Pressure Sensing Sock Attachment: 18 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Når det kommer til at vælge brugerdefineret ortotik, er der ikke mange pålidelige testmuligheder derude, der kan hjælpe dig med at beslutte, hvilken type indsats der er bedst til dine fødders behov. Og de muligheder, der findes, tester næsten altid specifikt ubalancerne mellem kræfter i dine fødder, mens du står stille. I virkeligheden har du brug for dine indlægssåler for at give komfort og stabilitet også under gangforhold, ikke kun mens de står stille. Nysgerrig over, hvordan vi kunne begynde at arbejde på at løse dette problem, besluttede vi at designe en enkel, overkommelig trykfølerstrømpe, der forhåbentlig, når den først er forbedret i fremtiden, kan bruges til at diagnosticere eventuelle ubalancer i fødderne på en patient, mens han går. Denne diagnose kan derefter potentielt bruges i forbindelse med eksisterende medicinsk dokumentation til at oprette brugerdefinerede indlægssåler til patienten (eller anbefale eksisterende).

Vores nuværende design (det du kan lave i denne instruerbare) har tre sensorer, der fastgøres til bunden af enhver strømpe, og resulterer i, at neopixel (små lys) lyser op, når der trykkes på dem. Alle elektroniske komponenter er placeret i et ankelbånd, og gør det muligt at sende trykdata til din computer via bluetooth og derefter plotte i realtid. Vi håber at opdatere dette design i fremtiden, men her er nu, hvordan vi bygger vores nuværende prototype!

(Tjek videoen ovenfor for at se, hvad det vil gøre, når du er færdig.)

Forberedelse

For at kunne fremstille denne enhed, er der et par ting, du skal vide. Koden, der blev brugt til projektet, er inkluderet, men en grundlæggende viden om den involverede logik kan være en fordel, hvis du støder på problemer. Hvis du har et problem, er der også fora tilgængelige på internettet, hvor du kan sende dit problem eller lede efter et problem, der ligner dit problem, der allerede er blevet behandlet. Grundlæggende viden om elektriske ledninger, selvom det ikke er for kompliceret, kan få projektet til at gå lidt hurtigere sammen. Endelig skal du lodde nogle fastgørelseselementer på Floraen. Opgrader det grundlæggende, inden du begynder!

Sikkerhed

Inden du går i gang med projektet, er der et par sikkerhedsproblemer, der skal tages op. Det færdige produkt i sig selv vil ikke skade dig, men elektrisk sikkerhed er ikke altid almindelig kendt. For at undgå at kortslutte noget af dit udstyr, skal du sørge for, at der er sluttet jord til din enhed, før du tilføjer strøm. Sørg også for, at ingen af dine ledende tråde krydser anden ledende tråd. Dette kan kortslutte kredsløbet og starte en brand. Der skal også udvises forsigtighed ved lodning af fastgørelseselementerne på Flora. Loddeværktøjer er utroligt varme og vil forårsage ekstremt smertefulde forbrændinger, hvis du ved et uheld rører spidsen. Sørg for at vide, hvad du laver, så du ikke brænder dig selv eller beskadiger dit kredsløb.

Hints og tips

• Kontroller, om kredsløbet fungerer, før du syr eller konstruerer!
• Hvis du ikke kan se data fra en trykføler, skal du kontrollere, om den tilhørende pin på Flora er funktionel (en af vores ben var ødelagt, og vi var nødt til at få en ny Flora).
• Planlæg, hvordan du vil montere alle komponenterne på ankelbåndet for at undgå at krydse ledende tråde på et hvilket som helst tidspunkt.
• Efterlad dig selv ekstra plads, når du planlægger at sy den ledende tråd på båndet. At have trådene for tæt på hinanden udgør en risiko for, at de ved et uheld rører ved hinanden.
• For at spare tid skal du planlægge din trådplacering, før du syr den sammen. Hvis du prøver at sy det uden at have en klar idé om, hvor alt skal gå hen, bliver du frustreret og ender med at gøre meget af det alligevel.
• Hvis du har problemer med at oprette forbindelse til Bluetooth -modulet, skal du tage stikket ud af modulet, glemme enheden i Bluetooth -indstillinger på din computer og derefter oprette forbindelse til det igen.
• For at spare tid kan du se nogle videoundervisninger på YouTube om at sy bærbar elektronik på tøj

Trin 1: Saml materialer og værktøjer

Når du opretter trykfølende strømpe, er der et par ting, du skal bruge, hvis du vil have det til at fungere. Nogle af tingene på nedenstående liste er påkrævede, og nogle af dem ønskes let.

