Uređaj za motivaciju fitnesa: 22 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Mi smo studenti inženjerstva koji žele biti fizički sposobni.

Znamo kako je imati naizgled previše posla u školi da biste izašli van i vježbali. Kako bismo izvadili dvije ptice jednim udarcem, odlučili smo upotrijebiti završni projekt u jednoj od naših inženjerskih klasa za osnovna očitanja biosenzora tijekom vježbanja. Točnije, ovaj projekt omogućuje korisniku da očita očitanja sa akcelerometra (ACC) i elektromiograma (EMG), dok prenosi izlazne informacije na dvije LED diode i mali digitalni zaslon.

Ako volite sklopove, Arduino, obradu drveta, kodiranje, biomedicinsko inženjerstvo ili lemljenje, ovaj projekt može biti za vas!

Pogledajte što radite

Prije nego započnete ovaj projekt, odvojite minutu da vidite što radite u gornjem videu.

U biti, ovaj vam projekt omogućuje kombiniranje više aspekata onoga što znate. Ako ste tek počeli koristiti biomedicinsko inženjerstvo (BME) ili biosenzore, nema problema. U ovom projektu koriste se dva primarna senzora. Ti su senzori akcelerometar i elektromiogram (EMG). Kao što naziv može sugerirati, mjerač ubrzanja jednostavno je senzor koji mjeri ubrzanje. Manje intuitivno, elektromiogram mjeri električnu aktivnost mišića na koji su spojene odgovarajuće elektrode. U ovom su projektu korištene tri površinske bioelektrode s gelom od električnog vodiča koji je mjerio signale koji dolaze od teleta pridruženog subjekta.

Materijali i alati

Materijali

Za izradu ovog projekta trebat će vam sljedeće:

• Arduino Uno ploča (koja se može kupiti na
• napajanje iz baterije 9V (koje se mogu kupiti na
• Bitalino priključeni komplet (koji se može kupiti na www.bitalino.com)
• Adafruit 1.8 "TFT zaslon probijanje i štit uz perma-protoboard napola veličine (koji se može kupiti na www.adafruit.com)
• razne kratkospojne žice, LED diode, otpornici od 220 ohma, lemljenje i fluks (mogu se kupiti na www.radioshack.com)
• 1/2 "vijci za drvo, završni čavli 5/8", komad čeličnog lima promjera 4 "x4", dvije male šarke i jednostavan mehanizam zasuna (može se kupiti na www.lowes.com)
• pet drvenih stopa

  Napomena: Tvrdo drvo možete kupiti na www.lowes.com, ali preporučujemo da pronađete lokalnu pilanu i upotrijebite drvo od te osobe. Dimenzije drva korištene u ovom projektu nisu zapanjujuće uobičajene, pa su šanse da se pronađe drvo prethodno izrezano na potrebne dimenzije debljine prilično male

  Alati

• lemilicu (koja se može kupiti na www.radioshack.com)

• mnogi alati za obradu drveta, koji su uključeni na gornje fotografije i ovdje su navedeni

  • kutna pila (koja se može kupiti na www.lowes.com)
  • prodavačica ili ekvivalentna stolna pila (koja se može kupiti na www.shopsmith.com)
  • blanjalica za debljinu (koja se može kupiti na www.sears.com)
  • čekić, svrdla, mjerna traka i olovka (mogu se kupiti na www.lowes.com)
  • akumulatorska bušilica i baterija (mogu se kupiti na www.sears.com)
  • tračna pila (može se kupiti na www.grizzly.com)

Izborni alati

• glačalo za lemljenje (može se kupiti na www.radioshack.com)
• rendisaljka za fugovanje (može se kupiti na www.sears.com)

Priprema

Iako ovo nije najzahtjevnija instrukcija koju treba poduzeti, nije ni najjednostavnija. Preduvjet za kodiranje, ožičenje, lemljenje i obradu drveta neophodan je. Osim toga, prethodni rad s Arduinom ili Adafruitom bit će od pomoći.

