Устройство за фитнес мотиватор: 22 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Ние сме инженерни студенти, които се стремят да бъдат физически здрави.

Ние знаем какво е да имаш привидно твърде много работа в училище, за да излезеш и да тренираш. За да извадим две птици с един камък, решихме да използваме окончателен проект в един от нашите инженерни класове, за да вземем основните показания на биосензора, докато тренираме. По -конкретно, този проект позволява на потребителя да отчита показания от акселерометър (ACC) и електромиограма (EMG), докато предава изходна информация на два светодиода и малък цифров дисплей.

Ако обичате схеми, Arduino, дървообработване, кодиране, биомедицинско инженерство или запояване, този проект може да е за вас!

Вижте какво правите

Преди да започнете с този проект, моля отделете минута, за да видите какво правите във видеото по -горе.

По същество този проект ви позволява да комбинирате множество аспекти на това, което знаете. Ако случайно сте нов в биомедицинското инженерство (BME) или биосензорите, няма проблем. В този проект се използват два първични сензора. Тези сензори са акселерометър и електромиограма (ЕМГ). Както подсказва името, акселерометърът е просто сензор, който измерва ускорението. По -малко интуитивно, електромиограма измерва електрическата активност в мускула, към който са прикрепени съответните му електроди. В този проект бяха използвани три повърхностни биоелектрода с гел от електрически проводник, който измерваше сигналите, идващи от телето на прикрепения субект.

Материали и инструменти

Материали

За да изградите този проект, ще ви трябва следното:

• дъска Arduino Uno (която може да бъде закупена на
• захранване с батерия 9V (което може да бъде закупено на
• комплект за включване на Bitalino (който може да бъде закупен на www.bitalino.com)
• 1,8-инчов TFT дисплей Adafruit и щит в допълнение към половин размер перма-протоборд (който може да бъде закупен на www.adafruit.com)
• различни джъмперни проводници, светодиоди, 220 ома резистори, спойка и поток (могат да бъдат закупени на www.radioshack.com)
• 1/2 "винтове за дърво, 5/8" довършителни пирони, 4 "x4" парче от стоманена ламарина от 28 калибра, две малки панти и прост механизъм за заключване (може да бъде закупен на www.lowes.com)

• пет дъски от дърво

  Забележка: Твърдата дървесина може да бъде закупена на www.lowes.com, но ние препоръчваме да намерите местен трион и да използвате дърва от това лице. Размерите на дървесината, използвани в този проект, не са удивително често срещани, така че шансовете да се намери дърво, предварително нарязано на необходимите дебелини, са доста малки

  Инструменти

• поялник (който може да бъде закупен от www.radioshack.com)

• много дървообработващи инструменти, които са включени в снимките по -горе и са изброени тук

  • скосяващ трион (който може да бъде закупен от www.lowes.com)
  • магазин за магазини или еквивалентен настолен трион (който може да бъде закупен на www.shopsmith.com)
  • ренде с дебелина (което може да бъде закупено на www.sears.com)
  • чук, свредла, измервателна лента и молив (могат да бъдат закупени на www.lowes.com)
  • акумулаторна бормашина и батерия (могат да бъдат закупени на www.sears.com)
  • лентов трион (може да бъде закупен от www.grizzly.com)

Инструменти по избор

• желязо за запояване (може да бъде закупено от www.radioshack.com)
• ренде за фугиране (може да бъде закупено от www.sears.com)

Подготовка

Макар че това не е най -предизвикателният инструктаж за предприемане, той не е и най -простият. Необходими са предварителни познания по кодиране, електрически вериги, запояване и дървообработване. Освен това предишната работа с Arduino или Adafruit ще бъде полезна.

Един прост курс по програмиране или практически опит по темата трябва да са достатъчни за обхвата на тази инструкция.

За запояване и окабеляване е най -добре да научите, като изпълните тези действия. Въпреки че курсът по теоретични схеми може да бъде полезен за техническото разбиране на схемите, той е от малка полза, освен ако не сте изградили някои схеми в него! Докато окабелявате, опитайте се да направите кабелите възможно най -ясни. Избягвайте да пресичате проводници или да използвате по -дълги проводници, отколкото е необходимо, когато е възможно. Това ще ви помогне да отстраните неизправностите на веригата, когато изглежда, че е завършена и не работи правилно. Когато запоявате, уверете се, че използвате достатъчно поток, за да поддържате спойката да тече там, където искате. Използването на твърде малко поток просто ще направи процеса на запояване по -разочароващ, отколкото трябва да бъде. Независимо от това, не използвайте твърде много спойка. Що се отнася до запояването, добавянето на твърде много спойка обикновено не помага да се подобри споената връзка. По -скоро твърде много спойка може да направи връзката ви да изглежда разумна, дори ако е направена неправилно.

