Naprava za fitnes motivacijo: 22 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Smo študentje inženiringa, ki si prizadevajo biti telesno pripravljeni.

Vemo, kako je imeti na videz preveč šolskega dela, da bi šel ven in telovadil. Za odstranitev dveh ptic z enim samim korakom smo se odločili, da bomo v enem od naših inženirskih razredov uporabili zaključni projekt za osnovno odčitavanje biosenzorja med vadbo. Natančneje, ta projekt uporabniku omogoča odčitavanje merilnikov pospeška (ACC) in elektromiograma (EMG), medtem ko posreduje izhodne informacije dvema LED diodama in majhnemu digitalnemu zaslonu.

Če vam je všeč vezje, Arduino, lesarstvo, kodiranje, biomedicinski inženiring ali spajkanje, je ta projekt morda za vas!

Poglejte, kaj delate

Preden začnete s tem projektom, si vzemite minuto in si oglejte, kaj počnete v zgornjem videoposnetku.

V bistvu vam ta projekt omogoča združevanje več vidikov tega, kar poznate. Če ste slučajno novi v biomedicinskem inženiringu (BME) ali biosenzorjih, ni problema. V tem projektu se uporabljata dva primarna senzorja. Ti senzorji so merilnik pospeška in elektromiogram (EMG). Kot že ime pove, je merilnik pospeška preprosto senzor, ki meri pospešek. Manj intuitivno elektromiogram meri električno aktivnost v mišici, na katero so pritrjene ustrezne elektrode. V tem projektu so bile tri električne površinske gelne elektrode uporabljene iz električnega kabla, ki je meril signale, ki prihajajo iz teleta pripetega subjekta.

Materiali in orodja

Materiali

Za izdelavo tega projekta boste potrebovali naslednje:

• plošča Arduino Uno (ki jo je mogoče kupiti na
• napajalnik za baterijo 9V (ki ga lahko kupite na
• priloženi komplet Bitalino (ki ga lahko kupite na www.bitalino.com)
• 1,8-palčni zaslon TFT zaslona Adafruit in ščit poleg polovične perma-protoboard-a (ki ga je mogoče kupiti na www.adafruit.com)
• različne mostične žice, LED, 220 ohmski upori, spajkanje in tok (lahko jih kupite na www.radioshack.com)
• 1/2 "vijaki za les, 5/8" zaključni žeblji, 4 "x4" kos pločevine iz jeklene pločevine 28, dva majhna tečaja in enostaven zapah (lahko kupite na www.lowes.com)
• pet desk lesa

  Opomba: Trdi les je mogoče kupiti na www.lowes.com, vendar priporočamo, da poiščete lokalnega žagarja in uporabite les od te osebe. Mere lesa, uporabljene v tem projektu, niso neverjetno pogoste, zato je verjetnost, da boste našli les, razrezan na potrebne dimenzije debeline, precej majhne

  Orodja

• spajkalnik (ki ga lahko kupite na www.radioshack.com)

• veliko orodij za obdelavo lesa, ki so vključene na zgornjih fotografijah in navedene tukaj

  • kosa žaga (ki jo lahko kupite na www.lowes.com)
  • trgovina ali enakovredna namizna žaga (ki jo lahko kupite na www.shopsmith.com)
  • debelina skobeljnika (ki ga lahko kupite na www.sears.com)
  • kladivo, svedri, merilni trak in svinčnik (lahko jih kupite na www.lowes.com)
  • akumulatorski vrtalnik in baterija (lahko jih kupite na www.sears.com)
  • tračna žaga (lahko jo kupite na www.grizzly.com)

Izbirna orodja

• spajkalnik (lahko ga kupite na www.radioshack.com)
• skobeljni stroj (lahko ga kupite na www.sears.com)

Priprava

Čeprav to ni najtežji pouk, ni niti najpreprostejši. Potrebna so predznanja o kodiranju, ožičenju, spajkanju in obdelavi lesa. Poleg tega bo v pomoč prejšnje delo z Arduinom ali Adafruitom.