Jednostavan tečaj programiranja ili praktično iskustvo u predmetu trebali bi biti dovoljni za opseg ovog uputstva.

Krugove za lemljenje i ožičenje najbolje je naučiti izvođenjem ovih radnji. Iako teoretski tečajevi mogu biti korisni za tehničko razumijevanje sklopova, oni su od male koristi osim ako ste u njega ugradili neke sklopove! Tijekom ožičenja pokušajte ožičenje učiniti što jednostavnijim. Izbjegavajte ukrštanje žica ili korištenje dužih žica nego što je potrebno, kad god je to moguće. To će vam pomoći u rješavanju problema sa krugom kada se čini da je dovršen i ne radi ispravno. Prilikom lemljenja pazite da koristite dovoljno fluksa da lemljenje teče tamo gdje želite. Korištenje premalo protoka jednostavno će učiniti proces lemljenja frustrirajućim nego što bi trebao biti. Bez obzira na to, nemojte koristiti previše lemljenja. Što se tiče lemljenja, dodavanje previše lemljenog materijala općenito ne pomaže poboljšati lemljenu vezu. Umjesto toga, previše lemljenja može učiniti da vaša veza izgleda razumno, čak i ako je napravljena nepropisno.

Obrada drveta je praktična trgovina. Svakako je potrebno malo prakse. Pozadina u svojstvima materijala drva pomaže, poput one koju je u Woodu dao Eric Meier, pogotovo ako ćete u budućnosti raditi više projekata obrade drveta. Međutim, to nije potrebno. Gledajući kako majstor obrađuje drvo ili je sam obavio neku obradu drveta trebalo bi biti dovoljna podloga za ovaj projekt. Poznavanje snalaženja u drvnoj trgovini također je bitno. Razumijevanje koji alati izvode zadane funkcije pomoći će vam da projekt izvedete brže i sigurnije nego što bi se inače moglo učiniti.

Korisna web mjesta

• www.github.com; ovo mjesto pomaže u manipulaciji kodom
• www.adafruit.com; ovo mjesto vam govori kako spojiti TFT zaslon
• www.fritzing.com; ovo mjesto vam pomaže u crtanju i konceptualiziranju sklopova

Sigurnost

Prije nego nastavimo, moramo razgovarati o sigurnosti. Sigurnost mora ostati prije svega u izvršavanju instrukcija ili gotovo bilo čemu drugom u životu, jer ako se netko ozlijedi, nikome to nije zabavno.

Iako ovo uputstvo sadrži biosenzore, niti dijelovi niti sastavljeni uređaj nisu medicinski uređaji. Ne smiju se koristiti u medicinske svrhe niti se s njima mora tako rukovati.

Ova instrukcija uključuje korištenje električne energije, lemilice i električnih alata. Zbog nemara ili nedostatka razumijevanja, te stvari mogu postati opasne.

Za napajanje Arduina, Adafruit zaslona i LED dioda potrebna je električna energija. Napaja se baterijom od 9V. Općenito govoreći, u interakciji s električnom energijom teško je biti previše siguran.

Ipak, slijede neki korisni savjeti o električnoj sigurnosti:

• Neka vam ruke budu suhe i provjerite je li koža na njima neoštećena.
• Ako struja mora proći kroz vas, pokušajte zadržati ulazne i izlazne točke na istom kraju.
• Osigurajte sredstva za uzemljenje, prekidače i prekidače kvarova za sve krugove. Oni pomažu u sprječavanju preopterećenja strujnih krugova ili curenja struje ako nešto pođe po zlu s uređajem ili putem električne energije.
• Nemojte koristiti električne uređaje za vrijeme grmljavine ili u drugim slučajevima gdje skokovi struje imaju veću učestalost od uobičajene.
• Nemojte potapati električne uređaje niti ih pokušavati koristiti u vodenom okruženju.
• Mijenjajte krugove samo kad je napajanje isključeno.

