Fitness Motivator Device: 22 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Vi er ingeniørstudenter som søker å være fysisk i form.

Vi vet hvordan det er å ha tilsynelatende for mye skolearbeid for å komme seg ut og trene. For å ta ut to fugler i en smekk, bestemte vi oss for å bruke et avsluttende prosjekt i en av våre ingeniørklasser for å ta grunnleggende biosensormålinger mens vi trente. Mer spesifikt lar dette prosjektet brukeren ta avlesninger fra et akselerometer (ACC) og elektromyogram (EMG) mens han formidler utgangsinformasjon til to LED -er og en liten digital skjerm.

Hvis du liker kretser, Arduino, trebearbeiding, koding, biomedisinsk prosjektering eller lodding, kan dette prosjektet være noe for deg!

Se hva du lager

Før du begynner på dette prosjektet, kan du ta et minutt for å se hva du lager i videoen ovenfor.

I hovedsak lar dette prosjektet deg kombinere flere fasetter av det du vet. Hvis du tilfeldigvis er ny innen biomedisinsk ingeniørfag (BME) eller biosensorer, er det ikke noe problem. Det er to primære sensorer som brukes i dette prosjektet. Disse sensorene er et akselerometer og et elektromyogram (EMG). Som navnet antyder, er et akselerometer ganske enkelt en sensor som måler akselerasjon. Mindre intuitivt måler et elektromyogram elektrisk aktivitet i muskelen som tilhørende elektroder er festet til. I dette prosjektet ble tre overflategelbioelektroder vant til fra en elektrisk ledning som målte signaler som kom fra kalven til det vedlagte motivet.

Materialer og verktøy

Materialer

For å konstruere dette prosjektet trenger du følgende:

• et Arduino Uno -brett (som kan kjøpes på
• en 9V batteristrømforsyning (som kan kjøpes på
• et Bitalino -plugg -sett (som kan kjøpes på www.bitalino.com)
• et Adafruit 1,8 "TFT display breakout og skjerm i tillegg til en halv størrelse perma-protoboard (som kan kjøpes på www.adafruit.com)
• diverse hoppetråder, lysdioder, 220 Ohm motstander, loddetinn og flux (kan kjøpes på www.radioshack.com)
• 1/2 "treskruer, 5/8" etterbehandlingsspiker, et 4 "x4" stykke 28 gauge stålplate, to små hengsler og en enkel låsemekanisme (kan kjøpes på www.lowes.com)

• fem brettfot av tre

  Merk: Hardved kan kjøpes på www.lowes.com, men vi anbefaler å finne en lokal sagmann og bruke tre fra den personen. Dimensjonene til tre som brukes i dette prosjektet er ikke utrolig vanlige, så oddsen for å finne tre som er ferdig kappet til de nødvendige tykkelsesdimensjonene er ganske slank

  Verktøy

• et loddejern (som kan kjøpes fra www.radioshack.com)

• mange trebearbeidingsverktøy, som er inkludert på bildene ovenfor og som er oppført her

  • en gjærsag (som kan kjøpes fra www.lowes.com)
  • en butikksmed eller tilsvarende bordsag (som kan kjøpes på www.shopsmith.com)
  • en tykkelse høvel (som kan kjøpes på www.sears.com)
  • en hammer, borekroner, et målebånd og en blyant (kan kjøpes på www.lowes.com)
  • batteridrevet boremaskin og batteri (kan kjøpes på www.sears.com)
  • en båndsag (kan kjøpes fra www.grizzly.com)

Valgfrie verktøy

• et avloddejern (kan kjøpes fra www.radioshack.com)
• en skjøterhøvel (kan kjøpes fra www.sears.com)

Forberedelse

Selv om dette ikke er den mest utfordrende instruerbare å gjennomføre, er det heller ikke det enkleste. Forutgående kunnskap innen koding, ledningskretser, lodding og trebearbeiding er nødvendig. I tillegg vil tidligere arbeid med Arduino eller Adafruit være nyttig.

Et enkelt programmeringskurs eller praktisk erfaring i emnet bør være tilstrekkelig for omfanget av dette instruerbare.

Lodde- og ledningskretser lærer du best om ved å utføre disse handlingene. Selv om et teoretisk kretsløp kan være nyttig i teknisk forståelse av kretser, er det lite nyttig med mindre du har bygget noen kretser i det! Mens du kobler til, prøv å gjøre ledningene så enkle som mulig. Unngå å krysse ledninger eller bruke lengre ledninger enn nødvendig, når det er mulig. Dette vil hjelpe deg med å feilsøke kretsen når den ser ut til å være fullført og ikke fungerer som den skal. Når du lodder, må du sørge for at du bruker nok fluss til å holde loddetinn flyter dit du vil. Bruk av for lite strøm vil ganske enkelt gjøre loddeprosessen mer frustrerende enn den trenger å være. Ikke bruk for mye loddetinn. Når det gjelder lodding, hjelper det vanligvis ikke å gjøre den loddede forbindelsen bedre å legge til for mye loddemateriale. For mye loddetinn kan heller få forbindelsen din til å se rimelig ut, selv om den ble gjort feil.

