Paineen tunnistava sukkaliite: 18 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Kun on kyse mukautettujen ortoosien valinnasta, ei ole olemassa monia luotettavia testausvaihtoehtoja, jotka voisivat auttaa sinua päättämään, minkälainen insertti sopii parhaiten jalkojesi tarpeisiin. Ja olemassa olevat vaihtoehdot testaavat lähes aina erityisesti jalkojesi voimien epätasapainon seisoessaan paikallaan. Todellisuudessa tarvitset pohjallisia mukavuuden ja vakauden aikaansaamiseksi myös kävelyolosuhteissa, ei vain paikallaan ollessa. Kiinnostunut siitä, miten voisimme aloittaa työskentelyn tämän ongelman ratkaisemiseksi, päätimme suunnitella yksinkertaisen, kohtuuhintaisen, paineanturilla varustetun sukkaliitoksen, jota toivottavasti tulevaisuudessa parannettuna voidaan käyttää diagnosoimaan potilaan jalkojen epätasapainoa kävellessä. Tätä diagnoosia voitaisiin mahdollisesti käyttää olemassa olevien lääketieteellisten asiakirjojen yhteydessä potilaan mukautettujen pohjallisten luomiseen (tai suositella olemassa olevia).

Nykyisessä mallissamme (jonka voit tehdä tässä ohjeessa) on kolme anturia, jotka kiinnittyvät minkä tahansa sukan pohjaan, ja neopikselit (pienet valot) syttyvät, kun niitä painetaan. Kaikki elektroniset komponentit on sijoitettu nilkkahihnaan, ja ne mahdollistavat painetietojen lähettämisen tietokoneellesi bluetoothin kautta ja piirtämisen reaaliajassa. Toivomme, että voimme päivittää tämän mallin tulevaisuudessa, mutta toistaiseksi tässä on kuinka rakentaa nykyinen prototyyppimme!

(Katso yllä olevasta videosta, mitä se tekee, kun olet valmis.)

Valmistautuminen

Jotta voit tehdä tämän laitteen onnistuneesti, sinun on tiedettävä muutama asia. Projektissa käytetty koodi on sisällytetty, mutta perustiedot logiikasta voivat olla hyödyllisiä, jos kohtaat ongelmia. Jos sinulla on ongelma, Internetissä on myös foorumeita, joilla voit lähettää ongelmasi tai etsiä samankaltaista kuin jo käsitelty ongelma. Sähköjohdotuksen perustiedot, vaikka ne eivät ole liian monimutkaisia, voivat nopeuttaa projektia. Lopuksi sinun on juotettava joitakin kiinnikkeitä Floraan. Harjoittele perusasiat ennen aloittamista!

Turvallisuus

Ennen kuin aloitat projektin, on käsiteltävä muutamia turvallisuusongelmia. Valmis tuote itsessään ei vahingoita sinua, mutta sähköturvallisuus ei ole aina yleisesti tiedossa. Välttääksesi laitteiden oikosulun, varmista, että laitteeseen on kytketty maadoitus ennen virran lisäämistä. Varmista myös, että mikään johtavista langoista ei ylitä toista johtavaa lankaa. Tämä voi aiheuttaa oikosulun ja aiheuttaa tulipalon. Ole myös varovainen, kun juotat kiinnikkeet Floraan. Juototyökalut ovat uskomattoman kuumia ja aiheuttavat erittäin kivuliaita palovammoja, jos kosket vahingossa kärkeä. Varmista, että tiedät mitä olet tekemässä, ettet polta itseäsi tai vahingoita piiriäsi.

Vihjeet ja vinkit

• Tarkista, että piiri toimii ennen ompelua tai rakentamista!
• Jos et näytä saavan mitään dataa paineanturista, tarkista, että Floraan liittyvä tappi on toimiva (yksi nastoistamme oli rikki ja meidän oli hankittava uusi Flora).
• Suunnittele, miten aiot asentaa kaikki nilkkahihnan osat, jotta vältytään johtavien lankojen ylittämisestä missään kohdassa.
• Jätä itsellesi ylimääräistä tilaa, kun aiot ommella johtavan langan nauhalle. Jos langat ovat liian lähellä toisiaan, on olemassa vaara, että ne koskettavat vahingossa.
• Ajan säästämiseksi suunnittele langan sijoittelu ennen ompelemista yhteen. Jos yrität ommella sen ilman selkeää käsitystä siitä, mihin kaikki menee, tulet turhautuneeksi ja päädyt tekemään sen silti paljon.
• Jos sinulla on vaikeuksia muodostaa yhteys Bluetooth -moduuliin, irrota moduuli pistorasiasta, unohda laite tietokoneen Bluetooth -asetuksissa ja muodosta sitten yhteys siihen uudelleen.
• Voit säästää aikaa katsomalla YouTubessa video -opetusohjelmia puettavan elektroniikan ompelemisesta vaatteisiin