Lemilica je električni uređaj. Ovdje vrijede sve sigurnosne mjere za električne uređaje. Međutim, vrh glačala također postaje jako vruć. Kako biste izbjegli opekotine, izbjegavajte kontakt s vrhom pegle. Glačalo i lemljenje držite na takav način da ako vam neki predmet isklizne iz stiska, vaše ruke neće doći u dodir s vrhom glačala.

Električni alati također zahtijevaju električnu energiju. Ovdje se pridržavajte gore navedenih mjera opreza u vezi s električnom zaštitom. Osim toga, znajte da električni alati imaju mnogo pokretnih dijelova. Stoga držite svoje tijelo i sve ostalo do čega vam je stalo dalje od ovih dijelova dok se alati koriste. Upamtite da alat ne zna što reže ili obrađuje. Kao operater, vi ste odgovorni za siguran rad električnih alata. Tijekom rada s električnim alatima držite zaštitne štitnike i štitove.

Savjeti i savjeti

Sljedeće informacije mogu biti korisne u ovom uputstvu. Ne primjenjuju se svaki savjeti ili savjeti na svaki korak, ali zdrav razum trebao bi biti vodič o tome koji se savjeti i savjeti primjenjuju u svakom slučaju.

• Prilikom ožičenja boja žice nije bitna. Međutim, može biti korisno uspostaviti shemu boja i biti u skladu s njom tijekom cijelog projekta. Na primjer, upotreba crvene žice za pozitivni napon napajanja u krugu može biti od pomoći.
• Bioelektrode se moraju postaviti na glatko obrijan dio tijela. Kosa dovodi do viška šuma i artefakta pokreta u prikupljenim signalima.
• Žice pričvršćene na bioelektrode moraju se spriječiti da se pomaknu više nego što je potrebno kako bi se izbjegao artefakt pokreta. Kompresijska čarapa ili traka dobro funkcioniraju u pričvršćivanju ovih žica.
• Lemiti na odgovarajući način. Provjerite je li svaka lemljena veza dovoljna i provjerite te veze ako se čini da je krug potpun, ali ne radi ispravno.
• Prilikom blanjanja izravnajte komade materijala duljine najmanje šest centimetara. Rendanje komada manje od ove duljine može uzrokovati šljuku ili prekomjerni povratni udar radnih komada.
• Slično, nemojte stajati izravno ispred blanjalice. Radije stojte pored nje dok se radni komadi ubacuju i primaju iz blanjalice.
• Kad koristite pile, pobrinite se da radni komadi ostanu uz odgovarajuće štitnike ili ograde. To pomaže u osiguranju sigurnog i točnog rezanja.
• Prilikom pričvršćivanja vijcima ili čavlima osigurajte probne rupe. Upravljački nastavak trebao bi biti manjeg promjera od predviđenog pričvršćivača, ali ne manje od polovice promjera pričvršćivača. To pomaže u izbjegavanju cijepanja i lomljenja drva koje se učvršćuje ublažavanjem prekomjernog naprezanja zbog prisutnosti pričvršćivača.
• Ako bušite pilot rupe za čavle, pokušajte držati pilot rupu za osminu inča pliće od predviđene duljine čavla. To pomaže noktu u nešto uroniti i pruža dovoljno trenja kako bi se nokat zadržao na mjestu kada je potonuo.
• Prilikom udaranja čekićem vozite ravno na glavu čavla sa središtem glave čekića. Uzmite umjerene zamahe za razliku od isključivo konzervativnih zamaha, jer konzervativni zamahi općenito ne daju dovoljno energije za pogon nokta, već samo daju dovoljno energije da se nokat prevrne i savije na neželjene načine.
• Kandžom čekića uklonite čavle koji ne voze kako je predviđeno.
• . Držite ruke dalje od linije rezanja listova pile. Ako nešto pođe po zlu, ne želite da vam ruka bude posječena.
• Da biste uštedjeli vrijeme, dvaput izmjerite i jednom izrežite. Ako to ne učinite, morat ćete izraditi neke komade više puta.
• Oštrim oštricama koristite rezač za debljinu i pile. Na pilama su oštrice s većim brojem zuba dobre za pružanje glatkog reza blizu kvalitete završne obrade. Pri izradi ovog projekta koristili smo oštricu rezanog reza 96 "12" preciznog rezanja na Dewalt -ovoj dvostrukoj kosnoj pili i list s najmanje 6 zubaca po linearnom inču na tračnoj pili.
• Motor trgovine kupujte u preporučenom rasponu okretaja za konfiguraciju stolne pile. Provjerite je li stol namješten na odgovarajuću visinu, ne izlažući oštricu više nego što je potrebno za svaki rez.

