Sporto stimuliatorius: 22 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Mes esame inžinerijos studentai, kurie siekia būti fiziškai tinkami.

Mes žinome, kaip atrodo, kad mokykloje, atrodo, per daug darbo išeiti ir mankštintis. Norėdami vienu akmeniu ištraukti du paukščius, nusprendėme panaudoti galutinį projektą vienoje iš mūsų inžinerijos klasių, kad mankštindamiesi atliktume pagrindinius biosensorių rodmenis. Tiksliau, šis projektas leidžia vartotojui paimti akselerometro (ACC) ir elektromiogramos (EMG) rodmenis, perduodant išvesties informaciją į du šviesos diodus ir mažą skaitmeninį ekraną.

Jei jums patinka grandinės, „Arduino“, medžio apdirbimas, kodavimas, biomedicinos inžinerija ar litavimas, šis projektas gali būti jums!

Pažiūrėkite, ką darote

Prieš pradėdami šį projektą, skirkite minutę, kad pamatytumėte, ką darote aukščiau esančiame vaizdo įraše.

Iš esmės šis projektas leidžia sujungti kelis žinomos informacijos aspektus. Jei esate naujokas biomedicinos inžinerijoje (BME) ar biosensoriuose, jokių problemų. Šiame projekte naudojami du pagrindiniai jutikliai. Šie jutikliai yra akselerometras ir elektromiograma (EMG). Kaip rodo pavadinimas, akselerometras yra tiesiog jutiklis, matuojantis pagreitį. Mažiau intuityviai elektromiograma matuoja raumens, prie kurio yra pritvirtinti atitinkami elektrodai, elektrinį aktyvumą. Šiame projekte buvo naudojami trys paviršiaus gelio bioelektrodai iš elektros laido, kuris matavo signalus, gaunamus iš pridedamo subjekto veršelio.

Medžiagos ir įrankiai

Medžiagos

Norėdami sukurti šį projektą, jums reikės:

• „Arduino Uno“plokštę (kurią galima įsigyti adresu
• 9 V baterijos maitinimo šaltinis (kurį galima įsigyti adresu
• „Bitalino“prijungtas komplektas (kurį galima įsigyti www.bitalino.com)
• „Adafruit“1,8 colio TFT ekrano pertrauka ir skydas be pusės dydžio perma protoboard (kurį galima įsigyti www.adafruit.com)
• įvairių jungiamųjų laidų, šviesos diodų, 220 omų rezistorių, lydmetalio ir srauto (galima įsigyti www.radioshack.com)
• 1/2 colio mediniai varžtai, 5/8 colių apdailos vinys, 4 colių x 4 colių plieno lakštas, du maži vyriai ir paprastas fiksavimo mechanizmas (galima įsigyti www.lowes.com)

• penkios lentos pėdos medžio

  Pastaba: kietmedžio galima nusipirkti www.lowes.com, tačiau rekomenduojame susirasti vietinį pjovėją ir naudoti to asmens medieną. Šiame projekte naudojamos medienos matmenys nėra stebėtinai paplitę, todėl tikimybė, kad mediena bus supjaustyta iki reikiamo storio, yra gana maža

  Įrankiai

• lituoklis (kurį galima įsigyti www.radioshack.com)

• daug medienos apdirbimo įrankių, kurie yra įtraukti į aukščiau esančias nuotraukas ir išvardyti čia

  • pjūklo pjūklas (kurį galima įsigyti www.lowes.com)
  • „Shopsmith“arba lygiavertis stalo pjūklas (kurį galima įsigyti www.shopsmith.com)
  • storio obliavimo staklės (jas galima įsigyti www.sears.com)
  • plaktukas, grąžtai, matavimo juosta ir pieštukas (galima įsigyti www.lowes.com)
  • akumuliatorinis gręžtuvas ir akumuliatorius (galima įsigyti www.sears.com)
  • juostinis pjūklas (galima įsigyti www.grizzly.com)

Pasirenkami įrankiai

• lituoklis (galima įsigyti iš www.radioshack.com)
• stalių obliavimo staklės (galima įsigyti iš www.sears.com)

Paruošimas

Nors tai nėra pats sudėtingiausias nurodymas, jis nėra pats paprasčiausias. Būtinos išankstinės kodavimo, laidų grandinių, litavimo ir medžio apdirbimo žinios. Be to, pravers ankstesnis darbas su „Arduino“ar „Adafruit“.

