Fitness Motivator -enhed: 22 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Vi er ingeniørstuderende, der søger at være fysisk i form.

Vi ved, hvordan det er at have tilsyneladende for meget skolearbejde til at komme ud og dyrke motion. For at tage to fugle med ét smæk besluttede vi at bruge et afsluttende projekt i en af vores ingeniørklasser til at tage grundlæggende biosensormålinger under træning. Mere specifikt giver dette projekt brugeren mulighed for at foretage aflæsninger fra et accelerometer (ACC) og elektromyogram (EMG), mens der overføres outputinformation til to LED'er og et lille digitalt display.

Hvis du kan lide kredsløb, Arduino, træbearbejdning, kodning, biomedicinsk teknik eller lodning, er dette projekt måske noget for dig!

Se hvad du laver

Inden du går i gang med dette projekt, skal du bruge et minut på at se, hvad du laver i videoen ovenfor.

I det væsentlige giver dette projekt dig mulighed for at kombinere flere facetter af det, du ved. Hvis du tilfældigvis er ny inden for biomedicinsk teknik (BME) eller biosensorer, er det ikke noget problem. Der er to primære sensorer, der bruges i dette projekt. Disse sensorer er et accelerometer og et elektromyogram (EMG). Som navnet antyder, er et accelerometer simpelthen en sensor, der måler acceleration. Mindre intuitivt måler et elektromyogram elektrisk aktivitet i musklen, som dens tilsvarende elektroder er knyttet til. I dette projekt blev tre overfladegelbioelektroder vant til fra en elektrisk ledning, der målte signaler, der kom fra kalven til det vedhæftede emne.

Materialer og værktøjer

Materialer

For at konstruere dette projekt skal du bruge følgende:

• et Arduino Uno -bord (som kan købes på
• en 9V batteristrømforsyning (som kan købes på
• et Bitalino -stik (der kan købes på www.bitalino.com)
• et Adafruit 1,8 "TFT display breakout og skjold ud over en halv størrelse perma-protoboard (som kan købes på www.adafruit.com)
• assorterede jumperwires, LED'er, 220 Ohm modstande, lodning og flux (kan købes på www.radioshack.com)
• 1/2 "træskruer, 5/8" færdigspik, et 4 "x4" stykke 28 gauge stålplader, to små hængsler og en enkel låsemekanisme (kan købes på www.lowes.com)

• fem brætfødder træ

  Bemærk: Træ kan købes på www.lowes.com, men vi vil anbefale at finde en lokal savværker og bruge træ fra denne person. Dimensionerne af træ, der bruges i dette projekt, er ikke overraskende almindelige, så oddset for at finde træ, der er forskåret til de nødvendige tykkelsesdimensioner, er temmelig slankt

  Værktøjer

• et loddejern (som kan købes på www.radioshack.com)

• mange træbearbejdningsværktøjer, som er inkluderet i billederne ovenfor og angivet her

  • en geringssav (som kan købes på www.lowes.com)
  • en butiksmed eller tilsvarende bordsav (som kan købes på www.shopsmith.com)
  • en tykkelseshøvl (som kan købes på www.sears.com)
  • en hammer, bor, et målebånd og en blyant (kan købes på www.lowes.com)
  • batteridrevet boremaskine og batteri (kan købes på www.sears.com)
  • en båndsav (kan købes på www.grizzly.com)

Valgfrie værktøjer

• et aflodningsjern (kan købes på www.radioshack.com)
• en samlingshøvl (kan købes på www.sears.com)

Forberedelse

Selvom dette ikke er den mest udfordrende instruerbare at foretage, er det heller ikke det enkleste. Forudsætningskendskab inden for kodning, ledningskredsløb, lodning og træbearbejdning er nødvendig. Derudover vil tidligere arbejde med Arduino eller Adafruit være nyttigt.

Et simpelt programmeringskursus eller praktisk erfaring inden for emnet burde være tilstrækkeligt for omfanget af denne instruktive.

Lodning og ledningskredsløb læres bedst om ved at udføre disse handlinger. Selvom et teoretisk kredsløbskursus kan være nyttigt i teknisk forståelse af kredsløb, er det ikke meget nyttigt, medmindre du har bygget nogle kredsløb i det! Mens du foretager ledninger, skal du prøve at gøre ledningerne så ligetil som muligt. Undgå at krydse ledninger eller bruge længere ledninger end nødvendigt, når det er muligt. Dette hjælper dig med at fejlfinde kredsløbet, når det ser ud til at være gennemført og ikke fungerer korrekt. Når du lodder, skal du sørge for at bruge nok flux til at holde loddet flyder der, hvor du vil have det. Brug af for lidt flux vil simpelthen gøre lodningsprocessen mere frustrerende, end den skal være. Ikke desto mindre skal du ikke bruge for meget loddemetal. Når det kommer til lodning, hjælper tilføjelse af for meget loddemateriale generelt ikke til at gøre den loddede forbindelse bedre. For meget lodning kan snarere få din forbindelse til at se rimelig ud, selvom den blev foretaget forkert.

