Fitness motiváló eszköz: 22 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Mérnöki hallgatók vagyunk, akik fizikailag alkalmasak akarnak lenni.

Tudjuk, milyen az, ha látszólag túl sok az iskolai munka ahhoz, hogy kijussunk és gyakoroljunk. Ha két legyet egy csapásra ki akarunk venni, úgy döntöttünk, hogy mérnöki óráink egyik végső projektjét használva alapvető bioszenzoros leolvasást végzünk edzés közben. Pontosabban, ez a projekt lehetővé teszi a felhasználó számára a gyorsulásmérő (ACC) és az elektromiogram (EMG) leolvasását, miközben a kimeneti információkat két LED -re és egy kis digitális kijelzőre továbbítja.

Ha élvezi az áramkört, az Arduino -t, a famegmunkálást, a kódolást, az orvosbiológiát vagy a forrasztást, akkor ez a projekt az Ön számára lehet!

Nézze meg, mit készít

Mielőtt elkezdené ezt a projektet, szánjon egy percet arra, hogy megnézze, mit készít a fenti videóban.

Lényegében ez a projekt lehetővé teszi, hogy egyesítse a tudásának több oldalát. Ha történetesen újonc vagy az orvosbiológia (BME) vagy a bioszenzorok számára, akkor nincs probléma. Ebben a projektben két elsődleges érzékelőt használnak. Ezek az érzékelők egy gyorsulásmérő és egy elektromiogram (EMG). Ahogy a neve is sugallhatja, a gyorsulásmérő egyszerűen érzékelő, amely méri a gyorsulást. Kevésbé intuitív módon az elektromiogram méri az izom elektromos aktivitását, amelyhez a megfelelő elektródák vannak rögzítve. Ebben a projektben három felszíni gél bioelektródot használtak elektromos vezetékről, amely a csatolt alany borjújából érkező jeleket mérte.

Anyagok és eszközök

Anyagok

A projekt elkészítéséhez a következőkre lesz szüksége:

• egy Arduino Uno tábla (amely megvásárolható a https://www.arduino.cc/ oldalon)
• 9 V -os akkumulátor tápegység (amely a https://www.radioshack.com címen vásárolható meg)
• egy Bitalino dugaszolt készlet (amely a www.bitalino.com webhelyen vásárolható meg)
• egy Adafruit 1,8 hüvelykes TFT kijelző törés és pajzs a fél méretű perma protoboard mellett (amely megvásárolható a www.adafruit.com webhelyen)
• vegyes jumper vezetékek, LED -ek, 220 ohmos ellenállások, forrasztás és fluxus (megvásárolhatók a www.radioshack.com webhelyen)
• 1/2 "-os facsavarok, 5/8" befejező szögek, 4 "x4" méretű 28 méretű acéllemez, két kis csuklópánt és egyszerű reteszelő mechanizmus (megvásárolható a www.lowes.com webhelyen)

• öt deszkaláb fát

  Megjegyzés: A keményfa megvásárolható a www.lowes.com webhelyen, de azt javasoljuk, hogy keressen egy helyi fűrészgépet, és használja az adott személy fáját. Az ebben a projektben használt fa méretei nem meglepően gyakoriak, így az esély arra, hogy a szükséges vastagságra előre vágott fát találjunk, meglehetősen kicsi

  Eszközök

• forrasztópáka (amelyet a www.radioshack.com webhelyen lehet megvásárolni)

• sok famegmunkáló szerszám, amelyeket a fenti fényképek tartalmaznak és itt felsorolnak

  • egy gérvágó fűrész (amely a www.lowes.com webhelyen vásárolható meg)
  • boltos vagy azzal egyenértékű asztali fűrész (amely megvásárolható a www.shopsmith.com webhelyen)
  • vastagságú gyalu (amely megvásárolható a www.sears.com webhelyen)
  • kalapács, fúrószárak, mérőszalag és ceruza (megvásárolható a www.lowes.com webhelyen)
  • akkus fúró és akkumulátor (megvásárolható a www.sears.com webhelyen)
  • szalagfűrész (megvásárolható a www.grizzly.com webhelyen)

Opcionális eszközök

• forrasztópáka (megvásárolható a www.radioshack.com webhelyen)
• egy csiszoló gyalu (megvásárolható a www.sears.com webhelyen)

Készítmény

Bár nem ez a legnehezebb oktatható feladat, de nem is a legegyszerűbb. Szükséges a kódolás, a bekötési áramkörök, a forrasztás és a fafeldolgozás előzetes ismerete. Ezenkívül hasznos lehet az Arduino vagy az Adafruit segítségével végzett korábbi munka.