Šios instrukcijos apimčiai turėtų pakakti paprasto programavimo kurso ar praktinės patirties šia tema.

Lituoklio ir laidų grandines geriausia sužinoti atlikus šiuos veiksmus. Nors teorinis grandinių kursas gali būti naudingas techniniam grandinių supratimui, jis yra mažai naudingas, nebent jame sukūrėte keletą grandinių! Laidų metu stenkitės, kad laidai būtų kuo paprastesni. Jei įmanoma, venkite kirsti laidus ar naudoti ilgesnius laidus, nei būtina. Tai padės išspręsti grandinės triktis, kai atrodo, kad ji baigta ir neveikia tinkamai. Lituodami įsitikinkite, kad naudojate pakankamai srauto, kad lydmetalis tekėtų ten, kur norite. Naudojant per mažai srauto, litavimo procesas bus tiesiog varginantis, nei reikia. Nepaisant to, nenaudokite per daug lydmetalio. Kalbant apie litavimą, per daug litavimo medžiagos pridėjimas paprastai nepadeda pagerinti litavimo jungties. Priešingai, per daug lydmetalio jūsų ryšys gali atrodyti pagrįstas, net jei jis buvo padarytas netinkamai.

Medžio apdirbimas yra praktinė prekyba. Tai tikrai reikalauja tam tikros praktikos. Medienos medžiagų savybių pagrindai padeda, pavyzdžiui, Erico Meierio „Wood“, ypač jei ateityje ketinate atlikti daugiau medienos apdirbimo projektų. Tačiau tai nėra būtina. Stebėję, kaip meistras apdirba medieną ar pats atlikote medžio apdirbimo darbus, turėtų būti pakankamai informacijos apie šį projektą. Taip pat labai svarbu žinoti savo kelią medienos parduotuvėje. Supratimas, kokie įrankiai atlieka tam tikras funkcijas, padės jums projektą atlikti greičiau ir saugiau, nei būtų galima padaryti kitaip.

Naudingos svetainės

• www.github.com; ši svetainė padeda manipuliuoti kodu
• www.adafruit.com; šioje svetainėje nurodoma, kaip prijungti TFT ekraną
• www.fritzing.com; ši svetainė padeda piešti ir suvokti grandines

Sauga

Prieš tęsdami, turime kalbėti apie saugumą. Saugumas turi išlikti visų pirma vykdant nurodymus ar beveik bet ką kitą gyvenime, nes jei kas nors susižeidžia, tai niekam neįdomu.

Nors šioje instrukcijoje yra biosensoriai, nei dalys, nei surinktas prietaisas nėra medicinos prietaisas. Jie neturėtų būti naudojami medicininiais tikslais ar su jais tvarkomi.

Ši instrukcija apima elektros, lituoklio ir elektrinių įrankių naudojimą. Dėl aplaidumo ar supratimo šie dalykai gali tapti pavojingi.

Elektra reikalinga „Arduino“, „Adafruit“ekranui ir šviesos diodams maitinti. Jį maitina 9 V baterija. Apskritai, sąveikaujant su elektra, sunku būti pernelyg saugiam.

Nepaisant to, yra keletas naudingų elektros saugos patarimų:

• Laikykite rankas sausas ir įsitikinkite, kad jų oda nepažeista.
• Jei per jus turi tekėti srovė, pabandykite įėjimo ir išėjimo taškus laikyti toje pačioje galūnėje.
• Pateikite įžeminimo priemones, grandinės pertraukiklius ir gedimų pertraukiklius visoms grandinėms. Tai padeda išvengti grandinių perkrovos ar srovės nutekėjimo, jei kažkas negerai su elektros prietaisu ar keliu.
• Nenaudokite elektros prietaisų perkūnijos metu ar kitais atvejais, kai elektros energijos šuolių dažnis yra didesnis nei įprastai.
• Nepanardinkite elektros prietaisų ir nebandykite jų naudoti vandenyje.
• Keiskite grandines tik tada, kai maitinimas yra atjungtas.

Lituoklis yra elektrinis prietaisas. Čia taikomos visos elektros prietaisų saugos priemonės. Tačiau lygintuvo galas taip pat labai įkaista. Kad nesudegtumėte, venkite sąlyčio su lygintuvo galu. Laikykite lygintuvą ir lydmetalį taip, kad jei vienas iš daiktų slystų iš jūsų rankos, rankos nesiliestų su lygintuvo galu.