1. En Flora (kan findes her for $ 15)
2. Bluetooth -modul. Vi brugte Arduino (HC06 BT), men du kan også bruge et Flora BLE bærbart modul.
3. Et trykfølsomt ledende materiale såsom Velostat (fås her fra Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, mindst tre. (En 4-pakning fås fra Adafruit for omkring $ 8 her.)
5. Ledende tråd
6. Jumperwires (der ligner disse med mindst en hunside). Du skal bruge 4.
7. Alligatorclips fastgjort til ledninger (valgfrit, men yderst nyttigt)
8. En synål
9. Et lille batteri, 3,7V, bør være tilstrækkeligt (tilgængeligt her fra Adafruit for omkring $ 8). Sørg for, at batteriet har det korrekte stik til Flora.
10. Velcrobånd, mindst 2 "x 4" plus velcroprikker.
11. Små (5 mm) sy på lynlåse. Du skal bruge mindst 18.
12. Lodde og et loddejern
13. En gammel t-shirt
14. Smeltbart grænseflade stof, det kan købes i de fleste håndværks- eller syforretninger. Læs nogle tips og tricks her.
15. En gammel t-shirt
16. Saks, tape og tålmodighed.

Trin 2: Opret trykfølere

1. Skær 3 stykker ud af det ledende stof. Den ene skal være lille nok til at passe under den gennemsnitlige persons hæl, og de to andre skal være omtrent 1 tommer x 1 tommer firkanter (men formen betyder faktisk ikke så meget).
2. Skær seks 18-tommer stykker ledende tråd.
3. Tape et stykke tråd til hver side af alle tre forudskårne stofstykker. Tråden skal tapes ned i en 'J' -form som vist på billedet ovenfor og skal trække stoffet af på modsatte sider som vist (holde ca. en halv tomme mellemrum mellem trådens haler).

Trin 3: Tilslut trykfølere til Flora

1. Ved hjælp af krokodilleklips fastgøres for hver tryksensor en ledende gevindhale til en jordstift på Flora og den anden til en af stifterne 6, 9 eller 10 (forbindelser vist på billedet ovenfor til venstre). Koden, du vil bruge, betegner sensoren på pin 9 som den, der vil være placeret på hælen, sensoren på pin 6 som den, der vil være placeret på fodkuglen, og sensoren på pin 10 som den, der vil være placeret under den ydre del af foden (nedenunder hvor knoglen på din mindste tå er placeret). Hvis du har formet dine sensorer specifikt til brug på et af disse steder, skal du sørge for, at de er fastgjort til den korrekte pin.
2. Placer sensorerne, så de ligger fladt på bordet, og ingen af trådene krydses eller rører hinanden.

(Bemærk: Hvis du skal montere flere krokodilleklip på en pin af Flora, skal du stikke enden af en lille ledning mellem den eksisterende forbindelse og derefter fastgøre dit klip til den fremspringende ende som vist ovenfor på billedet til højre.)

Trin 4: Tilslut NeoPixels til Flora

1. Tilslut hver NeoPixel til GND. De kan alle forbindes til den samme jord.
2. Tilslut NeoPixels i serie, med den første tilsluttet pin 12 på Flora.
3. Vær opmærksom på, hvilken vej pilene peger på. Pilen, der peger mod midten, er det indgående signal, og pilen, der peger væk fra midten, er det udgående signal.
4. Tilslut hver NeoPixel til VBATT.

Ledningsdiagrammet er vist på billedet ovenfor som en reference.

Trin 5: Tilslut Bluetooth til Flora

1. Tilslut GND -stiften på Bluetooth -modulet til en GND -pin på Flora.
2. Tilslut VCC -stiften på Bluetooth -modulet til en 3.3V -pin på Flora.
3. Tilslut TXD på Bluetooth -modulet til RX #0 på Flora.
4. Tilslut RXD på Bluetooth -modulet til TX #1 på Flora.

Hvis Bluetooth -modulet er forkert tilsluttet, kan det føre til stegning af kredsløbet eller fejlkommunikation mellem modulet og computeren.

Trin 6: Konstruer kredsløbet

Brug ovenstående kredsløbsdiagram til at samle alle komponenter (Prøv IKKE at bruge ledende gevind endnu. Brug nu alligatorclips og isolerede ledninger eller andre midlertidige ledninger efter eget valg)

Trin 7: Download koden, og slut floraen til din computer

1. Download koden ved hjælp af nedenstående link, og åbn den i Arduino IDE.
2. Hvis du ikke har Adafruit NeoPixel -biblioteket installeret, skal du downloade det fra GitHub. Installer dette bibliotek, og sørg for at inkludere det i din Arduino Libraries -mappe.
3. Hvis du ikke har Arduino Filters Library installeret, kan du downloade det her fra GitHub. Installer det, og sørg for at inkludere det i din Arduino Libraries -mappe.
4. Tilslut Flora til din computer med et mikro -USB til USB -kabel (billedet ovenfor).
5. Klik på "Værktøjer"> "Board"> "Adafruit Playground" for at fortælle softwaren, hvilken hardware du bruger.
6. Klik på "Værktøjer"> "Port", og vælg derefter den COM -port, som din Flora er forbundet til på din computer i rullemenuen.