Дървообработването е практическа търговия. Това определено изисква известна практика. Предисторията в материалните свойства на дървото помага, като тази, предоставена в Wood от Ерик Майер, особено ако ще правите повече проекти за дървообработване в бъдеще. Това обаче не е задължително. След като сте гледали как майстор обработва дърво или сами сте направили дървообработване, това трябва да е достатъчен фон за този проект. Познаването на пътя около магазина за дърво също е от съществено значение. Разбирането какви инструменти изпълняват дадени функции ще ви помогне да изпълните проекта по -бързо и безопасно, отколкото би могло да се направи по друг начин.

Полезни сайтове

• www.github.com; този сайт помага за манипулиране на кода
• www.adafruit.com; този сайт ви казва как да свържете TFT екрана
• www.fritzing.com; този сайт ви помага да рисувате и концептуализирате схеми

Безопасност

Преди да продължим, трябва да поговорим за безопасността. Безопасността трябва да остане преди всичко при извършване на инструкции или почти всичко друго в живота, защото ако някой пострада, това не е забавно за никого.

Въпреки че тази инструкция включва биосензори, нито частите, нито сглобеното устройство са медицинско изделие. Те не трябва да се използват за медицински цели или да се обработват като такива.

Тази инструкция включва използването на електричество, поялник и електрически инструменти. При небрежност или липса на разбиране тези неща могат да станат опасни.

За захранването на Arduino, дисплея Adafruit и светодиодите се изисква електричество. Захранва се от 9V батерия. Най -общо казано, когато взаимодействате с електричество, е трудно да сте твърде безопасни.

Независимо от това, следват някои полезни съвети за електрическа безопасност:

• Дръжте ръцете си сухи и се уверете, че кожата върху тях не е счупена.
• Ако през вас трябва да премине ток, опитайте се да задържите точките на влизане и излизане на един и същи край.
• Осигурете заземяващи средства, прекъсвачи и прекъсвачи за неизправности за всички вериги. Те помагат да се предотврати претоварване на вериги или изтичане на ток, ако нещо се обърка с устройството или пътя на електричеството.
• Не използвайте електрически устройства по време на гръмотевични бури или в други случаи, когато пренапреженията на тока имат по -висока честота от нормалното.
• Не потапяйте електрически устройства и не се опитвайте да ги използвате, когато сте във водна среда.
• Променяйте вериги само когато захранването е прекъснато.

Поялникът е електрическо устройство. Тук се прилагат всички предпазни мерки за електрическите устройства. Обаче върхът на ютията също става много горещ. За да избегнете изгаряне, избягвайте контакт с върха на ютията. Дръжте ютията и спойката по такъв начин, че ако някой от предметите се изплъзне от ръката ви, ръцете ви няма да докоснат върха на ютията.

Електрическите инструменти също изискват електричество. Тук спазвайте мерките за електрическа безопасност, показани по -горе. Освен това знайте, че електроинструментите имат много движещи се части. Като такова, дръжте тялото си и всичко друго, което ви интересува, далеч от тези части, когато инструментите се използват. Не забравяйте, че инструментът не знае какво реже или обработва. Като оператор вие носите отговорност за безопасното използване на електроинструментите. Дръжте предпазните предпазители и щитове на място, докато работите с електрически инструменти.

Съвети и съвети

Следната информация може да бъде полезна в тази инструкция. Не всеки намек или съвет се прилага за всяка стъпка, но здравият разум трябва да бъде ръководство за това кои съвети и съвети се прилагат във всеки отделен случай.

