Uređaj za motivaciju fitnesa: 22 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Mi smo studenti inženjerstva koji žele biti fizički sposobni.

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

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

Pogledajte šta radite

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

U suštini, ovaj projekat vam omogućava da kombinujete više aspekata onoga što znate. Nema problema ako ste tek počeli s biomedicinskim inženjeringom (BME) ili biosenzorima. U ovom projektu koriste se dva primarna senzora. Ovi senzori su akcelerometar i elektromiogram (EMG). Kao što ime može sugerirati, mjerač ubrzanja je jednostavno senzor koji mjeri ubrzanje. Manje intuitivno, elektromiogram mjeri električnu aktivnost mišića na koji su povezane njegove odgovarajuće elektrode. U ovom projektu, tri površinske gel bioelektrode su korištene iz električnog kabela koji je mjerio signale koji dolaze od teleta povezanog 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 (može se kupiti na
• Bitalino priključeni komplet (koji se može kupiti na www.bitalino.com)
• Adafruit 1.8 "TFT displej i štit uz perma-protoboard upola veličine (koji se mogu 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 ekseri 5/8", komad od 4 "x4" od čeličnog lima promjera 28, dvije male šarke i jednostavan mehanizam zasuna (može se kupiti na www.lowes.com)
• pet drvenih stopa

  Napomena: Tvrdo drvo se može kupiti na www.lowes.com, ali preporučujemo da pronađete lokalnu pilanu i koristite 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 gornjim fotografijama i ovdje 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)

Opcioni 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 je neophodan. Osim toga, prethodni rad s Arduinom ili Adafruitom bit će od pomoći.

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

Krugove za lemljenje i ožičenje najbolje ćete naučiti izvođenjem ovih radnji. Iako teoretski tečajevi mogu biti korisni za tehničko razumijevanje krugova, oni su od male koristi osim ako ste u njih ugradili neka kola! 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 fluksa jednostavno će učiniti proces lemljenja frustrirajućim nego što bi trebao biti. Ipak, nemojte koristiti previše lemljenja. Što se tiče lemljenja, dodavanje previše lemljenog materijala općenito ne pomaže poboljšanju lemljene veze. 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 materijalnim svojstvima drveta pomaže, poput one koju je u Woodu dao Eric Meier, posebno ako ćete u budućnosti raditi više projekata za obradu 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 radnji također je bitno. Razumijevanje koji alati izvode zadane funkcije pomoći će vam da projekt završite brže i sigurnije nego što bi se inače moglo učiniti.

Korisne stranice

• www.github.com; ova web stranica pomaže u manipulaciji kodom
• www.adafruit.com; ova stranica vam govori kako spojiti TFT ekran
• www.fritzing.com; ovo mjesto vam pomaže u crtanju i konceptualiziranju kola

Sigurnost

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

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

Ovo uputstvo uključuje upotrebu električne energije, lemilice i električnih alata. Zbog nemara ili nedostatka razumijevanja, ove stvari mogu postati opasne.

Za napajanje Arduina, Adafruit ekrana i LED dioda potrebna je električna energija. Napaja se baterijom od 9V. Uopšteno govoreći, u interakciji sa 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 sva kola. Oni pomažu u sprječavanju preopterećenja krugova ili curenja struje, ako nešto pođe po zlu s uređajem ili stazom električne energije.
• Nemojte koristiti električne uređaje za vrijeme grmljavinskih oluja ili u drugim slučajevima gdje padovi struje imaju veću stopu incidencije od normalne.
• Nemojte potapati električne uređaje niti ih pokušavati koristiti u vodenom okruženju.
• Menjajte kola samo kada je napajanje isključeno.

Lemilica je električni uređaj. Ovdje se primjenjuju sve sigurnosne mjere opreza za električne uređaje. Međutim, vrh pegle se također jako zagrijava. Da 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 pegle.

Električni alati zahtijevaju i električnu energiju. Ovdje se pridržavajte gore navedenih mjera opreza u vezi s električnom zaštitom. Osim toga, znajte da električni alati imaju mnogo pokretnih dijelova. Zato 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 siječe ili obrađuje. Kao operater, vi ste odgovorni za siguran rad električnih alata. Prilikom rada s električnim alatima držite zaštitne štitnike i štitove.