Træarbejde er en praktisk handel. Det kræver bestemt lidt øvelse. Baggrund for træets materialegenskaber hjælper, f.eks. Det, Eric Meier leverede i Wood, især hvis du skal lave flere træbearbejdningsprojekter i fremtiden. Dette er imidlertid ikke påkrævet. Efter at have set en håndværker arbejde træ eller selv udført noget træbearbejdning burde være rigelig baggrund for dette projekt. At kende dig rundt i en træbutik er også vigtigt. At forstå, hvilke værktøjer der udfører givne funktioner, hjælper dig med at få projektet udført hurtigere og mere sikkert, end man ellers kunne gøre.

Nyttige websteder

• www.github.com; dette websted hjælper med at manipulere kode
• www.adafruit.com; dette websted fortæller dig, hvordan du tilslutter TFT -skærmen
• www.fritzing.com; dette websted hjælper dig med at tegne og konceptualisere kredsløb

Sikkerhed

Inden vi fortsætter, skal vi tale om sikkerhed. Sikkerhed skal først og fremmest forblive i at lave instruktioner eller næsten alt andet i livet, for hvis nogen kommer til skade, er det ikke sjovt for nogen.

Selvom denne instruktør indeholder biosensorer, er hverken delene eller den samlede enhed en medicinsk enhed. De bør ikke bruges til medicinske formål eller håndteres som sådanne.

Dette instruerbare indebærer brug af elektricitet, et loddejern og elværktøj. Med uagtsomhed eller mangel på forståelse kan disse ting blive farlige.

Elektricitet er påkrævet for at drive Arduino, Adafruit display og lysdioder. Den leveres af et 9V batteri. Generelt er det svært at være for sikker, når man interagerer med elektricitet.

Ikke desto mindre følger nogle nyttige elektriske sikkerhedstip:

• Hold dine hænder tørre, og sørg for, at huden på dem er ubrudt.
• Hvis en strøm skal passeres gennem dig, skal du prøve at holde ind- og udgange på samme ekstremitet.
• Sørg for jordforbindelse, afbrydere og fejlafbrydere til alle kredsløb. Disse hjælper med at forhindre overbelastning af kredsløb eller strømlækage, hvis noget går galt med enheden eller den elektriske vej.
• Brug ikke elektriske enheder under tordenvejr eller i andre tilfælde, hvor strømstød har en højere forekomstrate end normalt.
• Undlad at nedsænke elektriske apparater eller forsøge at bruge dem, når de er i vandige omgivelser.
• Ændre kredsløb kun, når strømmen er afbrudt.

Et loddejern er en elektrisk enhed. Heri gælder alle sikkerhedsforanstaltninger for elektriske apparater. Spidsen af jernet bliver dog også meget varm. For at undgå at blive brændt, undgå kontakt med spidsen af strygejernet. Hold strygejernet og loddetøjet på en sådan måde, at hvis et af emnerne glider ud af dit greb, vil dine hænder ikke komme i kontakt med jernets spids.

Elværktøj kræver også elektricitet. Overhold her de elektriske sikkerhedsforanstaltninger vist ovenfor. Videre ved, at elværktøj har mange bevægelige dele. Som sådan skal du holde din krop og alt andet, du holder af, væk fra disse dele, når værktøjerne er i brug. Husk, at værktøjet ikke ved, hvad det skærer eller bearbejder. Som operatør er du ansvarlig for sikker betjening af elværktøj. Hold sikkerhedsafskærmninger og skjolde på plads, mens du kører elværktøj.

Hints og tips

Følgende oplysninger kan være nyttige i hele denne instruktive. Ikke hvert tip eller tip gælder for hvert trin, men sund fornuft bør være en vejledning i, hvilke tip og tips der gælder i hvert enkelt tilfælde.

