Trykkfølende sokkelutstyr: 18 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Når det gjelder valg av tilpasset ortose, er det ikke mange pålitelige testalternativer der ute som kan hjelpe deg med å bestemme hvilken type innsats som er best for dine føtter. Og alternativene som finnes, tester nesten alltid spesifikt ubalansen i kreftene i føttene mens du står stille. I virkeligheten trenger du innleggssålene dine for å gi komfort og stabilitet også under gangforhold, ikke bare mens den står stille. Nysgjerrig på hvordan vi kunne begynne å løse dette problemet, bestemte vi oss for å designe et enkelt, rimelig trykkfølerstrømpefeste som forhåpentligvis kan bli brukt til å diagnostisere eventuelle ubalanser i føttene til en pasient mens du går. Denne diagnosen kan deretter potensielt brukes, sammen med eksisterende medisinsk dokumentasjon, for å lage tilpassede innleggssåler for pasienten (eller anbefale eksisterende).

Vår nåværende design (den du kan lage i denne instruerbare) har tre sensorer som festes til bunnen av en sokk, og resulterer i at neopiksler (små lys) lyser opp når de trykkes ned. Alle elektroniske komponenter er plassert i et ankelbånd, og lar trykkdata sendes til datamaskinen din via bluetooth og deretter plottes i sanntid. Vi håper å oppdatere dette designet i fremtiden, men her er nå hvordan vi bygger vår nåværende prototype!

(Sjekk videoen ovenfor for å se hva den vil gjøre når du er ferdig.)

Forberedelse

For å lykkes med å lage denne enheten, er det noen få ting du må vite. Koden som ble brukt for prosjektet er inkludert, men en grunnleggende kunnskap om logikken som er involvert kan være nyttig hvis du støter på problemer. Hvis du har et problem, er det også fora tilgjengelig på internett hvor du kan legge ut problemet eller se etter et problem som ligner på problemet ditt som allerede er løst. Grunnleggende kunnskap om elektriske ledninger, selv om det ikke er for komplisert, kan få prosjektet til å gå litt raskere sammen. Til slutt må du lodde noen festemidler på Flora. Puss på det grunnleggende før du begynner!

Sikkerhet

Før du begynner med prosjektet, er det noen få sikkerhetshensyn som må løses. Det ferdige produktet i seg selv vil ikke skade deg, men elektrisk sikkerhet er ikke alltid allmennkunnskap. For å unngå å kortere utstyret ditt, må du kontrollere at bakken er koblet til enheten før du legger til strøm. Sørg også for at ingen av ledende tråder krysser andre ledende tråder. Dette kan kortslutte kretsen og starte en brann. Forsiktighet bør også utvises ved lodding av festene på Flora. Loddeverktøy er utrolig varme og vil forårsake ekstremt smertefulle brannskader hvis du ved et uhell berører spissen. Sørg for at du vet hva du gjør, slik at du ikke brenner deg eller skader kretsen.

Hint og Tips

• Kontroller at kretsen fungerer før du syr eller konstruerer!
• Hvis du ikke ser ut til å få noe data fra en trykksensor, må du kontrollere at den tilhørende pinnen på Flora er funksjonell (en av pinnene våre var ødelagt og vi måtte få en ny Flora).
• Planlegg hvordan du skal montere alle komponentene på ankelbåndet for å unngå å krysse ledende tråder når som helst.
• La deg selv få ekstra plass når du planlegger å sy den ledende tråden på båndet. Å ha trådene for nær hverandre utgjør en risiko for at de ved et uhell berøres.
• For å spare tid, planlegg trådplasseringen før du syr den sammen. Hvis du prøver å sy den uten å ha en klar idé om hvor alt skal gå, vil du bli frustrert og ende opp med å gjøre mye av det uansett.
• Hvis du har problemer med å koble til Bluetooth -modulen, må du koble fra modulen, glemme enheten i Bluetooth -innstillingene på datamaskinen og deretter koble den til igjen.
• For å spare tid, se noen videoopplæringer på YouTube om hvordan du syr elektronikk på klær

Trinn 1: Samle materialer og verktøy

Når du lager trykkfølende sokkelutstyr, er det noen få ting du trenger hvis du vil at den skal fungere. Noen av tingene på listen nedenfor er påkrevde, og noen av dem er lette for enkelhet.