Egy egyszerű programozási tanfolyamnak vagy a témában szerzett gyakorlati tapasztalatnak elegendőnek kell lennie ennek az oktatható anyagnak a terjedelmében.

A forrasztási és huzalozási áramköröket legjobban ezeknek a műveleteknek a megismerésével ismerheti meg. Bár egy elméleti áramkör tanfolyam hasznos lehet az áramkörök technikai megértésében, kevés haszna van, hacsak nem épít be néhány áramkört! A vezetékezés során próbálja meg a lehető legegyszerűbbé tenni a vezetékeket. Ha lehetséges, kerülje a vezetékek keresztezését vagy a szükségesnél hosszabb vezetékek használatát. Ez segít az áramkör hibaelhárításában, ha úgy tűnik, hogy befejeződött, és nem működik megfelelően. Forrasztáskor ügyeljen arra, hogy elegendő fluxust használjon ahhoz, hogy a forrasztás a kívánt helyen folyjon. A túl kevés fluxus használata a kelleténél sokkal frusztrálóbbá teszi a forrasztási folyamatot. Ennek ellenére ne használjon túl sok forrasztót. Ami a forrasztást illeti, a túl sok forrasztóanyag hozzáadása általában nem segít javítani a forrasztott kapcsolatot. Inkább a túl sok forrasztás ésszerűvé teheti a kapcsolatot, még akkor is, ha helytelenül készült.

A famegmunkálás gyakorlati üzlet. Ez mindenképpen gyakorlatot igényel. A fa anyagtulajdonságainak előzményei segítenek, mint amilyen például Eric Meier Wood -ban található, különösen akkor, ha a jövőben több faipari projektet fog végezni. Ez azonban nem kötelező. Ha nézte, hogy egy kézműves fát dolgozik, vagy maga végez famegmunkálást, elegendő háttérrel kell rendelkeznie ehhez a projekthez. A faüzlet körüljárásának ismerete is elengedhetetlen. Ha megérti, hogy milyen eszközök hajtják végre az adott funkciókat, akkor gyorsabban és biztonságosabban tudja elvégezni a projektet, mint egyébként.

Hasznos webhelyek

• www.github.com; ez az oldal segít a kód manipulálásában
• www.adafruit.com; ez az oldal elmagyarázza, hogyan kell bekötni a TFT képernyőt
• www.fritzing.com; Ez az oldal segítséget nyújt az áramkörök rajzolásában és koncepcionális kialakításában

Biztonság

Mielőtt folytatnánk, beszélnünk kell a biztonságról. A biztonságnak elsősorban az utasítások vagy szinte bármi más elvégzésében kell maradnia az életben, mert ha valaki megsérül, senkinek nem szórakoztató.

Annak ellenére, hogy ez az utasítás bioszenzorokat tartalmaz, sem az alkatrészek, sem az összeszerelt eszköz nem orvosi eszköz. Ezeket nem szabad orvosi célokra használni, vagy önmagukban kezelni.

Ez az utasítás elektromos, forrasztópáka és elektromos szerszámok használatát foglalja magában. Hanyagsággal vagy a megértés hiányával ezek a dolgok veszélyessé válhatnak.

Az Arduino, az Adafruit kijelző és a LED -ek áramellátásához áram szükséges. 9V -os elem biztosítja. Általánosságban elmondható, hogy az elektromos árammal való kölcsönhatás során nehéz túl biztonságosnak lenni.

Mindazonáltal néhány hasznos elektromos biztonsági tipp következik:

• Tartsa szárazon a kezét, és győződjön meg róla, hogy a bőrük töretlen.
• Ha áramot kell átvezetni rajtad, próbáld a be- és kilépési pontokat ugyanazon a végleten tartani.
• Biztosítson földelőeszközöket, megszakítókat és megszakítókat minden áramkör számára. Ezek segítenek megakadályozni az áramkörök túlterhelését vagy az áramszivárgást, ha valami hiba történik az elektromos készülékkel vagy útvonallal.
• Ne használjon elektromos készüléket zivatar idején, vagy más olyan esetekben, amikor az áramütések gyakoribbak a normálnál.
• Ne merítse víz alá az elektromos készülékeket, és ne próbálja azokat használni vizes környezetben.
• Csak akkor módosítsa az áramköröket, ha az áramellátás megszakadt.