Trebearbeiding er en praktisk handel. Det krever definitivt litt øvelse. Bakgrunn i materialegenskapene til tre hjelper, for eksempel det som tilbys i Wood av Eric Meier, spesielt hvis du skal gjøre flere trebearbeidingsprosjekter i fremtiden. Dette er imidlertid ikke nødvendig. Etter å ha sett en håndverker arbeide tre eller gjort litt trebearbeiding selv burde være god bakgrunn for dette prosjektet. Å kjenne deg rundt i en trebutikk er også viktig. Å forstå hvilke verktøy som utfører gitte funksjoner, vil hjelpe deg med å få prosjektet gjort raskere og tryggere enn det du ellers kunne gjort.

Nyttige nettsteder

• www.github.com; dette nettstedet hjelper til med å manipulere kode
• www.adafruit.com; dette nettstedet forteller deg hvordan du kobler TFT -skjermen
• www.fritzing.com; dette nettstedet hjelper deg med å tegne og konseptualisere kretser

Sikkerhet

Før vi fortsetter, må vi snakke om sikkerhet. Sikkerhet må først og fremst forbli i å gjøre instrukser eller nesten alt annet i livet, for hvis noen blir skadet, er det ikke morsomt for noen.

Selv om denne instruksen inneholder biosensorer, er verken delene eller den monterte enheten en medisinsk enhet. De bør ikke brukes til medisinske formål eller håndteres som sådan.

Dette instruerbare innebærer bruk av elektrisitet, loddejern og elektroverktøy. Med uaktsomhet eller mangel på forståelse kan disse tingene bli farlige.

Strøm er nødvendig for å drive Arduino, Adafruit -skjermen og lysdioder. Den leveres av et 9V batteri. Generelt er det vanskelig å være for trygg når man samhandler med elektrisitet.

Likevel følger noen nyttige elektriske sikkerhetstips:

• Hold hendene tørre og sørg for at huden på dem er ubrutt.
• Hvis en strøm må passeres gjennom deg, kan du prøve å holde inngangs- og utgangspunkter på samme ekstremitet.
• Sørg for jording, brytere og feilbrytere for alle kretser. Disse bidrar til å forhindre overbelastning av kretser eller strømlekkasje hvis noe går galt med enheten eller banen til det elektriske.
• Ikke bruk elektriske enheter under tordenvær eller i andre tilfeller der overspenning har høyere forekomst enn normalt.
• Ikke senk elektriske enheter eller prøv å bruke dem i et vandig miljø.
• Endre kretser bare når strømmen er frakoblet.

Et loddejern er en elektrisk enhet. Her gjelder alle sikkerhetstiltak for elektriske enheter. Imidlertid blir spissen av jernet også veldig varm. For å unngå å bli brent, unngå kontakt med spissen av jernet. Hold strykejernet og loddetinnet på en slik måte at hvis et av elementene glir ut av grepet ditt, vil hendene ikke komme i kontakt med strykejernet.

Elektroverktøy krever også strøm. Følg de elektriske sikkerhetstiltakene som er vist ovenfor. I tillegg vet du at elektroverktøy har mange bevegelige deler. Som sådan, hold kroppen din og alt annet du bryr deg om borte fra disse delene når verktøyene er i bruk. Husk at verktøyet ikke vet hva det skjærer eller bearbeider. Som operatør er du ansvarlig for sikker drift av elektroverktøy. Hold sikkerhetsvakter og skjold på plass mens du bruker elektroverktøy.

Hint og Tips

Følgende informasjon kan være nyttig i hele denne instruksen. Ikke hvert hint eller tips gjelder hvert trinn, men sunn fornuft bør være en veiledning for hvilke tips og tips som gjelder i hvert enkelt tilfelle.