1. A Flora (finner du her for $ 15)
2. Bluetooth -modul. Vi brukte Arduino (HC06 BT), men du kan også bruke en Flora BLE bærbar modul.
3. Et trykkfølsomt ledende materiale som Velostat (tilgjengelig her fra Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, minst tre. (En 4-pakning er tilgjengelig fra Adafruit for omtrent $ 8 her.)
5. Ledende tråd
6. Stikkledninger (som ser ut som disse med minst en kvinneside). Du trenger 4.
7. Alligatorklipp festet til ledninger (valgfritt, men ekstremt nyttig)
8. En synål
9. Et lite batteri, 3,7V, bør være tilstrekkelig (tilgjengelig her fra Adafruit for omtrent $ 8). Kontroller at batteriet har riktig kontakt for Flora.
10. Borrelås, minst 2 "x 4", pluss borrelås prikker.
11. Små (5 mm) sy på trykknapper. Du trenger minst 18.
12. Loddetinn og loddejern
13. En gammel t-skjorte
14. Smeltbart grensesnitt, det kan kjøpes fra de fleste håndverks- eller sybutikker. Les noen tips og triks her.
15. En gammel t-skjorte
16. Saks, tape og tålmodighet.

Trinn 2: Lag trykksensorer

1. Klipp ut 3 stykker fra det ledende stoffet. Den ene skal være liten nok til å passe under den gjennomsnittlige personens hæl, og de to andre skal være omtrent 1 tommer x 1 tommer firkanter (men form spiller egentlig ingen rolle).
2. Klipp seks 18-tommers stykker ledende tråd.
3. Tape ett stykke tråd til hver side av alle tre ferdigklippte stoffbitene. Tråden skal teipes ned i en 'J' -form som vist på bildet ovenfor, og skal trekke av stoffet på motsatte sider som vist (holde omtrent en halv tomme mellom mellom trådene).

Trinn 3: Koble trykksensorene til Flora

1. Ved hjelp av krokodilleklips festes for hver trykksensor en ledende trådhale til en jordet pinne på Flora og den andre til en av pinnene 6, 9 eller 10 (tilkoblinger vist på bildet ovenfor til venstre). Koden du vil bruke, betegner sensoren på pinne 9 som den som vil være plassert på hælen, sensoren på pinne 6 som den som vil være plassert på fotballen, og sensoren på pinne 10 som den som vil være plassert under den ytre delen av foten (under der knoken på din minste tå er plassert). Hvis du har formet sensorene dine spesielt for å bli brukt på et av disse stedene, må du kontrollere at de er festet til riktig pin.
2. Sett sensorene slik at de ligger flatt på bordet og ingen av trådene krysses eller berøres.

(Merk: Hvis du trenger å montere flere krokodilleklipp på en pinne av Flora, stikker du enden av en liten ledning mellom den eksisterende tilkoblingen og fester deretter klippet til den utstående enden som vist ovenfor på bildet til høyre.)

Trinn 4: Koble NeoPixels til Flora

1. Koble hver NeoPixel til GND. De kan alle kobles til samme bakken.
2. Koble NeoPixels i serie, med den første koblet til pin 12 på Flora.
3. Vær oppmerksom på hvilken vei pilene peker. Pilen som peker mot midten er det innkommende signalet og pilen som peker vekk fra midten er det utgående signalet.
4. Koble hver NeoPixel til VBATT.

Koblingsskjemaet er vist på bildet ovenfor som en referanse.

Trinn 5: Koble Bluetooth til Flora

1. Koble GND -pinnen på Bluetooth -modulen til en GND -pinne på Flora.
2. Koble VCC -pinnen på Bluetooth -modulen til en 3.3V -pinne på Flora.
3. Koble TXD på Bluetooth -modulen til RX #0 på Flora.
4. Koble RXD på Bluetooth -modulen til TX #1 på Flora.

Hvis Bluetooth -modulen er koblet feil, kan det føre til steking av kretsen eller feilkommunikasjon mellom modulen og datamaskinen.

Trinn 6: Konstruer kretsen

Ved å bruke kretsdiagrammet ovenfor, sett sammen alle komponentene (IKKE prøv å bruke ledende gjenger ennå. Bare bruk alligatorklemmer og isolerte ledninger eller andre midlertidige ledninger etter eget valg)

Trinn 7: Last ned koden og koble floraen til datamaskinen

1. Last ned koden ved hjelp av lenken nedenfor og åpne den i Arduino IDE.
2. Hvis du ikke har Adafruit NeoPixel Library installert, kan du laste det ned fra GitHub. Installer dette biblioteket, og sørg for å inkludere det i mappen Arduino Libraries.
3. Hvis du ikke har Arduino Filters Library installert, kan du laste det ned her fra GitHub. Installer det og sørg for å inkludere det i Arduino Libraries -mappen.
4. Koble Flora til datamaskinen med en mikro -USB til USB -kabel (bildet ovenfor).
5. Klikk på "Tools"> "Board"> "Adafruit Playground" for å fortelle programvaren hvilken maskinvare du bruker.
6. Klikk på "Verktøy"> "Port", og velg deretter COM -porten som Flora er koblet til på datamaskinen i rullegardinmenyen.