Preprost tečaj programiranja ali praktične izkušnje na tem področju bi morali zadostovati za obseg tega pouka.

Spajkanje in ožičenje vezja se je najbolje naučiti z izvajanjem teh dejanj. Čeprav je tečaj teoretičnih vezij lahko koristen pri tehničnem razumevanju vezij, je le malo uporaben, razen če ste vanj vgradili nekaj vezij! Med ožičenjem poskusite ožičenje narediti čim bolj preprosto. Kadar koli je mogoče, se izogibajte prečkanju žic ali uporabi daljših žic, kot je potrebno. To vam bo pomagalo odpraviti težave z vezjem, ko se zdi, da je dokončano in ne deluje pravilno. Pri spajkanju uporabite dovolj pretoka, da spajkanje teče tam, kjer želite. Če uporabite premalo pretoka, bo postopek spajkanja preprosto bolj frustrirajoč, kot bi moral biti. Kljub temu ne uporabljajte preveč spajkanja. Kar zadeva spajkanje, dodajanje preveč spajkalnega materiala na splošno ne pomaga izboljšati spajkane povezave. Namesto tega lahko preveč spajkanja naredi vašo povezavo razumno, tudi če je bila narejena nepravilno.

Lesarstvo je praktična trgovina. Vsekakor je potrebno nekaj vaje. Ozadje v materialnih lastnostih lesa pomaga, na primer tisto, ki ga je v Woodu predstavil Eric Meier, še posebej, če se boste v prihodnje lotili še več lesarskih projektov. Vendar to ni potrebno. Če ste opazovali, kako je obrtnik obdeloval les ali sam opravil obdelavo lesa, bi moralo biti dovolj ozadja za ta projekt. Pomembno je tudi poznavanje lesa. Razumevanje, katera orodja izvajajo določene funkcije, vam bo pomagalo, da bo projekt opravljen hitreje in varneje, kot bi bilo drugače.

Koristna spletna mesta

• www.github.com; to spletno mesto pomaga pri upravljanju kode
• www.adafruit.com; to spletno mesto vam pove, kako priključiti zaslon TFT
• www.fritzing.com; to spletno mesto vam pomaga pri risanju in oblikovanju vezij

Varnost

Preden nadaljujemo, se moramo pogovoriti o varnosti. Varnost mora ostati v prvi vrsti pri izvajanju navodil ali skoraj čem drugem v življenju, kajti če se kdo poškoduje, nikomur ni zabavno.

Čeprav ta navodila vsebujejo biosenzorje, niti deli niti sestavljena naprava niso medicinski pripomočki. Ne smemo jih uporabljati v medicinske namene ali kot take ravnati.

Ta navodila vključujejo uporabo električne energije, spajkalnika in električnega orodja. Zaradi malomarnosti ali nerazumevanja lahko te stvari postanejo nevarne.

Električna energija je potrebna za napajanje Arduina, zaslona Adafruit in LED. Napaja se z 9V baterijo. Na splošno je pri interakciji z električno energijo težko biti preveč varen.

Kljub temu sledi nekaj uporabnih nasvetov za električno varnost:

• Roke naj bodo suhe in poskrbite, da bo koža na njih neprekinjena.
• Če je treba skozi vas prečkati tok, poskusite vstopne in izstopne točke obdržati na isti okončini.
• Zagotovite ozemljitvena sredstva, odklopnike in odklopnike za vse tokokroge. Ti pomagajo preprečiti preobremenitev tokokrogov ali uhajanje toka, če je kaj narobe z napravo ali potjo elektrike.
• Ne uporabljajte električnih naprav med nevihtami ali v drugih primerih, ko imajo prenapetosti višjo incidenco kot običajno.
• Električnih naprav ne potapljajte in jih ne uporabljajte v vodnem okolju.
• Spreminjajte vezja samo, ko je napajanje izklopljeno.