Vaihe 1: Kerää materiaalit ja työkalut

Luo paineen tunnistava sukkaliitos, muutamia asioita tarvitset, jos haluat sen toimivan. Jotkut alla olevan luettelon asioista ovat pakollisia, ja jotkut niistä ovat haluttuja helpottamiseksi.

1. Flora (löytyy täältä 15 dollaria)
2. Bluetooth -moduuli. Käytimme Arduino -laitetta (HC06 BT), mutta voit käyttää myös Flora BLE -pukeutuvaa moduulia.
3. Paineherkkä johtava materiaali, kuten Velostat (saatavana täältä Adafruitista)
4. Flora RGB NeoPixels, vähintään kolme. (4-pakkaus on saatavana Adafruitista noin 8 dollaria täällä.)
5. Johtava lanka
6. Hyppyjohdot (jotka näyttävät tältä ainakin yhdellä naaraspuolella). Tarvitset 4.
7. Alligaattoripidikkeet johtoihin (valinnainen, mutta erittäin hyödyllinen)
8. Ompeluneula
9. Pienen 3,7 V: n akun pitäisi riittää (saatavana täältä Adafruitilta noin 8 dollaria). Varmista, että akussa on oikea liitin Floraa varten.
10. Tarratyyny, vähintään 2 "x 4", sekä tarrakiinnityspisteet.
11. Pienet (5 mm) ompeleet kiinni. Tarvitset vähintään 18.
12. Juotos ja juotin
13. Vanha t-paita
14. Sulava liitäntäkangas, sitä voi ostaa useimmista käsityö- tai ompeluliikkeistä. Lue vinkkejä ja temppuja täältä.
15. Vanha t-paita
16. Sakset, teippi ja kärsivällisyyttä.

Vaihe 2: Luo paineanturit

1. Leikkaa johtavasta kankaasta 3 kappaletta. Yhden pitäisi olla tarpeeksi pieni, jotta se mahtuu tavallisen henkilön kantapään alle, ja kahden muun tulisi olla suunnilleen 1 tuuman x 1 tuuman neliöt (mutta muodolla ei itse asiassa ole väliä).
2. Leikkaa kuusi 18 tuuman kappaletta johtavaa lankaa.
3. Teippaa yksi lankapala kaikkien kolmen valmiiksi leikatun kangaskappaleen molemmille puolille. Lanka on teipattava J -muotoon, kuten yllä olevassa kuvassa, ja sen on oltava kankaasta poispäin vastakkaisilta puolilta kuvan osoittamalla tavalla (pitäen noin puoli tuumaa tilaa lankojen päiden väliin).

Vaihe 3: Liitä paineanturit Floraan

1. Liitä alligaattoripuristimilla jokaiseen paineanturiin yksi johtava langanpää Floran maadoitustappiin ja toinen tappeihin 6, 9 tai 10 (liitännät yllä olevassa kuvassa vasemmalla). Käyttämäsi koodi merkitsee nastassa 9 olevan anturin kantapäässä, nastassa 6 olevaa tunnistinta jalkapallon päällä ja tapissa 10 olevaa tunnistinta on sijoitettava jalan ulkoosan alle (sen alle, missä pienimmän varpaasi rystys sijaitsee). Jos olet muotoillut anturit erityisesti käytettäväksi jossakin näistä paikoista, varmista, että anturi on kiinnitetty oikeaan tappiin.
2. Sijoita anturit siten, että ne ovat tasaisesti pöydällä eivätkä langat ole ristikkäisiä tai koskettavia.

(Huomaa: Jos sinun on asennettava useita alligaattoripidikkeitä yhteen Flora -tappiin, kiinnitä pienen langan pää nykyisen liitännän väliin ja kiinnitä sitten pidike ulkonevaan päähän, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy.)

