) +| Компонент | Стоимость | +|-----------|-----------| +| Waveshare ESP32-S3 LCD 3.5" | ~$20 | +| Flipsky 75100 Pro V2 | ~$90 | +| Blue Pill STM32F103 | ~$2 | +| SN65HVD230 ×2 | ~$2 | +| MPU6050 + HX711 + тензодатчик S-тип 200кг | ~$10 | +| 3× реле НЗ 40А / контактор НЗ | ~$15 | +| Watchdog 555 + обвязка | ~$2 | +| RC522 NFC | ~$3 | +| Концевики ×2 | ~$2 | +| DC-DC 48→5V | ~$5 | +| Тормозной резистор 100Вт + MOSFET | ~$5 | +| Батарея 48V 100-250Вт·ч | ~$100-150 | +| БП 48В от сети | ~$25 | +| Мотор M365 Pro (б/у) | ~$60 | +| Рама + направляющие + механика | ~$120 | +| Щит 220В (автомат + УЗО) | ~$20 | +| **ИТОГО** | **~$480-530** | + +## Файлы проекта +- `SPEC.md` — этот файл +- `CHANGELOG.md` — история решений +- `wiring.html` — схема подключения (модульная, CSS grid) +- (будущее) `firmware/` — прошивки ESP32, STM32 +- (будущее) `cad/` — чертежи барабана, каретки, рамы diff --git a/nginx.conf b/nginx.conf new file mode 100644 index 0000000..d3ce0fa --- /dev/null +++ b/nginx.conf @@ -0,0 +1,20 @@ +server { + listen 80; + root /usr/share/nginx/html; + index index.html; + + types { + text/html html; + text/markdown md; + text/css css; + application/javascript js; + application/json json; + image/png png; + image/jpeg jpg jpeg; + image/svg+xml svg; + } + + location / { + try_files $uri $uri/ /index.html; + } +}