Spajkalnik je električna naprava. Tu veljajo vsi varnostni ukrepi za električne naprave. Konica likalnika pa se tudi zelo segreje. Da se ne opečete, se izogibajte stiku s konico likalnika. Likalnik in spajkalnik držite tako, da če vam kateri od predmetov zdrsne iz rok, se vaše roke ne bodo dotaknile konice likalnika.

Električna orodja zahtevajo tudi električno energijo. Pri tem upoštevajte zgoraj navedene varnostne ukrepe za električno energijo. Poleg tega vedite, da ima električno orodje veliko gibljivih delov. Zato ne uporabljajte svojega telesa in vsega, kar vas zanima, ko so orodja v uporabi. Ne pozabite, da orodje ne ve, kaj reže ali obdeluje. Kot upravljavec ste odgovorni za varno uporabo električnega orodja. Med delovanjem z električnim orodjem imejte varnostne ščitnike in ščite na svojem mestu.

Namigi in nasveti

Naslednje informacije bi lahko bile koristne v tem navodilu. Vsak namig ali namig ne velja za vsak korak, vendar bi morala biti zdrava pamet vodilo, kateri namigi in nasveti veljajo v vsakem primeru.

• Pri ožičenju barva žice ni pomembna. Vendar pa je lahko koristno, da določite barvno shemo in se z njo usklajujete v celotnem projektu. Na primer, uporaba rdeče žice za pozitivno napajalno napetost v tokokrogu je lahko v pomoč.
• Bioelektrode je treba namestiti na čisto obrit del telesa. Lasje vodijo do prekomernega hrupa in gibanja pri zbiranju signalov.
• Žicam, pritrjenim na bioelektrode, je treba preprečiti premikanje več, kot je potrebno, da bi se izognili artefaktu gibanja. Kompresijska nogavica ali trak dobro deluje pri zavarovanju teh žic.
• Spajkajte ustrezno. Prepričajte se, da je vsaka spajkana povezava zadostna in preverite te povezave, če se zdi, da je vezje popolno, vendar ne deluje pravilno.
• Pri skobljanju skosajte kose materiala, dolge najmanj šest centimetrov. Skobeljni kosi, manjši od te dolžine, lahko povzročijo ostrostrelce ali prekomerno odbijanje obdelovancev.
• Podobno ne stojte neposredno pred skobeljnikom. Namesto tega stojte zraven, ko se v skobeljnik vnašajo in sprejemajo obdelovanci.
• Pri uporabi žag poskrbite, da bodo obdelovanci ostali ob ustreznih ščitnikih ali ograjah. To pomaga zagotoviti varno in natančno rezanje.
• Pri pritrditvi z vijaki ali žeblji zagotovite pilotne luknje. Premer pilota mora biti manjši od predvidenega pritrdilnega elementa, vendar ne manj kot polovica premera pritrdilnega elementa. Tako se izognete razcepu in drobljenju pritrjenega lesa z razbremenitvijo prekomerne obremenitve zaradi prisotnosti pritrdilnega elementa.
• Če vrtate pilotne luknje za žeblje, poskusite pilotno luknjo za osmino palca bolj plitvo od predvidene dolžine žebljev. To pomaga, da se nohtu nekaj potopi in zagotavlja dovolj trenja, ki pomaga držati noht na mestu, ko je potopljen.
• Pri kladivu vozite naravnost na glavo žeblja s središčem glave kladiva. Vzemite zmerne zamahe v nasprotju z izključno konservativnimi zamahi, saj konzervativni zamahi na splošno ne zagotavljajo dovolj energije za pogon nohta, temveč le dajejo dovolj energije, da se noht prevrne in upogne na nezaželen način.
• S krempljem kladiva odstranite žeblje, ki ne gredo po predvidevanjih.
• . Držite roke stran od linije rezanja žaginih listov. Če gre kaj narobe, ne želite, da bi vam odrezali roko.
• Če želite prihraniti čas, dvakrat izmerite in enkrat izrežite. Če tega ne storite, boste morali nekaj kosov narediti večkrat.
• Na skobeljniku in žagi uporabite debele rezila. Na žagah so listi z večjim številom zob dobri za zagotavljanje gladkega reza blizu kakovosti končne obdelave. Pri izdelavi tega projekta smo uporabili 12 -palčno natančno rezano rezilo s 96 zobmi na žagi Dewalt z dvojno stožčasto žago in rezilo z najmanj 6 zobmi na linearni palec na tračni žagi.
• Motor Trgovine naj bo v priporočenem območju hitrosti za konfiguracijo namizne žage. Prepričajte se, da je miza nastavljena na ustrezno višino, tako da rezilo ne bo izpostavljeno več, kot je potrebno za vsak rez.