• Ved ledningsføring er trådfarven ligegyldig. Det kan dog være nyttigt at etablere et farveskema og være i overensstemmelse med det i hele dit projekt. For eksempel kan det være nyttigt at bruge rød ledning til en positiv tilført spænding i kredsløbet.
• Bioelektroder skal placeres på en glatbarberet del af kroppen. Hår fører til overdreven støj og bevægelsesartefakter i indsamlede signaler.
• Ledninger fastgjort til bioelektroderne skal forhindres i at bevæge sig mere end nødvendigt for at undgå bevægelsesartefakter. En kompressionsstrømpe eller tape fungerer godt til sikring af disse ledninger.
• Loddet passende. Sørg for, at hver loddet forbindelse er tilstrækkelig, og kontroller disse forbindelser, hvis kredsløbet ser ud til at være komplet, men ikke fungerer korrekt.
• Når du høvler, planstykker materiale ikke mindre end seks inches i længden. Høvlestykker mindre end denne længde kan forårsage snipe eller overdreven tilbageslag af arbejdsemner.
• På samme måde må du ikke stå direkte foran høvlen. Stå hellere ved siden af, mens emner indføres og modtages fra høvl.
• Når du bruger sav, skal du sørge for, at arbejdsemnerne forbliver mod de relevante afskærmninger eller hegn. Dette hjælper med at sikre en sikker og præcis skæring.
• Sørg for huller ved fastgørelse med skruer eller søm. Pilotboret skal have en mindre diameter end det tilsigtede fastgørelseselement, men ikke mindre end halvdelen af fastgørelsens diameter. Dette hjælper med at undgå spaltning og splintning af træet, der fastgøres ved at aflaste overdreven belastning på grund af fastgørelseselementets tilstedeværelse.
• Hvis du borer pilothuller til søm, skal du prøve at holde pilothullet en ottendedel tomme mere lavt end den tilsigtede sømlængde. Dette er med til at give neglen noget at synke ned i og giver rigelig friktion til at hjælpe med at holde neglen på plads, når den sænkes.
• Når du hamrer, skal du køre direkte på sømets hoved med midten af hammerens hoved. Tag moderate svingninger i modsætning til udelukkende konservative gynger, da konservative gynger generelt ikke giver nok energi til at køre sømmet, men snarere kun leverer nok energi til at få neglen til at kile og bøje på uønskede måder.
• Brug hammerens klo til at fjerne søm, der ikke kører efter hensigten.
• . Hold dine hænder fri for skærelinjen til savklinger. Hvis noget går galt, vil du ikke have, at din hånd bliver skåret.
• For at spare tid måles to gange og skæres en gang. Hvis du ikke gør det, bliver du nødt til at lave nogle stykker mere end én gang.
• Brug skarpe knive på tykkelseshøvlen og savene. På savene er knive med højere tandtællinger gode til at give en glat snit nær finishkvalitet. Ved udførelsen af dette projekt brugte vi et 96 -tands 12 "præcisionsskæret blad på Dewalt dobbeltfasingssaven og et blad med mindst 6 tænder pr. Lineær tomme på båndsaven.
• Hold butiksmotorens motor inden for det anbefalede hastighedsområde til konfiguration af bordsav. Sørg for, at bordet er justeret til en passende højde, og udsæt ikke mere af bladet end nødvendigt for at foretage hvert snit.

Trin 1: Lad os komme i gang

Byg kredsløbskomponenten først. Start med at koble strøm og jord til perma-protoboardet.

Trin 2: Tilføjelse af biosensorer

Tilslut biosensorerne til perma-protoboardet, og bemærk, hvilken sensor der er. Vi brugte signalet til venstre i diagrammet som accelerometer.

Trin 3: Inklusive lysdioder

Tilføj derefter lysdioderne. Husk, at LED'ens retning betyder noget.

Trin 4: Tilføjelse af skærmen

Tilføj det digitale display. Brug ledningerne på dette websted til at hjælpe:

Trin 5: Kodningstid

Da kredsløbet nu er fuldført, skal du uploade kode til det. Den vedhæftede kode er den kode, vi brugte til at fuldføre dette projekt. Billedet er et eksempel på, hvordan koden skal se ud, når den åbnes korrekt. Det er her, fejlfinding fuldt ud kan begynde. Hvis tingene fungerer korrekt, læses signaler fra accelerometeret først. Hvis signalet er under tærsklen, tændes den røde lysdiode, den grønne lysdiode forbliver slukket, og displayet viser "Stå op!". I mellemtiden, hvis accelerometer -signalet er over tærsklen, slukkes den røde LED, den grønne LED tændes, og skærmen viser "Kom igen!". Derudover læses derefter et EMG -signal. Hvis EMG -signalet er over en indstillet tærskel, viser det digitale display "Godt arbejde!" Men hvis EMG -signalet er under tærsklen, viser skærmen "Kom i gang!". Dette gentages over tid, og lysdiodernes og skærmens tilstand ændres efterhånden som input fra accelerometeret og EMG kræver det. Tærsklerne for accelerometeret og EMG bør indstilles baseret på kalibrering med det pågældende emne ved hånden under hviletilstande og motion.

For at få adgang til denne kode i GitHub, klik venligst HER!

Trin 6: Høvling

Begynd at lave kasserne til at indeholde kredsløbet og batteriet.