Her er koden du trenger!

MERK: Du må kanskje justere terskelverdiene i koden for å bestemme når en NeoPixel skal slås på/av. Juster hver for hver sensor.

Trinn 8: Last opp kode til Flora

1. Klikk på "Last opp" -pilen øverst til venstre i IDE (sirklet inn på bildet ovenfor).
2. Fordi koden er lastet opp, kan du nå koble Flora fra datamaskinen din. Kommunikasjon mellom Flora og datamaskinen din fra nå av vil skje via Bluetooth -tilkobling.

Trinn 9: Koble Bluetooth -modulen til datamaskinen

1. Lyset på Bluetooth -modulen bør blinke på dette tidspunktet.
2. Åpne Bluetooth -preferanser på datamaskinen.
3. Koble til modulen ved å klikke på alternativet 'HC-06'.
4. Når den er tilkoblet, skal lyset på HC-06 slutte å blinke og forbli konstant, som vist på bildet ovenfor.

Trinn 10: Test funksjonalitet

1. På dette tidspunktet skal Bluetooth -modulen overføre data fra trykksensorene du opprettet til datamaskinen din.
2. Den nedlastede koden tar disse dataene og tegner dem som tre separate linjer (en for hver sensor).
3. I IDE klikker du på "Verktøy"> "Seriell plotter."
4. Du bør se de tre nevnte linjene, alle sannsynligvis med forskjellige startverdier.
5. Trykk ned hver trykksensor en om gangen for å sikre at du ser et svar i den respektive plottede linjen (trykk bør resultere i en dukkert i kurven).
6. Hvis du ikke ser noen data plottet, må du kontrollere at baudhastigheten på plottet er satt til 9600.
7. Ikke gå videre til neste trinn før du er sikker på at data blir samlet inn og tomtene reagerer på press på trykksensorene

Trinn 11: Dekk til sensorene

1. Klipp ut biter av tynt, ikke-ledende stoff (vi brukte en gammel t-skjorte) i samme former som trykksensorene dine (bare litt større). Klipp ut 2 stoffstykker for hver sensor.
2. Smør hver sensor mellom de angitte 2 stoffdelene, og sy deretter rundt hver sensor (pass på at den ikke punkteres).
3. Når syingen er fullført, kutter du ut 3 borrelåsstykker (grov side) av samme form og størrelse som sensorene dine.
4. Fest borrelåsen til de tilsvarende nylig dekkede sensorene (bare på den ene siden av hver).
5. Hvis borrelåsen ikke fester seg godt til stoffet ditt, kan du også sy den på. Men igjen, vær forsiktig så du ikke punkterer sensorene. Borrelås vil tjene som metode for å feste sensorene til en sokk.

Trinn 12: Planlegg tråden din

Nå som du har samlet et grovt utkast til prototypen og har bekreftet at den faktisk fungerer, kan du prøve å sy den sammen til et sluttprodukt. Husk, ikke kryss den ledende tråden og planlegg sømmen før du syr. Det er uendelige muligheter for hvor du skal plassere Flora, Bluetooth og NeoPixels. Bildet ovenfor er en mulighet som vi fant fungerte. De tre NeoPixels er seriekoblet, og hver er koblet til strøm og jord. I tillegg krysser ingen ledninger! gjør dette til et utmerket oppsett.

Trinn 13: Montering av en prototype: sying del 1

Sensorene er dekket, koden fungerer, og du har planlagt tråden din. Nå er det på tide å sette sammen et sluttprodukt. Vi sydde alt på et ankelbånd (laget av en gammel t-skjorte) som kan vikles rundt og festes med borrelås. Du kan prøve den samme ideen, men vi oppfordrer til å leke med den og finne et oppsett som fungerer for deg! Følg trinnene nedenfor, og pass på tilkoblingene dine!

1. Stryk grensesnittet på en stripe av t-skjorten, vær forsiktig med hvilken side som vender ned. Stripen skal være lang nok til å vikle rundt en ankel og bred nok til å sy på Flora, Bluetooth og NeoPixels.
2. Bestem hvor du vil plassere Flora, Bluetooth -modulen og NeoPixels.
3. Sy kvinnesiden av snapsene på t-skjorten der du vil plassere Flora. Ingen av snapene skal berøre hverandre.
4. Sørg for å sjekke plasseringene for hver snap mens du syr for å sikre at de stemmer overens med riktig pin på Flora. (Sett over på bildet.)