A forrasztópáka egy elektromos eszköz. Itt az elektromos készülékekre vonatkozó összes biztonsági óvintézkedés érvényes. Ugyanakkor a vasaló hegye is nagyon felforrósodik. Az égés elkerülése érdekében kerülje a vasaló hegyével való érintkezést. Tartsa úgy a vasalót és a forrasztót, hogy ha az egyik tárgy kicsúszik a markolatából, a keze ne érjen a vasaló hegyéhez.

Az elektromos szerszámok is igényelnek áramot. Tartsa be a fent bemutatott elektromos biztonsági óvintézkedéseket. Emellett tudnia kell, hogy az elektromos szerszámok sok mozgó alkatrésszel rendelkeznek. Ezért a szerszámok használatakor tartsa távol a testét és minden mást, ami Önnel törődik. Ne feledje, hogy a szerszám nem tudja, hogy mit vág vagy megmunkál. Kezelőként Ön felelős az elektromos szerszámok biztonságos kezeléséért. Az elektromos szerszámok használata közben tartsa a helyén a védőburkolatokat és a pajzsokat.

Tanácsok és tippek

A következő információk hasznosak lehetnek ebben az oktatási részben. Nem minden tipp vagy tipp vonatkozik minden lépésre, de a józan észnek útmutatásnak kell lennie arra vonatkozóan, hogy milyen tippeket és tippeket kell alkalmazni minden esetben.

• Kábelezéskor a vezeték színe nem számít. Mindazonáltal hasznos lehet egy színséma létrehozása, és összhangban kell lenni vele a projekt során. Hasznos lehet például a piros vezeték használata pozitív áramellátásra az áramkörben.
• A bioelektródákat tiszta borotvált testrészre kell helyezni. A haj túlzott zajhoz és mozgástermékekhez vezet az összegyűjtött jelekben.
• A bioelektródákhoz rögzített huzalokat meg kell akadályozni, hogy a szükségesnél többet mozogjanak, hogy elkerüljék a mozgási műterméket. A kompressziós zokni vagy szalag jól működik ezeknek a vezetékeknek a rögzítésében.
• Forrasztani megfelelően. Győződjön meg arról, hogy minden forrasztott csatlakozás elegendő, és ellenőrizze ezeket a csatlakozásokat, ha az áramkör teljesnek tűnik, de nem működik megfelelően.
• Gyaluláskor sík anyagdarabokat legalább hat hüvelyk hosszúságban. Az ennél kisebb darabok megmunkálása szúnyogot vagy túlzott visszarúgást okozhat.
• Hasonlóképpen ne álljon közvetlenül a gyalugép elé. Inkább álljon mellé, mivel a munkadarabokat betáplálják a gyalugépbe és fogadják.
• Fűrészek használatakor győződjön meg arról, hogy a munkadarabok a megfelelő védőburkolatokhoz vagy kerítésekhez ütköznek. Ez segít a biztonságos, pontos vágás biztosításában.
• Csavarokkal vagy szögekkel történő rögzítéskor biztosítson kísérleti lyukakat. A kísérleti bitnek kisebb átmérőjűnek kell lennie, mint a tervezett rögzítőelem, de nem lehet kevesebb, mint a rögzítőelem átmérőjének fele. Ez segít elkerülni a rögzítendő fa felhasadását és szétesését, mivel csökkenti a rögzítőelem jelenléte miatt fellépő túlzott igénybevételt.
• Ha kísérleti lyukakat fúr a szögekhez, próbálja meg a kísérleti lyukat nyolcvan centiméterrel sekélyebben tartani, mint a tervezett körömhossz. Ez segít abban, hogy a köröm valamibe belesüllyedjen, és bőséges súrlódást biztosít, hogy a köröm a helyén maradjon, amikor be van süllyedve.
• Kalapáláskor vezessen egyenesen a köröm fejére a kalapácsfej közepével. Vegyen mérsékelt kilengéseket a kizárólag konzervatív lengésekkel szemben, mivel a konzervatív lengések általában nem biztosítanak elegendő energiát a köröm meghajtásához, hanem csak elegendő energiát biztosítanak ahhoz, hogy a köröm felboruljon és nem kívánt módon hajoljon meg.
• A kalapács karmával távolítsa el a körmöket, amelyek nem megfelelően hajtanak.
• . Kezét tartsa távol a fűrészlap vágási vonalától. Ha valami baj történik, nem akarja, hogy a keze elvágódjon.
• Az idő megtakarítása érdekében kétszer mérjen és egyszer vágjon. Ennek elmulasztása esetén néhány darabot többször kell elkészítenie.
• Használjon éles pengéket a vastagságú gyalukon és a fűrészeken. A fűrészeknél a nagyobb fogszámú kések jó minőségű sima vágást biztosítanak. A projekt elkészítésekor egy 96 fogú, 12 hüvelykes, precíziós vágókést használtunk a Dewalt kettős kúpvágó fűrészen, és egy pengét, amelynek lineáris hüvelykénként legalább 6 foga volt a szalagfűrészen.
• Tartsa a boltos motorját az asztali fűrész konfigurációhoz ajánlott fordulatszám tartományban. Győződjön meg arról, hogy az asztal megfelelő magasságba van állítva, és ne tegyen ki többet a pengeből, mint amennyi az egyes vágásokhoz szükséges.