Vaihe 4: Yhdistä NeoPixelit Floraan

1. Yhdistä jokainen NeoPixel GND: hen. Ne kaikki voidaan liittää samaan maahan.
2. Kytke NeoPixelit sarjaan, ja ensimmäinen on kytketty Floran nastaan 12.
3. Kiinnitä huomiota siihen, mihin suuntaan nuolet osoittavat. Keskelle osoittava nuoli on saapuva signaali ja poispäin suuntautuva nuoli on lähtevä signaali.
4. Yhdistä jokainen NeoPixel VBATT -laitteeseen.

Kytkentäkaavio on esitetty yllä olevassa kuvassa viitteenä.

Vaihe 5: Yhdistä Bluetooth Floraan

1. Liitä Bluetooth -moduulin GND -nasta Floran GND -nastaan.
2. Liitä Bluetooth -moduulin VCC -nasta Floran 3,3 V: n nastaan.
3. Liitä TXD Bluetooth -moduulissa Flora RX #0: een.
4. Liitä RXD Bluetooth -moduulissa Floran TX #1: een.

Jos Bluetooth -moduuli on kytketty väärin, se voi johtaa piirin palamiseen tai väärään tiedonsiirtoon moduulin ja tietokoneen välillä.

Vaihe 6: Rakenna piiri

Kokoa kaikki komponentit yllä olevan kytkentäkaavion avulla (ÄLÄ yritä vielä käyttää johtavaa kierrettä. Käytä toistaiseksi vain alligaattoripidikkeitä ja eristettyjä johtoja tai muita valitsemiasi väliaikaisia johtimia)

Vaihe 7: Lataa koodi ja liitä Flora tietokoneeseen

1. Lataa koodi alla olevan linkin kautta ja avaa se Arduino IDE: ssä.
2. Jos sinulla ei ole Adafruit NeoPixel -kirjastoa asennettuna, lataa se GitHubista. Asenna tämä kirjasto ja muista sisällyttää se Arduino Libraries -kansioon.
3. Jos sinulla ei ole Arduino -suodatinkirjastoa asennettuna, lataa se täältä GitHubista. Asenna se ja muista sisällyttää se Arduino Libraries -kansioon.
4. Liitä Flora tietokoneeseen mikro -USB -USB -kaapelilla (kuvassa yllä).
5. Napsauta "Työkalut"> "Hallitus"> "Adafruit Playground" kertoaksesi ohjelmistolle, mitä laitteistoa käytät.
6. Napsauta "Työkalut"> "Portti" ja valitse sitten avattavasta valikosta COM -portti, johon Flora on liitetty tietokoneellasi.

Tässä on tarvitsemasi koodi!

HUOMAUTUS: Sinun on ehkä säädettävä koodin kynnysarvoja määrittääksesi, milloin NeoPixel kytketään päälle/pois. Säädä jokainen kullekin anturille.

Vaihe 8: Lähetä koodi Floraan

1. Napsauta "Lataa" -nuolta IDE: n vasemmassa yläkulmassa (ympyröity yllä olevassa kuvassa).
2. Koska koodi on ladattu, voit nyt irrottaa Floran tietokoneesta. Viestintä Floran ja tietokoneen välillä tapahtuu tästä eteenpäin Bluetooth -yhteyden kautta.

Vaihe 9: Yhdistä Bluetooth -moduuli tietokoneeseen

1. Bluetooth -moduulin valon pitäisi vilkkua tässä vaiheessa.
2. Avaa Bluetooth -asetukset tietokoneellasi.
3. Muodosta yhteys moduuliin napsauttamalla vaihtoehtoa 'HC-06'.
4. Kun yhteys on muodostettu, HC-06: n valon pitäisi lakata vilkkumasta ja pysyä vakiona yllä olevan kuvan mukaisesti.