Husk å fortsette å referere til trådplanen din gjennom disse stadiene, slik at du ikke krysser ledninger eller glemmer å koble til noe.

Trinn 14: Montering av en prototype: sying del 2

Nå som du har rammen nede, la oss gå videre til sykomponenter:

1. Lim NeoPixels der du vil at de skal være. Dette er ikke strengt nødvendig, men det er nyttig å holde dem på plass mens du syr dem ned.
2. Sy NeoPixels på t-skjorten.
3. Sy Bluetooth på t-skjorten. Vi lagde en liten lomme, som vist på bildet ovenfor, men øv ditt kreative sinn for å bestemme den beste måten å holde den nede.
4. Sy ledninger for å sy forbindelsene mellom festene til Flora, Bluetooth og NeoPixels.
5. Ikke kryss trådene! Hvis kryssende tråder er uunngåelig, legg en slags isolasjon mellom trådene, som en del av t-skjorten.

Trinn 15: Montering av en prototype: sying del 3

Når NeoPixels er sydd, går du videre til å koble trykksensorene til kretsene:

1. Sy en linje på seks snaps omtrent en tomme under NeoPixels.
2. Trådledende ledninger mellom Flora og den nye linjen med snaps. Disse vil fungere som tilkoblingspunkter for trykksensorene. (Det skal være tre koblet til GND og tre koblet til analoge signalpinner 6, 9 og 10.)
3. Vi tok ledningene fra hver trykksensor opp på baksiden av ankelen og trådet dem gjennom en del av t-skjorten for å unngå at de berørte hverandre.
4. Fest hannsiden av de seks snapsene på enden av den ledende tråden fra trykksensorene.
5. Disse snappene skal festes på linjen du nettopp sydde ned.

Se tilbake til trådplanen din under disse trinnene for å sikre at du ikke krysser ledninger og at du kobler til de riktige snapsene.

Trinn 16: Montering av en prototype: lodding

Nå går vi over til lodding. Husk å gå gjennom sikkerheten din, fordi loddejern kan være veldig smertefullt ved berøring.

1. Lodd den mannlige siden av snapsene på Flora. (Sett på bildet ovenfor til venstre.)
2. Etter at hver snap har blitt loddet, må du dobbeltsjekke posisjonen til den med de sydd snapsene. Det er raskere å justere ett snap med loddetinn enn det er å sy alle snapene på nytt fordi de ikke er stilt ordentlig opp.
3. Når snapsene er loddet til Flora, kan du feste den grove monteringen av deler for å se hvordan den passer, sett på bildet til høyre.

Trinn 17: Montering av en prototype: Finish Up

1. Vi dekket baksiden av stripen (hvor all tråden og knutene er eksponert) med en annen porsjon t-skjorte. Det ville være synd hvis en ledning festet seg og revet!
2. Lag en liten lomme til batteriet hvis du ønsker det.
3. Vi laget en klaff for å dekke alle komponentene, men dette er helt opp til deg!
4. Legg borrelås prikker til stripen med t-skjorte. Dette vil tjene som en justerbar størrelse for å holde båndet rundt ankelen.
5. En du er ferdig med, prøv den for størrelse og se om den fungerer!

Trinn 18: Ytterligere ideer

I nær fremtid håper vi å legge til ytterligere behandling for å oppnå et tydeligere signal og tilbakemelding for å informere brukerne om ubalanser mellom trykksensoravlesninger. Disse ubalansene kan forhåpentligvis deretter brukes til å komme med forslag til en innersåle for brukeren (igjen, å ha et mer presist og komplett sensorgitter ville gjøre dette lettere).

I fremtiden kan dette prosjektet utvides til å omfatte et mer presist utvalg av trykksensorer. Hvis det for eksempel ble brukt et trykkfølende rutenett av noe slag, kan det skape en mye mer detaljert samling av data. Disse dataene kan deretter brukes til å lage et gjengitt bilde av en fot i sanntid med områder med høyere og lavere trykk angitt med en rekke farger. Dette ville gjøre sensorfestet mye mer nyttig i kliniske omgivelser, fordi en lege visuelt kunne gjenkjenne abnormiteter i kraftfordeling over noens fot mens de går. Han eller hun kunne deretter se på de numeriske dataene og, basert på funnene, anbefale behandling for tilstanden (dvs. hvilken type innersåle som skal kjøpes for å forbedre komforten). Slik funksjonalitet er langt unna for dette prosjektet, men vi tror at denne instruksjonsmuligheten definitivt har mye potensial!

Tusen takk for at du tok deg tid til å lese gjennom opplæringen vår og (kanskje!) Prøve den. Gi oss beskjed hvis du har forslag eller tilbakemeldinger i kommentarfeltet nedenfor.