Korak 1: Počnimo

Najprije sastavite komponentu kruga. Počnite ožičenjem i uzemljenjem na perma-protoboard.

Korak 2: Dodavanje biosenzora

Spojite biosenzore na perma-protoboard i zabilježite koji je to senzor. Koristili smo signal lijevo na dijagramu kao mjerač ubrzanja.

Korak 3: Uključujući LED diode

Zatim dodajte LED diode. Imajte na umu da je smjer LED diode važan.

Korak 4: Dodavanje zaslona

Dodajte digitalni zaslon. Za pomoć upotrijebite ožičenje navedeno na ovoj web stranici:

Korak 5: Vrijeme kodiranja

Budući da je krug sada dovršen, učitajte kôd u njega. Priloženi kôd je kôd koji smo koristili pri dovršavanju ovog projekta. Slika je primjer kako bi kod trebao izgledati kada se pravilno otvori. Tu rješavanje problema može u potpunosti započeti. Ako stvari rade ispravno, prvo se očitavaju signali s mjerača ubrzanja. Ako je signal ispod praga, uključit će se crvena LED dioda, zelena LED dioda ostaje ne svijetliti, a na zaslonu piše "Ustani!". U međuvremenu, ako je signal akcelerometra iznad praga, crvena LED se isključuje, zelena LED svijetli, a na zaslonu se prikazuje "Hajde!". Dodatno, tada se očitava EMG signal. Ako je EMG signal iznad postavljenog praga, digitalni zaslon prikazuje "Odlično!" Međutim, ako je EMG signal ispod praga, na zaslonu se prikazuje "Get Go!". To se ponavlja s vremenom, a stanje LED dioda i zaslona se mijenjaju kako to zahtijevaju ulazi iz akcelerometra i EMG -a. Pragove postavljene za akcelerometar i EMG treba postaviti na temelju kalibracije s određenim subjektom pri ruci u stanju mirovanja i vježbanje.

Za pristup ovom kodu na GitHub -u kliknite OVDJE!

Korak 6: Blanjanje

Počnite izrađivati kutije koje sadrže krug i bateriju.

Imajte na umu da svi crteži prikazani u nastavku imaju dimenzije navedene u inčima, osim ako nije drugačije naznačeno.

Započnite blanjanjem drva potrebnog za projekt do odgovarajuće debljine blanjalicom za debljinu. Otprilike tri i pol daske za dasku treba se blanjati na debljinu od 1/2 ". Polovica daske za dasku treba biti rendisana na debljinu 3/8". Još pola stopala treba biti blanjano na 1/4 "debljine. Zadnja polovica stopala treba biti takva da se može napraviti u-kanal koji tvori tijelo kutije za baterije, kako je opisano u kasnijem koraku.

Korak 7: Dno primarne kutije

Napravite dno primarne kutije prema prikazanim dimenzijama i pričvrstite ploču i Arduino na nju. Kliknite na sliku da biste otkrili ove dimenzije.

Korak 8: Krajevi primarne kutije

Napravite krajeve primarne kutije prema prikazanim dimenzijama i pričvrstite ih na dno primarne kutije.

Korak 9: Bočne strane primarne kutije- senzorska strana

Nastavite tako da senzorsku stranu primarne kutije postavite na prikazane dimenzije i pričvrstite je na ostatak kutije završnim čavlima.