Vaihe 10: Testaa toimivuus

1. Tässä vaiheessa Bluetooth -moduulin pitäisi lähettää tietoja luomistasi paine -antureista tietokoneellesi.
2. Ladattu koodi ottaa nämä tiedot ja piirtää ne kolmeksi erilliseksi riviksi (yksi kullekin anturille).
3. Napsauta IDE: ssä "Työkalut"> "Sarjaplotteri".
4. Sinun pitäisi nähdä kolme mainittua viivaa, kaikki todennäköisesti eri lähtöarvoilla.
5. Paina kutakin paineanturia alaspäin yksi kerrallaan varmistaaksesi, että näet vastauksen sen piirrettyllä viivalla (paineen pitäisi johtaa käyrän laskuun).
6. Jos et näe mitään piirrettävää tietoa, tarkista, että kaavion siirtonopeus on 9600.
7. Älä siirry seuraavaan vaiheeseen, ennen kuin olet varmistanut, että tietoja kerätään ja kaaviot reagoivat paineanturien paineeseen

Vaihe 11: Peitä anturit

1. Leikkaa palasia ohuesta johtamattomasta kankaasta (käytimme vanhaa t-paitaa) samoissa muodoissa kuin paineanturit (vain hieman suurempia). Leikkaa 2 kangasta jokaiselle anturille.
2. Voitele jokainen anturi sille tarkoitettujen 2 kangaskappaleen väliin ja ompele sitten jokaisen anturin ympärille (varmista, ettet pura sitä).
3. Kun ompelu on valmis, leikkaa 3 kappaletta tarranauhaa (karkea puoli), jotka ovat saman muotoisia ja kokoisia kuin anturit.
4. Kiinnitä tarranauha vastaaviin uusiin peitettyihin antureihin (vain kummallakin puolella).
5. Jos tarranauha ei tartu hyvin kankaaseen, voit ommella sen myös. Varo kuitenkin jälleen, ettet puhkaise antureita. Velcro toimii tapana kiinnittää anturit sukkana.

Vaihe 12: Suunnittele lanka

Nyt kun olet koonnut karkean luonnoksen prototyypistä ja varmistanut, että se todella toimii, voit yrittää ommella sen yhteen lopputuotteen saamiseksi. Muista, että älä ylitä johtavaa lankaa ja suunnittele ompeleesi ennen ompelua. Floran, Bluetoothin ja NeoPixelien sijoittamiseen on rajattomat mahdollisuudet. Yllä oleva kuva on yksi mahdollisuus, jonka löysimme toimivaksi. Kolme NeoPixeliä on kytketty sarjaan ja kukin on kytketty virtalähteeseen ja maahan. Lisäksi johdot eivät mene ristiin! tekee tästä loistavan asettelun.

Vaihe 13: Prototyypin kokoaminen: Ompele osa 1

Anturit on peitetty, koodi toimii ja olet suunnitellut kierteen. Nyt on aika koota lopullinen tuote. Ompelimme kaiken nilkkahihnaan (valmistettu vanhasta t-paidasta), joka voidaan kääriä ympärille ja kiinnittää tarranauhalla. Voit kokeilla samaa ideaa, mutta suosittelemme pelaamaan sen kanssa ja löytämään itsellesi sopivan kokoonpanon! Noudata alla olevia ohjeita ja muista seurata yhteyksiäsi!

1. Silitä liitäntä t-paidan nauhalle varoen, kumpi puoli on alaspäin. Nauhan tulee olla tarpeeksi pitkä kietoutuakseen nilkan ympärille ja riittävän leveä Flora-, Bluetooth- ja NeoPixels -ompeleille.
2. Päätä, minne haluat sijoittaa Floran, Bluetooth -moduulin ja NeoPixelit.
3. Ompele nappien naaraspuoli t-paidalle, johon haluat sijoittaa Floran. Mikään napsautuksista ei saa koskea toisiinsa.
4. Varmista, että tarkistat jokaisen napsautuksen kohdat ompellessasi ja varmistat, että ne vastaavat Floran oikeaa tappia. (Yllä kuvassa.)

Muista viitata langansuunnitelmaasi näiden vaiheiden aikana, jotta et ylitä johtoja tai unohda liittää jotain.