1. korak: Začnimo

Najprej sestavite komponento vezja. Začnite z ožičenjem in ozemljitvijo na perma-protoboard.

2. korak: Dodajanje biosenzorjev

Priključite biosenzorje na perma-protoboard in zabeležite, kateri senzor je kateri. Signal na levi na diagramu smo uporabili kot merilnik pospeška.

3. korak: Vključno z LED

Nato dodajte LED. Upoštevajte, da je smer LED pomembna.

4. korak: Dodajanje zaslona

Dodajte digitalni zaslon. Za pomoč uporabite ožičenje, navedeno na tem spletnem mestu:

5. korak: Čas kodiranja

Ker je vezje končano, vanj naložite kodo. Priložena koda je koda, ki smo jo uporabili pri dokončanju tega projekta. Slika je vzorec, kako naj bi koda izgledala, če je pravilno odprta. Tu se lahko v celoti začne odpravljanje težav. Če stvari delujejo pravilno, se najprej preberejo signali merilnika pospeška. Če je signal pod pragom, se prižge rdeča LED, zelena LED ne sveti, na zaslonu pa piše "Vstani!". Medtem, če je signal merilnika pospeška nad pragom, se rdeča LED izklopi, zelena LED se prižge in na zaslonu se izpiše "Pridi!". Poleg tega se nato prebere signal EMG. Če je signal EMG nad nastavljenim pragom, se na digitalnem zaslonu izpiše "Odlično!" Če pa je signal EMG pod pragom, se na zaslonu izpiše "Začni!". To se sčasoma ponavlja, stanje LED in zaslona pa se spreminjata, ko to zahtevajo vhodi iz merilnika pospeška in EMG. Pragove, nastavljene za merilnik pospeška in EMG, je treba nastaviti na podlagi kalibracije z določenim motivom v mirovanju. in telovaditi.

Za dostop do te kode v GitHub -u kliknite TUKAJ!

6. korak: Skobljanje

Začnite izdelovati škatle, ki vsebujejo vezje in baterijo.

Upoštevajte, da imajo vse v nadaljevanju prikazane risbe mere, navedene v palcih, razen če je označeno drugače.

Začnite z skobljanjem lesa, potrebnega za projekt, do ustrezne debeline z debelinskim skobeljnikom. Približno tri deske in pol za desko je treba skobeljiti do 1/2 "debeline. Pol deske je treba skobeljiti do 3/8" debeline. Naslednjo polovico deske je treba skobeljiti do 1/4 "debeline. Zadnja polovica deske mora biti takšna, da je mogoče narediti u-kanal, ki tvori ohišje akumulatorske škatle, kot je opisano v naslednjem koraku.

Korak 7: Dno primarnega polja

Na dnu primarne škatle naredite prikazane mere in nanjo pritrdite vezje in Arduino. Kliknite na sliko, da razkrijete te dimenzije.

8. korak: Konec primarnega polja

Konce primarne škatle naredite na prikazane mere in jih pritrdite na dno primarne škatle.

9. korak: Strani primarne škatle- senzorska stran

Nadaljujte tako, da senzorsko stran primarne škatle nastavite na prikazane mere in jo pritrdite na preostali del škatle z zaključnimi žeblji.