Her er den kode, du har brug for!

BEMÆRK: Du skal muligvis justere tærsklerne i koden for at bestemme, hvornår du skal tænde/slukke et NeoPixel. Juster hver enkelt for hver sensor.

Trin 8: Upload kode til Flora

1. Klik på "Upload" -pilen i øverste venstre hjørne af IDE (omkranset i billedet ovenfor).
2. Fordi koden er uploadet, kan du nu afbryde Flora fra din computer. Kommunikation mellem Flora og din computer fra nu af sker via Bluetooth -forbindelse.

Trin 9: Tilslut Bluetooth -modulet til computeren

1. Lyset på Bluetooth -modulet skal blinke på dette tidspunkt.
2. Åbn Bluetooth -præferencer på din computer.
3. Opret forbindelse til modulet ved at klikke på indstillingen 'HC-06'.
4. Når den er tilsluttet, skal lyset på HC-06 stoppe med at blinke og forblive konstant, som det ses på billedet ovenfor.

Trin 10: Test funktionalitet

1. På dette tidspunkt skal Bluetooth -modulet transmittere data fra de trykfølere, du har oprettet, til din computer.
2. Den downloadede kode tager disse data og tegner dem som tre separate linjer (en for hver sensor).
3. I IDE skal du klikke på "Værktøjer"> "Seriel plotter".
4. Du bør se de tre nævnte linjer, alle sandsynligvis ved forskellige startværdier.
5. Tryk ned på hver tryksensor en ad gangen for at sikre, at du ser et svar i den respektive plottede linje (tryk bør resultere i et fald i kurven).
6. Hvis du ikke kan se, at der bliver plottet nogen data, skal du kontrollere, at baudhastigheden på plottet er indstillet til 9600.
7. Gå ikke videre til det næste trin, før du sikrer, at data indsamles, og plottene reagerer på pres på tryksensorerne

Trin 11: Dæk sensorerne

1. Skær stykker af tyndt, ikke-ledende stof (vi brugte en gammel t-shirt) i de samme former som dine tryksensorer (bare lidt større). Klip 2 stykker stof ud til hver sensor.
2. Smør hver sensor mellem dens udpegede 2 stykker stof, og sy derefter rundt om hver sensor (sørg for ikke at punktere den).
3. Når syningen er afsluttet, skæres 3 stykker velcro (den ru side) af samme form og størrelse som dine sensorer.
4. Fastgør velcroen til de tilsvarende nyligt dækkede sensorer (kun på den ene side af hver).
5. Hvis velcroen ikke klæber godt til dit stof, kan du også sy det på. Igen skal du dog være forsigtig med ikke at punktere sensorerne. Velcroen fungerer som en metode til at fastgøre sensorerne til en strømpe.

Trin 12: Planlæg din trådning

Nu hvor du har samlet et groft udkast til prototypen og har verificeret, at det virkelig virker, kan du prøve at sy det sammen til et slutprodukt. Husk, du må ikke krydse din ledende tråd og planlægge dine syninger, før du syr. Der er uendelige muligheder for, hvor Flora, Bluetooth og NeoPixels skal placeres. Ovenstående billede er en mulighed, som vi fandt fungeret. De tre NeoPixels er forbundet i serie, og hver er forbundet til strøm og jord. Desuden krydser ingen ledninger! hvilket gør dette til et glimrende layout.

Trin 13: Montering af en prototype: Syning del 1

Sensorerne er dækket, koden fungerer, og du har planlagt din trådning. Nu er det tid til at samle et slutprodukt. Vi syede alt på et ankelbånd (lavet af en gammel t-shirt), der kan vikles rundt og sikres med velcro. Du kan prøve den samme idé, men vi opfordrer til at lege med den og finde en opsætning, der fungerer for dig! Følg nedenstående trin, og sørg for at se dine forbindelser!

1. Stryg grænsefladen på en strimmel af t-shirten, og pas på, hvilken side der vender nedad. Strimlen skal være lang nok til at vikle rundt om en ankel og bred nok til at sy Flora, Bluetooth og NeoPixels.
2. Beslut, hvor du vil placere Flora, Bluetooth -modulet og NeoPixels.
3. Sy den kvindelige side af snapsene på t-shirten, hvor du vil placere Floraen. Ingen af snapsene skal røre hinanden.
4. Sørg for at tjekke placeringen af hvert snap, mens du syr for at sikre, at de stemmer overens med den korrekte pin på Flora. (Set over i billedet.)