• Når du kobler til, spiller ikke trådfarge noen rolle. Imidlertid kan det være nyttig å etablere et fargevalg og være konsekvent med det gjennom hele prosjektet. Det kan for eksempel være nyttig å bruke rød ledning for en positiv spenning i kretsen.
• Bioelektroder må plasseres på en glattbarbert del av kroppen. Hår fører til overdreven støy og bevegelsesartefakter i innsamlede signaler.
• Ledninger festet til bioelektrodene må forhindres i å bevege seg mer enn nødvendig for å unngå bevegelsesartefakter. En kompresjonssokk eller tape fungerer godt for å sikre disse ledningene.
• Lodd på riktig måte. Sørg for at hver loddetilkobling er tilstrekkelig, og sjekk disse tilkoblingene hvis kretsen ser ut til å være fullstendig, men ikke fungerer som den skal.
• Når du høvler, planlegger du materialer som ikke er mindre enn seks centimeter lange. Høvling av brikker mindre enn denne lengden kan forårsake snipe eller overdreven tilbakeslag av arbeidsstykker.
• På samme måte må du ikke stå rett foran høvelen. Stå heller ved siden av det mens arbeidsstykker mates inn og mottas fra høvelen.
• Når du bruker sager, må du sørge for at arbeidsstykkene forblir mot de riktige vernene eller gjerdene. Dette bidrar til å sikre trygg og nøyaktig skjæring.
• Sørg for styrehull når du fester med skruer eller spiker. Pilotkronen bør ha en mindre diameter enn den tiltenkte festeanordningen, men ikke mindre enn halvparten av festens diameter. Dette hjelper til med å unngå at splitt og splintring av treet festes ved å lindre overdreven belastning på grunn av festet.
• Hvis du borer pilothull for spiker, prøv å holde pilothullet en åttendedel tomme mer grunt enn den tiltenkte spikerlengden. Dette bidrar til å gi neglen noe å synke ned i og gir god friksjon for å holde neglen på plass når den senkes.
• Når du hamrer, kjører du rett på spikerhodet med midten av hodet på hammeren. Ta moderate svingninger i motsetning til utelukkende konservative svingninger, ettersom konservative husker generelt ikke gir nok energi til å drive spikeren, men bare leverer nok energi til å få neglen til å kjølle og bøye seg på uønskede måter.
• Bruk kloen på hammeren for å fjerne spiker som ikke kjører etter hensikten.
• . Hold hendene fri for skjærelinjen på sagbladene. Hvis noe går galt, vil du ikke at hånden din skal bli kuttet.
• For å spare tid måler du to ganger og kutter en gang. Hvis du ikke gjør det, må du lage noen stykker mer enn én gang.
• Bruk skarpe kniver på tykkelseshøvlen og sagene. På sagene er kniver med høyere tanntall gode for å gi et jevnt snitt nær finishkvalitet. Ved utførelsen av dette prosjektet brukte vi et 96 -tommers 12 "presisjonsskjærblad på Dewalt dobbel fasingssag og et blad med minst 6 tenner per lineær tomme på båndsagen.
• Hold butikkmotorens motor i det anbefalte hastighetsområdet for bordsagkonfigurasjon. Sørg for at bordet er justert til en passende høyde, og utsett ikke mer av bladet enn nødvendig for å gjøre hvert snitt.

Trinn 1: La oss komme i gang

Bygg kretskomponenten først. Begynn med å koble strøm og jord til perma-protoboardet.

Trinn 2: Legge til biosensorene

Koble biosensorene til perma-protoboardet og merk hvilken sensor som er hvilken. Vi brukte signalet til venstre i diagrammet som akselerometer.

Trinn 3: Inkludert lysdioder

Deretter legger du til lysdiodene. Husk at LED -retningen spiller en rolle.

Trinn 4: Legge til skjermen

Legg til den digitale skjermen. Bruk ledningene som er gitt på dette nettstedet for å hjelpe:

Trinn 5: Kodingstid

Siden kretsen nå er fullført, laster du opp kode til den. Den vedlagte koden er koden vi brukte for å fullføre dette prosjektet. Bildet er et eksempel på hvordan koden skal se ut når den åpnes riktig. Det er her feilsøking kan begynne fullt ut. Hvis ting fungerer som det skal, leses signalene fra akselerometeret først. Hvis signalet er under terskelen, tennes den røde lysdioden, den grønne lysdioden forblir slukket, og displayet viser "Stå opp!". I mellomtiden, hvis akselerometer -signalet er over terskelen, slås den røde lysdioden av, den grønne lysdioden slås på og skjermen viser "Kom igjen!". I tillegg leses deretter et EMG -signal. Hvis EMG -signalet er over en angitt terskel, viser det digitale displayet "Flott jobb!" Men hvis EMG -signalet er under terskelen, leser skjermen "Kom i gang!". Dette gjentas over tid, og tilstanden til lysdiodene og skjermen endres etter hvert som inngangene fra akselerometeret og EMG krever det. Terskelverdiene som er angitt for akselerometeret og EMG bør settes basert på kalibrering med det aktuelle emnet for hånden under hviletilstander og trening.

For å få tilgang til denne koden i GitHub, vennligst klikk HER!

Trinn 6: Høvling

Begynn å lage esker for å inneholde krets og batteri.

Vær oppmerksom på at alle tegningene som vises heretter har dimensjoner angitt i tommer, med mindre annet er markert.