1. lépés: Kezdjük el

Először építse fel az áramköri komponenst. Kezdje az áramellátás és a földelés csatlakoztatásával a perma-protoboardhoz.

2. lépés: A bioszenzorok hozzáadása

Csatlakoztassa a bioszenzorokat a perma-protoboardra, és jegyezze fel, melyik érzékelő melyik. Gyorsulásmérőként a diagram bal oldalán lévő jelet használtuk.

3. lépés: LED -eket is tartalmaz

Ezután adja hozzá a LED -eket. Ne feledje, hogy a LED iránya számít.

4. lépés: A kijelző hozzáadása

Adja hozzá a digitális kijelzőt. Használja az ezen a webhelyen megadott kábelezést:

5. lépés: Kódolási idő

Mivel az áramkör befejeződött, töltsön fel kódot. A mellékelt kód az a kód, amelyet a projekt befejezésekor használtunk. A kép egy minta arra, hogy a kódnak hogyan kell kinéznie, ha megfelelően kinyitja. Itt kezdődhet meg teljesen a hibaelhárítás. Ha a dolgok megfelelően működnek, először a gyorsulásmérő jeleit olvassuk le. Ha a jel küszöb alatt van, a piros LED bekapcsol, a zöld LED nem világít, és a kijelzőn a „Kelj fel!” Felirat olvasható. Eközben, ha a gyorsulásmérő jele a küszöbérték felett van, a piros LED kialszik, a zöld LED bekapcsol, és a képernyőn a "Gyerünk!" Felirat olvasható. Ezenkívül egy EMG jelet olvasnak le. Ha az EMG jel meghaladja a beállított küszöbértéket, a digitális kijelzőn ez olvasható: "Remek munka!" Ha azonban az EMG jel a küszöbérték alatt van, a képernyőn az "Indulj!" Felirat olvasható. Ez idővel megismétlődik, és a LED -ek és a képernyő állapota változik, ahogy a gyorsulásmérő és az EMG bemenetei ezt igénylik. A gyorsulásmérő és az EMG számára beállított küszöbértékeket a nyugalmi állapotokban az adott témával végzett kalibrálás alapján kell beállítani és gyakorolni.

Ha szeretné elérni ezt a kódot a GitHubban, kattintson IDE!

6. lépés: Tervezés

Kezdje el elkészíteni a dobozokat, hogy tartalmazzák az áramkört és az akkumulátort.

Vegye figyelembe, hogy az alábbiakban bemutatott rajzok méretei hüvelykben vannak megadva, hacsak másképp nincs jelölve.

Kezdje azzal, hogy a projekthez szükséges fát megfelelő vastagságúra gyalulja a vastagsági gyaluval. Körülbelül három és fél deszka lábát 1/2 "vastagságúra kell gyalulni. A fél deszkát 3/8" vastagra kell gyalulni. Egy másik fél deszkatartót 1/4 "vastagságúra kell gyalulni. Az utolsó fél deszkatartónak olyannak kell lennie, hogy az elemdoboz testét alkotó u-csatorna elkészíthető a későbbi lépésben leírtak szerint.

7. lépés: Az elsődleges doboz alja

Állítsa az elsődleges doboz alját a megadott méretekhez, és rögzítse hozzá az áramköri lapot és az Arduino -t. Kattintson a képre, hogy felfedje ezeket a méreteket.

8. lépés: Az elsődleges fiók vége

Állítsa az elsődleges doboz végeit a megadott méretekhez, és rögzítse az elsődleges doboz aljához.

