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Master of Science in EngineeringBIBEBUVAMicrocontroller System for Treadmill ControlHuman Centered Technology / Betreuer: Prof. Dr. Elham FirouziExperte: Prof. Dr. Kenneth J. HuntFür das Institut der Rehabilitation und Leistungstechnologie (IRPT) soll eine Embedded-System Lösungentwickelt werden, welche Regelungsaufgaben für ein h/p/cosmos-Laufband übernimmt, ohne einen PCbenutzen zu müssen. Das Embedded System soll im Bereich des Leistungssports, aber auch im Rehabilitationsbereicheingesetzt werden. Im Leistungssport ist es für viele Ausdauersportler wichtig, bei einergenau definierbaren Belastungsintensität trainieren zu können. Diese Arbeit liefert die Software für denPrototyp des Embedded Systems.AusgangslageAm Institut für Rehabilitation undLeistungstechnologie werden Systemefür kardiopulmonale Rehabilitationund Automatisierungs systemefür Trainingsgeräte ent wickelt. In verschiedenenvorgängigen Projektenwurden Herzfrequenzregelung, Sauerstoffaufnahmeregelungund eineAutomatisierung des Laufbandeserarbeitet. Alle Regelungen werdenüber Matlab/Simulink mit der RealtimeWindows Target Toolbox gesteuert.ZielDie vorliegende Arbeit befasst sichmit der Realisierung der Software fürein Embedded Controllersystem.Das Ziel war es, eine Software füreinen Mikrocontroller zu entwickeln,die die drei Regelungsaufgaben fürdas Laufband übernimmt. HardwareAls Hardware diente das EntwicklungsboardMCBSTM32E der FirmaKeil. Dieses Board enthält einenARM-basierten Cortex-M3 Mikrocontroller(STM32F103ZE). Mittelsdes RTX-Kernel von Keil kann einRTOS (Realtime Operating System)gebaut werden. Dies wird im heutigenEmbedded Bereich sehr häufigeingesetzt.Realisierung der SoftwareFür die Software wurden zuerst dieAnforderungen definiert. Wichtigdabei war es, dass alle Einstellungsmerkmalefür die Regelungsaufgabenvorhanden waren. Die regelungstechnischenDaten (Führungsgrösse,Messgrösse und Stellgrösse)sollten abgespeichert werden können.Dazu wurde der microSD-Slotgenutzt. Für das Schreiben und Lesenauf die microSD-Karte wurdedas Flash File System von Keil benutzt.Insgesamt wurden drei verschiedeneRegelungstypen für dasLaufband implementiert. Eine Sauerstoffaufnahme-Regelung,Herz raten-Regelung sowie eine Positionsregelung.Neben den bereits berechnetenRegelparametern ist esmöglich, eigene Parameter zu testen.ResultateMit der vorliegenden Software konntenalle Anforderungen erfüllt werden.Alle bisherigen entwickeltenRegelungstypen können mit der ausgearbeitetenSoftware ausgeführtwerden. Mittels eines einfachen Bedienkonzeptssind alle notwendigenEinstellungen machbar. Bei Bedarfkönnen die Daten auf eine microSD-Karte geloggt werden.AusblickMit dieser Arbeit können Kunden aufein neues innovatives Produkt aufmerksamgemacht werden. Eine interessanteErweiterung des Systemswäre, dass das Bedienkonzept komplettvon einem Smartphone übernommenwird. Das grosse Plus derheutigen Smartphones liegt in ihrerBedienungsfreundlichkeit. Es wäredenkbar, dass eine für dieses Systemzugeschnittene Applikation mit derMikrocontrollereinheit kommunizierenkönnte. Die Bedienung und auchdie Anzeige würden somit vollumfänglichüber das Smartphone laufen.Die Regelungsaufgaben würdedann die Software des Mikrocontrollersübernehmen. Für die Kommunikationwäre die Bluetooth-Schnittstelleeine mögliche Variante.Christian DietrichRegelsystemti.bfh.ch25