Begynn med å høvle treet som trengs for prosjektet ned til riktig tykkelse med tykkelsesplaneren. Omtrent tre og et halvt brett bør være høvlet til 1/2 "tykkelse. En halv brettfot skal høvles til 3/8" tykkelse. Ytterligere en halv brettfot skal høvles til 1/4 "tykkelse. Den siste halve brettfoten skal være slik at en u-kanal som danner batteriboksens kropp kan lages som beskrevet i et senere trinn.

Trinn 7: Bunnen av primærboksen

Gjør bunnen av hovedboksen til dimensjonene som vises, og fest kretskortet og Arduino til den. Klikk på bildet for å avsløre disse dimensjonene.

Trinn 8: Ender av hovedboksen

Gjør endene på hovedboksen til dimensjonene som vises, og fest dem til bunnen av hovedboksen.

Trinn 9: Sidene på den primære boksen- sensorsiden

Fortsett med å gjøre sensorsiden av hovedboksen til dimensjonene som vises, og fest den til resten av esken med etterbehandlingsspiker.

Trinn 10: Sidene på den primære boksen- skjermsiden

Gjør skjermsiden av hovedboksen til de angitte dimensjonene, og fest den til resten av esken.

Trinn 11: Sjekk hva du har

På dette tidspunktet må du kontrollere at den generelle formen på hovedboksen er som den som vises her, selv om noen av dimensjonene må variere på grunn av ditt valg av maskinvare eller maskinvare.

Trinn 12: Toppen av hovedboksen

Gjør toppen av hovedboksen som vist. Klikk på bildet som vises for å utvide det til full størrelse og se de tilhørende dimensjonene.

Trinn 13: Alt henger på dette

Fest toppen av hovedboksen til resten av hovedboksen ved hjelp av hengslet på slutten med lysdiodene. Pass på at toppen av boksen er firkantet med resten av esken før du fester et av de små hengslene.

Trinn 14: Lås den

Installer en liten lås på forsiden av esken, i enden motsatt hengslet. Dette forhindrer at hovedboksen åpnes bortsett fra når det er nødvendig.

Trinn 15: Spenne opp

For å gjøre denne enheten bærbar, bøy det tynne stykke stålplate langs en av dens dimensjoner, slik at et belte kan passe mellom det og bunnen av hovedboksen. Etter bøying, fest den til bunnen av hovedboksen med treskruer.

Trinn 16: Batteriboksens base

Nå er det på tide å lage batteriboksen. Gjør basen til denne boksen til de viste dimensjonene.

Trinn 17: Ender av batteriboksen

Da vi laget endene på batteriboksen, brukte vi 3/8 materiale. Bruk de angitte dimensjonene til å lage endene og fest dem til bunnen av batteriboksen.

Trinn 18: Toppen av batteriboksen

Vi lagde toppen av batteriboksen ved å kutte noe 1/4 materiale i lengden med gjæringssagen og til riktig bredde ved hjelp av en båndsag. For å se dimensjonene klikker du på bildet for å utvide det.

Trinn 19: Sett lokket på batteriboksen

Bruk samme fremgangsmåte som for å sette lokket på hovedboksen, og fest lokket på batteriboksen til batteriboksens kropp.

Trinn 20: Kontroller batteriboksen

På dette tidspunktet, se over batteriboksen for å sikre at den ligner litt på bildet som vises her. Hvis det ikke gjør det, ville det være et flott tidspunkt å gå tilbake til noen av de foregående trinnene!

Trinn 21: Fest batteriboksen til hovedboksen

Plasser batteriboksen på toppen av hovedboksen. Bruk treskruer eller etterbehandlingsspiker for å feste batteriboksen til hovedboksen.

Trinn 22: Ytterligere ideer

Hvis du har fulgt disse trinnene, gjorde du det! Etter implementering av maskinvare og programvare kunne vi bruke enheten. I sin nåværende form har enheten begrenset anvendelse, men er fortsatt en interessant kombinasjon av forskjellige aspekter ved design. Utgangene gjør alt vi hadde tenkt oss etter å ha mottatt signaler fra biosensorinngangene. Alt i alt veier enheten noen få kilo.

I fremtidige gjengivelser ville det være interessant å få enheten til å veie mindre og ta mindre plass. Hvis dette var mulig, ville enheten blitt mer nyttig og lettere kunne brukes under trening. For å gjøre dette oppnåelig, anbefaler vi å eksperimentere med å bruke en Arduino mikro og 3D-utskrift av esker. For å spare plass, ville det være godt å eksperimentere med å bruke et oppladbart batteri som tar mindre plass enn et enkelt 9V batteri. Størrelsen på batteriboksen kan reduseres tilsvarende.