Elektriniams įrankiams taip pat reikia elektros energijos. Čia laikykitės aukščiau pateiktų elektros saugos priemonių. Be to, žinokite, kad elektriniuose įrankiuose yra daug judančių dalių. Naudodami įrankius, laikykite savo kūną ir viską, kas jums rūpi, nuo šių dalių. Atminkite, kad įrankis nežino, ką pjauna ar apdirba. Jūs, kaip operatorius, esate atsakingi už saugų elektrinių įrankių naudojimą. Dirbdami su elektriniais įrankiais, laikykite apsaugines priemones ir skydus.

Patarimai ir patarimai

Toliau pateikta informacija gali būti naudinga šioje instrukcijoje. Ne kiekviena užuomina ar patarimas tinka kiekvienam žingsniui, tačiau sveikas protas turėtų būti nurodymas, kokie patarimai ir patarimai taikomi kiekvienu atveju.

• Laidų metu vielos spalva nesvarbi. Tačiau gali būti naudinga nustatyti spalvų schemą ir ją suderinti viso projekto metu. Pavyzdžiui, gali būti naudinga naudoti raudoną laidą teigiamai tiekiamai įtampai grandinėje.
• Bioelektrodai turi būti dedami ant švariai nusiskutusios kūno dalies. Plaukai sukelia perteklinį triukšmą ir judesio artefaktą surinktuose signaluose.
• Prie bioelektrodų pritvirtintiems laidams reikia neleisti judėti daugiau nei būtina, kad būtų išvengta judesio artefakto. Suspaudimo kojinė ar juosta puikiai tinka šiems laidams pritvirtinti.
• Tinkamai lituokite. Įsitikinkite, kad kiekvienos lydmetalinės jungties pakanka, ir patikrinkite šias jungtis, jei atrodo, kad grandinė baigta, bet neveikia tinkamai.
• Planuojant, plokštumos medžiagos gabalus, ne mažiau kaip šešių colių ilgio. Planuojant mažesnius nei šio ilgio gabalus, gali atsirasti šliaužimas arba per didelis ruošinių atatranka.
• Panašiai nestovėkite tiesiai prieš obliavimo staklę. Verčiau stovėkite šalia jo, kai ruošiniai įvedami į obliavimo staklę ir gaunami iš jos.
• Naudodami pjūklus, įsitikinkite, kad ruošiniai lieka prieš atitinkamus apsaugus ar tvoras. Tai padeda užtikrinti saugų, tikslų pjovimą.
• Tvirtindami varžtais ar vinimis, padarykite bandomąsias skyles. Bandomasis antgalis turi būti mažesnio skersmens nei numatytas tvirtinimo elementas, bet ne mažesnis kaip pusė tvirtinimo detalės skersmens. Tai padeda išvengti tvirtinamos medienos skilimo ir skilimo, nes sumažėja per didelis įtempimas dėl tvirtinimo elemento.
• Jei gręžiate bandomąsias skylutes nagams, stenkitės, kad bandomoji skylė būtų aštuntąja dalimi seklesnė nei numatytas nagų ilgis. Tai padeda nagui į kažką nugrimzti ir suteikia daug trinties, kad padėtų laikyti nagą vietoje, kai jis nuskęsta.
• Kalant, plaktuko galvutės viduriu važiuokite tiesiai ant nago galvos. Imkitės saikingų svyravimų, o ne vien konservatyvių svyravimų, nes konservatyvūs svyravimai paprastai nesuteikia pakankamai energijos nagui nuvalyti, o tik tiekia pakankamai energijos, kad nagas susisuktų ir sulenktų nepageidaujamais būdais.
• Naudokite plaktuko leteną, kad pašalintumėte nagus, kurie nesiveržia taip, kaip numatyta.
• . Neplaukite rankų nuo pjūklo ašmenų pjovimo linijos. Jei kažkas negerai, nenorite, kad ranka būtų nukirsta.
• Norėdami sutaupyti laiko, išmatuokite du kartus ir supjaustykite vieną kartą. Jei to nepadarysite, kai kuriuos gabalus turėsite padaryti daugiau nei vieną kartą.
• Ant storio obliavimo ir pjūklų naudokite aštrius ašmenis. Pjūkluose ašmenys su didesniu dantų skaičiumi yra tinkami sklandžiam pjovimui beveik baigiant. Vykdydami šį projektą, „Dewalt“dvigubo nuožulnumo pjūklo pjūklelyje naudojome 96 dantų 12 colių pjovimo ašmenis ir juostinį pjūklą - ašmenis, kurių linijinis colis buvo bent 6 dantys.
• Parduotuvės variklį laikykite rekomenduojamame stalo pjūklo konfigūracijos greičio diapazone. Įsitikinkite, kad stalas yra sureguliuotas tinkamo aukščio, kad nebūtų daugiau peilio, nei būtina kiekvienam pjūviui atlikti.