Bemærk, at alle de viste tegninger herefter har dimensioner angivet i tommer, medmindre andet er markeret.

Begynd med at høvle det træ, der er nødvendigt til projektet, ned til korrekt tykkelse med tykkelsesplaneren. Cirka tre og et halvt bræt fod bør høvles til 1/2 "tykkelse. En halv bræt fod skal høvles til 3/8" tykkelse. Endnu en halv brætfod skal høvles til 1/4 "tykkelse. Den sidste halve bræddfod skal være sådan, at en u-kanal, der danner batteriboksens krop, kan laves som beskrevet i et senere trin.

Trin 7: Bunden af den primære kasse

Lav bunden af den primære boks til de viste dimensioner, og fastgør printkortet og Arduino til det. Klik på billedet for at afsløre disse dimensioner.

Trin 8: Ender på den primære boks

Lav enderne af den primære kasse til de viste dimensioner, og fastgør dem til bunden af den primære kasse.

Trin 9: Siderne på den primære boks- sensorsiden

Fortsæt ved at gøre sensorsiden af den primære kasse til de viste dimensioner, og fastgør den til resten af kassen med færdigspik.

Trin 10: Siderne på den primære boks- skærmsiden

Lav skærmsiden af den primære boks til de angivne dimensioner, og fastgør den til resten af boksen.

Trin 11: Kontroller, hvad du har

På dette tidspunkt skal du kontrollere, om den overordnede boks generelle form er den, der er vist her, selvom nogle af dimensionerne skal være forskellige på grund af dit valg af hardware eller hardware placering.

Trin 12: Toppen af den primære kasse

Lav toppen af den primære boks som vist. Klik på det viste billede for at udvide det til fuld størrelse og se de tilhørende dimensioner.

Trin 13: Det hele afhænger af dette

Fastgør toppen af den primære boks til resten af den primære boks ved hjælp af hængslet for enden med lysdioderne. Sørg for, at toppen af kassen er firkantet med resten af kassen, før du fastgør et af de små hængsler.

Trin 14: Lås det

Installer en lille lås på forenden af kassen, for enden modsat hængslet. Dette forhindrer den primære boks i at åbne, undtagen når det er nødvendigt.

Trin 15: Spænd op

For at gøre denne enhed bærbar skal du bøje det tynde stykke stålplade langs en af dens dimensioner, så et bælte kan passe mellem det og bunden af den primære kasse. Efter bøjning fastgøres den til bunden af den primære kasse med træskruer.

Trin 16: Batteriboksens bund

Nu er det tid til at lave batterikassen. Lav bunden af denne boks til de viste dimensioner.

Trin 17: Ender på batterikassen

Da vi lavede enderne af batterikassen, brugte vi 3/8 materiale. Brug de angivne dimensioner til at lave enderne og fastgøre dem til bunden af batterikassen.

Trin 18: Toppen af batterikassen

Vi lavede toppen af batterikassen ved at skære noget 1/4 materiale i længden med geringssaven og til den korrekte bredde ved hjælp af en båndsav. For at se dimensionerne skal du klikke på billedet for at udvide det.

Trin 19: Sæt låget på batterikassen

Ved hjælp af den samme procedure, som bruges til at lægge låget på den primære boks, skal du fastgøre låget på batterikassen til batteriboksens krop.

Trin 20: Kontroller batteriboksen

På dette tidspunkt skal du kigge over batteriboksen for at sikre, at den ligner billedet vist her. Hvis det ikke gør det, ville det nu være et godt tidspunkt at gense nogle af de foregående trin!

Trin 21: Fastgør batterikassen til den primære boks

Placer batterikassen oven på den primære boks. Brug træskruer eller afslutningssøm til at fastgøre batterikassen til den primære boks.

Trin 22: Yderligere ideer

Hvis du har fulgt disse trin, gjorde du det! Efter implementering af hardware og software kunne vi bruge enheden. I sin nuværende form har enheden begrænset anvendelse, men er stadig en interessant kombination af forskellige aspekter af design. Outputene gør alt, hvad vi havde til hensigt efter at have modtaget signaler fra biosensorindgange. I alt vejer enheden et par kilo.

I fremtidige gengivelser ville det være interessant at få enheden til at veje mindre og optage mindre plads. Hvis dette var muligt, ville enheden blive mere nyttig og lettere kunne bæres under træning. For at gøre dette muligt, anbefaler vi at eksperimentere med at bruge en Arduino mikro og 3D-udskrivning af æskerne. For at spare plads ville det være godt at eksperimentere med at bruge et genopladeligt batteri, der fylder mindre end et simpelt 9V batteri. Batteriboksens størrelse kan reduceres tilsvarende.