Korak 10: Bočne strane primarnog okvira- strana ekrana

Postavite stranu ekrana primarnog okvira prema navedenim dimenzijama i pričvrstite ga na ostatak okvira.

Korak 11: Provjerite što imate

U ovom trenutku provjerite je li ukupni oblik primarnog okvira ovakav koji je prikazan ovdje, čak i ako se neke dimenzije moraju razlikovati zbog vašeg odabira hardvera ili postavljanja hardvera.

Korak 12: Vrh primarnog okvira

Napravite vrh primarnog okvira kao što je prikazano. Kliknite prikazanu sliku da biste je proširili u punu veličinu i vidjeli povezane dimenzije.

Korak 13: Sve ovisi o ovome

Pričvrstite vrh primarne kutije na ostatak primarne kutije pomoću šarki na kraju sa LED diodama. Prije pričvršćivanja jedne od malih šarki provjerite je li vrh kutije četvrtast s ostatkom kutije.

Korak 14: Zaključajte

Ugradite mali zasun na prednji kraj kutije, na kraju nasuprot šarki. Time se sprječava otvaranje primarne kutije, osim po potrebi.

Korak 15: Zakopčajte se

Kako biste ovaj uređaj učinili prenosivim, savijte tanki komad čeličnog lima duž jedne od njegovih dimenzija tako da remen može stati između njega i dna primarne kutije. Nakon savijanja pričvrstite ga na dno primarne kutije drvenim vijcima.

Korak 16: Baza kutije za baterije

Sada je vrijeme za izradu kutije za baterije. Napravite bazu ove kutije prema prikazanim dimenzijama.

Korak 17: Krajevi kutije za baterije

Dok smo izrađivali krajeve kutije za baterije, koristili smo materijal od 3/8 . Upotrijebite navedene dimenzije za izradu krajeva i pričvrstite ih na podnožje baterije.

Korak 18: Vrh kutije za baterije

Gornji dio kutije za bateriju napravili smo tako što smo odrezali dio 1/4 materijala po duljini pomoću pile za rezanje i na odgovarajuću širinu pomoću tračne pile. Da biste vidjeli dimenzije, kliknite sliku da biste je proširili.

Korak 19: Stavite poklopac na kutiju za baterije

Istim postupkom koji se koristi za stavljanje poklopca na primarnu kutiju, pričvrstite poklopac kutije za bateriju na tijelo kutije za baterije.

Korak 20: Provjerite kutiju za baterije

U ovom trenutku pogledajte kutiju za baterije kako biste bili sigurni da liči na sliku prikazanu ovdje. Ako se to ne dogodi, sada bi bilo sjajno vrijeme da se vratite na neke od prethodnih koraka!

Korak 21: Pričvrstite kutiju za bateriju u primarnu kutiju

Postavite kutiju za baterije na vrh primarne kutije. Vijcima za drvo ili završnim čavlima dovršite pričvršćivanje kutije za bateriju na primarnu kutiju.

Korak 22: Daljnje ideje

Ako ste slijedili ove korake, uspjeli ste! Nakon implementacije hardvera i softvera, mogli smo koristiti uređaj. U sadašnjem obliku uređaj ima ograničenu primjenu, ali je i dalje zanimljiva kombinacija različitih aspekata dizajna. Izlazi rade sve što smo namjeravali nakon što su primili signale s ulaza biosenzora. Sve u svemu, uređaj teži nekoliko kilograma.

U budućim izdanjima bilo bi zanimljivo smanjiti težinu uređaja i zauzeti manje prostora. Da je to moguće, uređaj bi postao korisniji i mogao bi se lakše nositi tijekom vježbanja. Kako bi to bilo moguće, preporučujemo eksperimentiranje s upotrebom Arduino mikro i 3-D ispisivanjem kutija. Kako biste uštedjeli prostor, bilo bi dobro eksperimentirati s punjivom baterijom koja zauzima manje prostora od obične 9V baterije. U skladu s tim, veličina kutije za baterije mogla bi se smanjiti.