1 žingsnis: pradėkime

Pirmiausia sukurkite grandinės komponentą. Pradėkite prijungdami maitinimą ir įžeminkite prie „perma-protoboard“.

2 veiksmas: pridėkite biosensorius

Prijunkite biosensorius prie „perma-protoboard“ir pažymėkite, kuris jutiklis yra. Kaip akselerometrą mes panaudojome diagramoje kairėje esantį signalą.

3 žingsnis: įtraukite šviesos diodus

Tada pridėkite šviesos diodus. Atminkite, kad šviesos diodo kryptis yra svarbi.

4 veiksmas: ekrano pridėjimas

Pridėkite skaitmeninį ekraną. Naudokite šioje svetainėje pateiktus laidus:

5 žingsnis: kodavimo laikas

Kadangi grandinė baigta, įkelkite į ją kodą. Pridedamas kodas yra kodas, kurį naudojome užbaigdami šį projektą. Paveikslėlis yra pavyzdys, kaip kodas turėtų atrodyti tinkamai atidarius. Čia galima visiškai pradėti trikčių šalinimą. Jei viskas veikia tinkamai, pirmiausia nuskaitomi akcelerometro signalai. Jei signalas yra žemiau slenksčio, raudonas šviesos diodas įsijungia, žalias šviesos diodas lieka neužsidegęs, o ekrane rodomas užrašas „Kelkis!“. Tuo tarpu, jei pagreičio matuoklio signalas viršija slenkstį, raudonas šviesos diodas išjungiamas, žalias šviesos diodas įjungiamas ir ekrane rodomas užrašas „Come on!“. Be to, nuskaitomas EMG signalas. Jei EMG signalas viršija nustatytą slenkstį, skaitmeniniame ekrane rodomas užrašas "Puiku!" Tačiau, jei EMG signalas yra žemiau slenksčio, ekrane rodomas užrašas „Get go!“. Tai kartojasi laikui bėgant, o šviesos diodų ir ekrano būsena keičiasi, kai to reikalauja pagreičio matuoklio ir EMG įėjimai. Akselerometrui ir EMG nustatytos slenksčiai turėtų būti nustatyti remiantis kalibravimu su konkrečiu objektu poilsiui. ir mankštintis.

Norėdami pasiekti šį kodą „GitHub“, spustelėkite ČIA!

6 žingsnis: planavimas

Pradėkite gaminti dėžutes, kuriose būtų grandinė ir baterija.

Atminkite, kad visų toliau pateiktų brėžinių matmenys nurodyti coliais, nebent pažymėta kitaip.

Pradėkite nuo tinkamo storio obliavimo projektui reikalingos medienos storio obliavimo staklėmis. Maždaug trijų su puse stalo kojų reikia obliuoti iki 1/2 "storio. Pusę lentos pėdos reikia obliuoti iki 3/8" storio. Dar pusė lentos pėdos turi būti obliuota 1/4 colio storio. Paskutinė pusė lentos pėdos turi būti tokia, kad akumuliatoriaus dėžės korpusą sudarantis U kanalas būtų pagamintas taip, kaip aprašyta vėliau.

7 žingsnis: pirminės dėžutės apačia

Padarykite pirminės dėžutės apačią iki nurodytų matmenų ir pritvirtinkite prie jos plokštę ir „Arduino“. Spustelėkite paveikslėlį, kad pamatytumėte šiuos matmenis.

8 veiksmas: pirminės dėžutės pabaiga

Padarykite pirminės dėžutės galus pagal nurodytus matmenis ir pritvirtinkite juos prie pirminės dėžutės apačios.

9 veiksmas: pirminės dėžės pusės- jutiklio pusė

Tęskite pirminės dėžės jutiklio pusę iki nurodytų matmenų ir pritvirtinkite ją prie likusios dėžutės apdailos vinimis.

10 veiksmas: pirminės dėžutės pusės- ekrano pusė

Nustatykite pirminės dėžutės ekrano pusę iki nurodytų matmenų ir pritvirtinkite ją prie likusio dėžutės.