10. korak: Strani primarnega polja- stran zaslona

Zaslonsko stran primarnega polja nastavite na določene dimenzije in ga pritrdite na preostali del škatle.

11. korak: Preverite, kaj imate

Na tej točki se prepričajte, da je splošna oblika primarnega polja takšna, kot je prikazana tukaj, tudi če se morajo nekatere dimenzije razlikovati zaradi vaše izbire strojne ali strojne opreme.

12. korak: Vrh primarnega polja

Naredite vrh primarnega polja, kot je prikazano. Kliknite prikazano sliko, da jo razširite v polno velikost in si oglejte povezane dimenzije.

13. korak: Vse je odvisno od tega

Vrh primarne škatle pritrdite na preostanek primarne škatle s pomočjo tečajev na koncu z LED diodami. Preden pritrdite enega od majhnih tečajev, se prepričajte, da je vrh škatle kvadraten s preostalim delom škatle.

14. korak: Zapazi

Namestite majhen zapah na sprednji del škatle, na koncu nasproti tečaja. To preprečuje odpiranje primarne škatle, razen kadar je to potrebno.

Korak 15: Zapenjajte se

Za lažjo prenosljivost te naprave upognite tanek kos jeklene pločevine vzdolž ene od njegovih dimenzij, tako da se lahko pas prilega med njo in dnom primarne škatle. Po upogibanju ga z lepilnimi vijaki pritrdite na dno primarne škatle.

Korak 16: Podnožje škatle za baterije

Zdaj je čas za izdelavo škatle za baterije. Naredite dno te škatle po prikazanih dimenzijah.

Korak 17: Konci škatle za baterije

Ko smo izdelovali konce baterijske škatle, smo uporabili material 3/8 . Uporabite določene mere, da naredite konce in jih pritrdite na dno škatle za baterije.

18. korak: Vrh škatle za baterije

Vrh škatle za baterije smo naredili tako, da smo s tračno žago odrezali nekaj 1/4 materiala po dolžini in na ustrezno širino s tračno žago. Če si želite ogledati dimenzije, kliknite sliko, da jo razširite.

Korak 19: Pokrov postavite na škatlo za baterije

Z istim postopkom, ki ste ga uporabili za namestitev pokrova na primarno škatlo, pritrdite pokrov škatle za baterije na ohišje škatle za baterije.

20. korak: Preverite polje za baterijo

Na tej točki poglejte skozi škatlo za baterije in se prepričajte, da je nekoliko podobna sliki, prikazani tukaj. Če ne, bi bil zdaj pravi čas, da ponovno preučite nekatere prejšnje korake!

Korak 21: Pritrdite škatlo za baterije v primarno škatlo

Predal za baterije postavite na primarno škatlo. Za dokončanje pritrditve škatle za baterijo na primarno škatlo uporabite lesene vijake ali zaključne žeblje.

22. korak: Nadaljnje ideje

Če ste sledili tem korakom, ste to storili! Po uvedbi strojne in programske opreme smo lahko napravo uporabljali. V sedanji obliki ima naprava omejeno uporabo, vendar je še vedno zanimiva kombinacija različnih vidikov oblikovanja. Izhodi naredijo vse, kar smo želeli, potem ko so prejeli signale iz vhodov biosenzorja. Naprava skupaj tehta nekaj kilogramov.

Pri prihodnjih izvedbah bi bilo zanimivo, da bi naprava tehtala manj in zavzela manj prostora. Če bi bilo to mogoče, bi naprava postala bolj uporabna in bi jo lažje nosili med vadbo. Da bi bilo to dosegljivo, priporočamo eksperimentiranje z uporabo Arduino mikro in 3-D tiskanjem škatel. Da bi prihranili prostor, bi bilo dobro eksperimentirati z uporabo akumulatorske baterije, ki zavzame manj prostora kot preprosta 9V baterija. Velikost škatle za baterije se lahko ustrezno zmanjša.