Husk at blive ved med at henvise til din trådningsplan igennem disse faser, så du ikke krydser ledninger eller glemmer at forbinde noget.

Trin 14: Montering af en prototype: syning del 2

Nu hvor du har rammen nede, lad os gå videre til sykomponenter:

1. Lim NeoPixels der, hvor du vil have dem. Dette er ikke strengt nødvendigt, men det er nyttigt at holde dem på plads, mens du sy dem ned.
2. Sy NeoPixels på t-shirten.
3. Sy Bluetooth på t-shirten. Vi lavede en lille lomme, som det ses på billedet ovenfor, men øv dit kreative sind for at beslutte den bedste måde at holde den nede.
4. Brug ledende tråd til at sy forbindelser mellem snapsene til Flora, Bluetooth og NeoPixels.
5. Kryds ikke trådene! Hvis krydsning af tråde er uundgåeligt, skal du lægge en slags isolering mellem trådene, som en del af t-shirten.

Trin 15: Montering af en prototype: syning del 3

Når NeoPixels er syet ned, skal du gå videre til at forbinde tryksensorerne til kredsløbet:

1. Sy en linje på seks snaps omkring en tomme under NeoPixels.
2. Trådledende ledninger mellem Flora og den nye serie snaps. Disse vil fungere som forbindelsespunkter for tryksensorerne. (Der skal være tre tilsluttet GND og tre tilsluttet analoge signalstifter 6, 9 og 10.)
3. Vi bragte ledningerne fra hver tryksensor op på bagsiden af anklen og trådte dem gennem en del af t-shirten for at forhindre dem i at røre hinanden.
4. Fastgør han -siden af de seks snaps på enden af det ledende gevind fra tryksensorerne.
5. Disse snaps skulle snappe på den linje, du lige har syet ned.

Se tilbage til din trådningsplan under disse trin for at sikre, at du ikke krydser ledninger, og at du forbinder de rigtige snaps.

Trin 16: Montering af en prototype: Lodning

Nu går vi i lodning. Husk at gennemgå din sikkerhed, fordi loddejern kan være meget smertefuldt, hvis det berøres.

1. Lod den mandlige side af snapsene på Floraen. (Set på billedet ovenfor til venstre.)
2. Efter hvert snap er blevet loddet, skal du dobbelttjekke placeringen af det med de syede snaps. Det er hurtigere at justere et snap med loddetøj, end det er at sy alle snapsene igen, fordi de ikke er stillet ordentligt op.
3. Når snapsene er loddet til Flora, kan du vedhæfte den grove samling af dele for at se, hvordan den passer, set på billedet til højre.

Trin 17: Montering af en prototype: Finish Up

1. Vi dækkede bagsiden af strimlen (hvor alt gevind og knuder er udsat) med en anden portion t-shirt. Det ville være en skam, hvis en ledning hakket og revet!
2. Opret en lille lomme til batteriet, hvis det ønskes.
3. Vi lavede en flap til at dække alle komponenterne, men dette er helt op til dig!
4. Tilføj velcroprikker til t-shirtstrimlen. Dette vil tjene som en justerbar størrelse for at holde båndet omkring anklen.
5. En du er færdig med, prøv den efter størrelse og se om den virker!

Trin 18: Yderligere ideer

I den nærmeste fremtid håber vi at tilføje yderligere behandling for at opnå et klarere signal og feedback for at informere brugerne om ubalancer mellem tryksensoraflæsninger. Disse ubalancer kunne forhåbentlig derefter bruges til at komme med forslag til en indersål til brugeren (igen ville det være lettere at have et mere præcist og komplet sensorgitter).

I den videre fremtid kan dette projekt udvides til at omfatte et mere præcist udvalg af tryksensorer. Hvis der f.eks. Blev brugt et trykfølernet af en eller anden art, kunne det skabe en meget mere detaljeret indsamling af data. Disse data kan derefter bruges til at skabe et realtids gengivet billede af en fod med områder med højere og lavere tryk angivet med en række farver. Dette ville gøre sensortilbehøret meget mere nyttigt i kliniske omgivelser, fordi en læge visuelt kunne genkende abnormiteter i kraftfordelingen over en persons fod, mens de går. Han eller hun kunne derefter se på de numeriske data og baseret på resultaterne anbefale behandling af tilstanden (dvs. hvilken type indersål der skal købes for at forbedre komforten). Sådan funktionalitet er langt væk for dette projekt, men vi mener, at denne instruerbare bestemt har et stort potentiale!

Mange tak fordi du tog dig tid til at læse vores tutorial og (måske!) Prøve det. Lad os vide, hvis du har forslag eller feedback i kommentarfeltet herunder.