• При окабеляване цветът на проводника няма значение. Въпреки това може да бъде полезно да установите цветова схема и да бъдете в съответствие с нея по време на вашия проект. Например, използването на червен проводник за положително захранващо напрежение във веригата може да бъде полезно.
• Биоелектродите трябва да се поставят върху гладко обръсната част на тялото. Косата води до излишен шум и артефакт от движение в събраните сигнали.
• Кабелите, свързани към биоелектродите, трябва да бъдат предотвратени да се движат повече от необходимото, за да се избегне артефакт от движение. Компресиращ чорап или лента работят добре при закрепването на тези проводници.
• Запоявайте подходящо. Уверете се, че всяка запоена връзка е достатъчна и проверете тези връзки, ако веригата изглежда пълна, но не функционира правилно.
• При рендосване рендосвайте парчета материал с дължина не по -малка от шест инча. Рендосването на парчета с по -малка от тази дължина може да причини бекас или прекомерен откат на работните детайли.
• По същия начин не заставайте директно пред рендето. По -скоро застанете до него, докато работните парчета се подават и получават от рендето.
• Когато използвате триони, уверете се, че детайлите остават срещу подходящите предпазители или огради. Това помага да се осигури безопасно, точно рязане.
• При закрепване с винтове или пирони осигурете пилотни отвори. Пилотният бит трябва да бъде с по -малък диаметър от предвидения закрепващ елемент, но не по -малко от половината от диаметъра на крепежния елемент. Това помага да се избегне цепенето и раздробяването на дървесината, закрепена чрез облекчаване на прекомерното напрежение поради наличието на крепеж.
• Ако пробивате пилотни отвори за пирони, опитайте се да държите пилотната дупка на една осма от инча по -плитка от планираната дължина на пирона. Това помага да се придаде на нокътя нещо, в което да потъне, и осигурява достатъчно триене, което помага да се задържи нокътя на място, когато е потънал.
• Когато чукате, карайте право върху главата на пирона с центъра на главата на чука. Вземете умерени люлки, а не само консервативни, тъй като консервативните люлки обикновено не осигуряват достатъчно енергия за задвижване на нокътя, а само доставят достатъчно енергия, за да накарат нокътя да се прегъне и да се огъне по нежелани начини.
• Използвайте нокътя на чука, за да премахнете пирони, които не карат по предназначение.
• . Дръжте ръцете си далеч от линията на рязане на триони. Ако нещо се обърка, не искате ръката ви да бъде отрязана.
• За да спестите време, измерете два пъти и изрежете веднъж. Ако не направите това, ще трябва да направите някои парчета повече от веднъж.
• Използвайте остри ножове върху рендето за дебелина и триони. На трионите, ножовете с по -голям брой зъби са добри за осигуряване на гладко рязане в близост до качеството на финала. При изработването на този проект използвахме 96 -зъбно 12 -инчово острие с прецизно рязане на двойния скосен трион на Dewalt и острие с най -малко 6 зъба на линеен трион на лентовия трион.
• Дръжте двигателя на магазина в препоръчания диапазон на оборотите за конфигурация на настолен трион. Уверете се, че масата е регулирана на подходяща височина, като не излагате повече от острието, отколкото е необходимо за всяко изрязване.

Стъпка 1: Нека започнем

Първо изградете компонента на веригата. Започнете с свързване на захранване и заземяване към перма-протоборда.

Стъпка 2: Добавяне на биосензори

Свържете биосензорите към perma-protoboard и отбележете кой сензор е кой. Използвахме сигнала отляво на диаграмата като акселерометър.

Стъпка 3: Включително светодиоди

След това добавете светодиодите. Имайте предвид, че посоката на светодиода има значение.

Стъпка 4: Добавяне на дисплея

Добавете цифровия дисплей. Използвайте окабеляването, дадено на този уебсайт, за да помогнете:

Стъпка 5: Време за кодиране

Тъй като веригата вече е завършена, качете код към нея. Приложеният код е кодът, който използвахме при завършването на този проект. Картината е пример за това как трябва да изглежда кодът, когато се отвори правилно. Тук отстраняването на неизправности може да започне изцяло. Ако нещата работят правилно, първо се четат сигнали от акселерометъра. Ако сигналът е под прага, червеният светодиод се включва, зеленият светодиод остава не светещ и на дисплея се изписва „Ставай!“. Междувременно, ако сигналът на акселерометъра е над прага, червеният светодиод се изключва, зеленият светодиод се включва и на екрана се чете „Хайде!“. Освен това след това се чете EMG сигнал. Ако EMG сигналът е над зададения праг, на цифровия дисплей се изписва „Страхотна работа!“Ако обаче ЕМГ сигналът е под прага, на екрана се чете „Ставайте!“. Това се повтаря с течение на времето и състоянието на светодиодите и екрана се променят, тъй като входовете от акселерометъра и ЕМГ така изискват. Праговете, зададени за акселерометъра и ЕМГ, трябва да бъдат зададени въз основа на калибриране с конкретния обект под ръка по време на състояния на покой и упражнения.

За достъп до този код в GitHub, моля, кликнете ТУК!

Стъпка 6: Рендосване

Започнете да правите кутиите, които да съдържат веригата и батерията.

Обърнете внимание, че всички чертежи, показани по -долу, имат размери, посочени в инчове, освен ако не е отбелязано друго.