11 veiksmas: patikrinkite, ką turite

Šiuo metu patikrinkite, ar bendra pirminės dėžutės forma yra tokia, kaip parodyta čia, net jei kai kurie matmenys turi skirtis dėl to, kad pasirinkote aparatinę ar techninę įrangą.

12 veiksmas: pirminės dėžutės viršuje

Padarykite pagrindinės dėžutės viršų, kaip parodyta. Spustelėkite rodomą vaizdą, kad jį išplėstumėte iki viso dydžio ir pamatytumėte susijusius matmenis.

13 žingsnis: viskas priklauso nuo to

Pritvirtinkite pirminės dėžutės viršutinę dalį prie likusios pirminės dėžutės, naudodami vyrį gale su šviesos diodais. Prieš pritvirtindami vieną iš mažų vyrių, įsitikinkite, kad dėžutės viršuje yra kvadratas su likusia dėžute.

14 žingsnis: užfiksuokite

Priekiniame dėžutės gale, priešais vyrį, uždėkite nedidelį fiksatorių. Tai neleidžia pagrindinei dėžutei atsidaryti, nebent prireikus.

15 žingsnis: užsisegti

Kad šis prietaisas būtų nešiojamas, sulenkite ploną lakštinio plieno gabalą išilgai vieno jo matmenų, kad tarp jo ir pirminės dėžutės apačios tilptų diržas. Po lenkimo pritvirtinkite jį prie pirminės dėžutės apačios mediniais varžtais.

16 žingsnis: akumuliatoriaus dėžės pagrindas

Dabar atėjo laikas sukurti akumuliatoriaus dėžę. Padarykite šio dėžutės pagrindą pagal nurodytus matmenis.

17 žingsnis: akumuliatoriaus dėžės galai

Gamindami akumuliatoriaus dėžės galus, naudojome 3/8 medžiagą. Naudokite nurodytus matmenis, kad padarytumėte galus ir pritvirtintumėte prie akumuliatoriaus dėžės pagrindo.

18 veiksmas: akumuliatoriaus dėžės viršuje

Akumuliatoriaus dėžutės viršutinę dalį pagaminome iškirpdami 1/4 colio ilgio medžiagą, naudodami pjūklo pjūklą ir tinkamo pločio, naudodami juostinį pjūklą. Norėdami pamatyti matmenis, spustelėkite paveikslėlį, kad jį išplėstumėte.

19 žingsnis: uždėkite dangtelį ant akumuliatoriaus dėžės

Taikydami tą pačią procedūrą, kaip ir uždėdami dangtelį ant pirminės dėžės, pritvirtinkite akumuliatoriaus dėžės dangtelį prie akumuliatoriaus dėžės korpuso.

20 veiksmas: patikrinkite akumuliatoriaus dėžutę

Šiuo metu peržiūrėkite akumuliatoriaus dėžutę, kad įsitikintumėte, jog ji atrodo šiek tiek taip, kaip parodyta čia. Jei ne, dabar būtų puikus laikas dar kartą peržiūrėti kai kuriuos ankstesnius veiksmus!

21 veiksmas: pritvirtinkite akumuliatoriaus dėžutę prie pirminės dėžės

Įdėkite akumuliatoriaus dėžutę ant pagrindinės dėžės. Norėdami pritvirtinti akumuliatoriaus dėžutę prie pagrindinės dėžės, naudokite medinius varžtus arba apdailos vinis.

22 žingsnis: Kitos idėjos

Jei atlikote šiuos veiksmus, tai padarėte! Įdiegę aparatinę ir programinę įrangą, galėjome naudoti įrenginį. Dabartine forma prietaisas yra ribotas, tačiau vis tiek yra įdomus įvairių dizaino aspektų derinys. Išėjimai daro viską, ką norėjome, gavę signalus iš biosensoriaus įėjimų. Iš viso prietaisas sveria kelis kilogramus.

Ateityje būtų įdomu, kad prietaisas svertų mažiau ir užimtų mažiau vietos. Jei tai būtų įmanoma, prietaisas taptų naudingesnis ir jį būtų lengviau dėvėti treniruotės metu. Kad tai būtų pasiekta, rekomenduojame eksperimentuoti naudojant „Arduino micro“ir 3-D spausdinant dėžutes. Norint sutaupyti vietos, būtų gerai eksperimentuoti naudojant įkraunamą bateriją, kuri užima mažiau vietos nei paprasta 9 V baterija. Akumuliatoriaus dėžės dydis gali būti atitinkamai sumažintas.