9. lépés: Az elsődleges doboz oldalai- érzékelő oldal

Folytassa úgy, hogy az elsődleges doboz érzékelő oldalát a megadott méretekhez igazítja, és befejező szögekkel rögzíti a doboz többi részére.

10. lépés: Az elsődleges doboz oldalai- a képernyő oldala

Állítsa az elsődleges doboz képernyőoldalát a megadott méretekhez, és rögzítse a doboz többi részéhez.

11. lépés: Ellenőrizze, hogy mi van

Ezen a ponton ellenőrizze, hogy az elsődleges doboz általános alakja megegyezik -e az itt láthatóval, még akkor is, ha egyes méreteknek eltérniük kell a hardver vagy a hardver elhelyezése miatt.

12. lépés: Az elsődleges doboz teteje

Készítse el az elsődleges doboz tetejét az ábrán látható módon. Kattintson a megjelenített képre, hogy kibővítse teljes méretre, és megtekinthesse a hozzá tartozó méreteket.

13. lépés: Minden ezen múlik

Rögzítse az elsődleges doboz tetejét az elsődleges doboz többi részéhez a végén lévő zsanér segítségével a LED -ekkel. Győződjön meg arról, hogy a doboz teteje négyzet alakú a doboz többi részével, mielőtt az egyik kis csuklópántot rögzíti.

14. lépés: Rögzítse

Szereljen be egy kis reteszt a doboz elülső végére, a csuklópánttal ellentétes végére. Ez megakadályozza az elsődleges doboz kinyitását, kivéve, ha szükséges.

15. lépés: Csatold fel

A készülék hordozhatósága érdekében hajlítsa meg a vékony acéllemezdarabot annak egyik mérete mentén, hogy egy öv illeszkedjen közte és az elsődleges doboz alja közé. Hajlítás után facsavarokkal rögzítse az elsődoboz aljára.

16. lépés: Az akkumulátortartó alja

Itt az ideje elkészíteni az elemtartót. Állítsa a doboz alapját a megadott méretekre.

17. lépés: Az elemtartó vége

Az elemdoboz végeinek elkészítésekor 3/8 -os anyagot használtunk. A megadott méretek segítségével készítse el a végeket, és rögzítse azokat az elemdoboz aljához.

18. lépés: Az elemtartó teteje

Az akkumulátortartó tetejét úgy készítettük el, hogy 1/4 anyagot vágtunk a gérfűrésszel a megfelelő szélességig szalagfűrésszel. A méretek megtekintéséhez kattintson a képre a kibontáshoz.

19. lépés: Helyezze a fedelet az elemtartóra

Ugyanazzal az eljárással, mint az elsődleges doboz fedelét, tegye fel az elemtartó fedelét az elemdoboz testére.

20. lépés: Ellenőrizze az elemtartót

Ezen a ponton nézze át az akkumulátor dobozát, hogy megbizonyosodjon arról, hogy némileg hasonlít az itt látható képre. Ha nem, akkor most remek alkalom lenne, hogy nézze át néhány korábbi lépését!

21. lépés: Rögzítse az elemtartót az elsődleges dobozhoz

Helyezze az elemtartót az elsődleges doboz tetejére. Facsavarokkal vagy befejező szögekkel fejezze be az elemdoboz rögzítését az elsődleges dobozhoz.

22. lépés: További ötletek

Ha követte ezeket a lépéseket, akkor megtette! A hardver és a szoftver bevezetése után használhattuk az eszközt. A készülék jelenlegi formájában korlátozottan alkalmazható, de mégis érdekes kombinációja a tervezés különböző aspektusainak. A kimenetek mindent megtesznek, amit szándékoztunk, miután jeleket fogadtak a bioszenzor bemenetekről. Összességében a készülék súlya néhány kiló.

A jövőbeli változatokban érdekes lenne, ha a készülék kisebb súlyú és kevesebb helyet foglalna el. Ha ez lehetséges, a készülék hasznosabbá válik, és könnyebben viselhető edzés közben. Annak érdekében, hogy ez megvalósítható legyen, javasoljuk, hogy kísérletezzen Arduino mikro- és 3-D nyomtatással. A helytakarékosság érdekében érdemes lenne kísérletezni egy újratölthető akkumulátor használatával, amely kevesebb helyet foglal el, mint egy egyszerű 9 V -os akkumulátor. Az akkumulátor doboz mérete ennek megfelelően csökkenthető.