Започнете с рендосване на дървесината, необходима за проекта, до подходяща дебелина с рендето за дебелина. Около три и половина крака на борда трябва да бъдат рендосани на 1/2 "дебелина. Половин дъска крак трябва да бъде рендосан на 3/8" дебелина. Още една половина дъска трябва да бъде рендосана с дебелина 1/4 ". Последната половина на дъската трябва да бъде такава, че да може да се направи U-канал, образуващ тялото на кутията за батерии, както е описано в по-късен етап.

Стъпка 7: Дъното на първичната кутия

Направете дъното на основната кутия до показаните размери и закрепете платката и Arduino към нея. Кликнете върху изображението, за да разкриете тези размери.

Стъпка 8: Краища на първичната кутия

Направете краищата на първичната кутия до показаните размери и ги закрепете към дъното на основната кутия.

Стъпка 9: Страни на първичната кутия- сензорна страна

Продължете, като направите сензорната страна на първичната кутия до показаните размери и я прикрепете към останалата част на кутията с довършителни пирони.

Стъпка 10: Страни на основната кутия- отстрани на екрана

Направете екранната страна на основната кутия към посочените размери и я прикрепете към останалата част от кутията.

Стъпка 11: Проверете какво имате

В този момент проверете, за да се уверите, че цялостната форма на основната кутия е като тази, показана тук, дори ако някои от размерите трябва да се различават поради вашия избор на хардуер или хардуер.

Стъпка 12: Горната част на първичната кутия

Направете горната част на основната кутия, както е показано. Щракнете върху показаното изображение, за да го разширите до пълен размер и да видите свързаните с него размери.

Стъпка 13: Всичко зависи от това

Закрепете горната част на първичната кутия към останалата част на основната кутия, като използвате пантите в края със светодиодите. Уверете се, че горната част на кутията е квадратна с останалата част на кутията, преди да прикрепите една от малките панти.

Стъпка 14: Заключете го

Инсталирайте малко ключалка в предния край на кутията, в края срещу пантите. Това предотвратява отварянето на основната кутия, освен когато е необходимо.

Стъпка 15: Закопчайте се

За да направите това устройство преносимо, огънете тънкото парче стоманена ламарина по едно от размерите му, така че колан да може да се побере между него и дъното на основната кутия. След огъване го прикрепете към дъното на основната кутия с винтове за дърво.

Стъпка 16: Основа на кутията за батерии

Сега е време да направите кутия за батерии. Направете основата на тази кутия до показаните размери.

Стъпка 17: Краищата на кутията за батерии

Докато правихме краищата на кутията за батерии, използвахме 3/8 материал. Използвайте посочените размери, за да направите краищата и да ги закрепите към основата на кутията за батерии.

Стъпка 18: Горната част на кутията за батерии

Направихме горната част на кутията за батерии, като изрязахме около 1/4 материал по дължина с митровия трион и до правилната ширина с помощта на лентов трион. За да видите размерите, кликнете върху изображението, за да го разширите.

Стъпка 19: Поставете капака върху кутията за батерията

Използвайки същата процедура, използвана за поставяне на капака на основната кутия, прикрепете капака на кутията за батерията към тялото на кутията за батерии.

Стъпка 20: Проверете кутията за батерията

В този момент погледнете над кутията на батерията, за да се уверите, че прилича донякъде на изображението, показано тук. Ако това не стане, сега би било чудесно време да преразгледате някои от предишните стъпки!

Стъпка 21: Закрепете кутията за батерии към основната кутия

Поставете кутията за батерията върху основната кутия. Използвайте винтове за дърво или довършителни пирони, за да завършите закрепването на кутията на батерията към основната кутия.

Стъпка 22: Допълнителни идеи

Ако сте следвали тези стъпки, сте го направили! След внедряването на хардуера и софтуера успяхме да използваме устройството. В сегашния си вид устройството има ограничено приложение, но все още представлява интересна комбинация от различни аспекти на дизайна. Изходите правят всичко, което сме възнамерявали, след като са получили сигнали от входовете на биосензора. Като цяло устройството тежи няколко килограма.

При бъдещи изпълнения би било интересно устройството да тежи по -малко и да заема по -малко място. Ако това беше възможно, устройството би станало по -полезно и би могло да се носи по -лесно по време на тренировка. За да направим това постижимо, препоръчваме да експериментирате с използването на Arduino micro и 3-D отпечатване на кутиите. За да спестите място, би било добре да експериментирате с използване на акумулаторна батерия, която заема по -малко място от обикновена 9V батерия. Размерът на кутията за батерии може съответно да се намали.