Savjeti i savjeti

Sljedeće informacije mogu biti korisne u ovom uputstvu. Ne primjenjuje se svaki savjet ili savjet 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 biti spriječene u kretanju više nego što je potrebno kako bi se izbjegao artefakt kretanja. Kompresijska čarapa ili traka dobro funkcioniraju u pričvršćivanju ovih žica.
• Lemiti na odgovarajući način. Uvjerite se da je svaka lemljena veza dovoljna i provjerite te veze ako se čini da je krug potpun, ali ne radi ispravno.
• Prilikom blanjanja izravnajte komade materijala dužine najmanje šest inča. Rendanje komada manje od ove duljine može uzrokovati šljuku ili prekomjerni povratni udar radnih komada.
• Slično tome, nemojte stajati direktno ispred blanjalice. Radije, stojte pored njega 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 preciznog rezanja.
• Prilikom pričvršćivanja vijcima ili ekserima osigurajte probne rupe. Upravljački bit bi trebao biti manjeg promjera od predviđenog pričvršćivača, ali ne manje od polovice promjera pričvršćivača. Ovo pomaže u izbjegavanju cijepanja i lomljenja drveta koje se pričvršćuje ublažavanjem prekomjernog naprezanja zbog prisutnosti pričvršćivača.
• Ako bušite probne rupe za eksere, pokušajte držati pilot rupu za osminu inča pliće od predviđene dužine čavla. Ovo pomaže noktu u nešto u što može utonuti i pruža dovoljno trenja koje pomaže u održavanju nokta na mjestu kada je potonuo.
• Prilikom čekića vozite ravno na glavu eksera 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, izmjerite dvaput i jednom izrežite. Ako to ne učinite, morat ćete napraviti neke komade više puta.
• Na oštrim rezačima i testerama koristite oštre noževe. 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" precizne rezane na Dewalt -ovoj dvostrukoj konusnoj pili i list sa najmanje 6 zubaca po linearnom inču na tračnoj pili.
• Motor trgovine kupujte u preporučenom rasponu brzina 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

Prvo sastavite komponentu kola. Počnite ožičenjem i uzemljenjem na perma-protoboard.

Korak 2: Dodavanje biosenzora

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

Korak 3: Uključujući LED diode

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

Korak 4: Dodavanje ekrana

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

Korak 5: Vrijeme kodiranja

Pošto je kolo sada završeno, otpremite kôd na 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 sa mjerača ubrzanja. Ako je signal ispod praga, crvena LED lampica se uključuje, zelena LED lampica ostaje ne svijetli, a na ekranu se prikazuje "Ustanite!". U međuvremenu, ako je signal akcelerometra iznad praga, crvena LED se isključuje, zelena LED se uključuje, a na ekranu se prikazuje "Hajde!". Dodatno se očitava EMG signal. Ako je EMG signal iznad postavljenog praga, digitalni zaslon prikazuje "Odlično!" Međutim, ako je EMG signal ispod praga, na ekranu se prikazuje "Get Go!". To se ponavlja s vremenom, a stanje LED dioda i ekrana se mijenjaju kako to zahtijevaju ulazi iz akcelerometra i EMG -a. Pragove postavljene za akcelerometar i EMG treba postaviti na osnovu kalibracije sa određenim subjektom pri ruci u stanju mirovanja i vježbe.

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 pomoću blanjalice. Otprilike tri i pol daske za dasku treba se blanjati do 1/2 "debljine. Pola daske za dasku treba biti do 3/8" debljine. Još pola stopala treba biti blanjano na 1/4 "debljine. Posljednje stopalo bi trebalo biti takvo 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: Kraj 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 ekserima.

Korak 10: Bočne strane primarnog okvira- strana ekrana

Ekran primarne kutije postavite na navedene dimenzije i pričvrstite je na ostatak kutije.

Korak 11: Provjerite šta 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 na 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 kada je to potrebno.

Korak 15: Zakopčajte se

Kako biste ovaj uređaj učinili prenosivim, savijte tanki komad čeličnog lima duž jedne od njegovih dimenzija tako da pojas 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 da napravite kutiju za baterije. Napravite osnovu 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 dno kutije za baterije.

Korak 18: Vrh kutije za baterije

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

Korak 19: Stavite poklopac na kutiju za baterije

Koristeći isti postupak koji se koristi za stavljanje poklopca na primarnu kutiju, pričvrstite poklopac kutije za bateriju na tijelo kutije za baterije.

Korak 20: Provjerite kutiju za bateriju

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

Korak 21: Pričvrstite kutiju za bateriju u primarnu kutiju

Postavite kutiju za bateriju na vrh primarne kutije. Upotrijebite vijke za drvo ili završne čavle kako biste dovršili pričvršćivanje kutije za bateriju na primarnu kutiju.

Korak 22: Dodatne 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 htjeli nakon primanja signala 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 ovo 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 baterije od 9V. Veličina kutije za baterije mogla bi se shodno tome smanjiti.