Vaihe 14: Prototyypin kokoaminen: Ompelu Osa 2

Nyt kun kehys on alhaalla, siirrytään ompelukomponentteihin:

1. Liimaa NeoPixelit haluamaasi paikkaan. Tämä ei ole ehdottoman välttämätöntä, mutta on hyödyllistä pitää ne paikallaan ompelun aikana.
2. Ompele NeoPixelit t-paidan päälle.
3. Ompele Bluetooth t-paidan päälle. Teimme pienen taskun, kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, mutta käytä luovaa mieltäsi päättääksesi parhaan tavan pitää se alhaalla.
4. Ompele johtavia lankoja ompelemalla Floran, Bluetoothin ja NeoPixelien napsautusten välille liitännät.
5. Älä ylitä lankoja! Jos kierteen kiertäminen on väistämätöntä, aseta lankojen väliin eriste, kuten osa t-paitaa.

Vaihe 15: Prototyypin kokoaminen: Ompelu Osa 3

Kun NeoPixelit on ommeltu, liitä paineanturit piiriin:

1. Ompele kuuden napsauksen rivi noin tuumaa NeoPixelien alapuolelle.
2. Pujota johtavat johdot Floran ja uuden napsautuslinjan väliin. Ne toimivat paineanturien liitäntäpisteinä. (GND: hen on liitettävä kolme ja analogisiin signaalitappeihin 6, 9 ja 10.)
3. Vedimme johdot kustakin paineanturista nilkan takaosaan ja pujotimme ne t-paidan osan läpi, jotta ne eivät kosketa toisiaan.
4. Kiinnitä kuuden napsautuksen urospuoli paineanturien johtavan kierteen päähän.
5. Näiden napsautusten tulisi napsahtaa juuri ompelemallesi linjalle.

Tarkista kierresuunnitelmasi näiden vaiheiden aikana varmistaaksesi, ettet mene johtojen yli ja että liität oikeat napsautukset.

Vaihe 16: Prototyypin kokoaminen: juottaminen

Nyt siirrytään juottamiseen. Muista tarkistaa turvallisuutesi, koska juotosraudat voivat olla erittäin tuskallisia kosketettaessa.

1. Juotetaan napojen urospuoli Floraan. (Näkyy yllä olevassa kuvassa vasemmalla.)
2. Kun jokainen napsahdus on juotettu, tarkista sen asento ompeleilla. On nopeampaa säätää yksi napsautus juotoksella kuin ompele kaikki napsautukset uudelleen, koska ne eivät ole rivissä oikein.
3. Kun napsautukset on juotettu Floraan, voit kiinnittää sen karkean osakokoonpanon nähdäksesi kuinka se sopii, näkyy oikealla olevassa kuvassa.

Vaihe 17: Prototyypin kokoaminen: Viimeistely

1. Peitimme nauhan takaosan (jossa kaikki langat ja solmut paljastuvat) toisella t-paidan osalla. Olisi sääli, jos lanka katkeisi ja repäisi!
2. Luo halutessasi pieni tasku akulle.
3. Loimme läpän kattamaan kaikki komponentit, mutta tämä on täysin sinun!
4. Lisää tarranauhat t-paidan nauhaan. Tämä toimii säädettävän kokoisena kiinnikkeenä pitämään nauha nilkan ympärillä.
5. Kun olet valmis, kokeile kokoa ja katso toimiiko se!

Vaihe 18: Muita ideoita

Toivomme lähitulevaisuudessa lisää käsittelyä, jotta saadaan selkeämpi signaali, ja palautetta, joka ilmoittaa käyttäjille paineanturin lukemien välisestä epätasapainosta. Näitä epätasapainoja voitaisiin toivottavasti käyttää ehdotusten tekemiseen pohjallisesta käyttäjälle (tarkemman ja täydellisemmän anturiverkon tekeminen helpottaisi tätä).

Tulevaisuudessa tätä projektia voitaisiin laajentaa sisältämään tarkempi paineanturiryhmä. Jos esimerkiksi käytettäisiin jonkinlaista paineentunnistusverkkoa, se voisi luoda paljon yksityiskohtaisemman datakokoelman. Näitä tietoja voitaisiin käyttää luomaan reaaliaikainen renderöity kuva jalasta, jossa on korkeamman ja matalamman paineen alueita, jotka on merkitty eri väreillä. Tämä tekisi anturin kiinnityksestä paljon hyödyllisempää kliinisessä ympäristössä, koska lääkäri voi visuaalisesti tunnistaa poikkeavuudet voiman jakautumisessa toisen jalan yli kävellessään. Hän voisi sitten tarkastella numeerisia tietoja ja suositusten perusteella suositella tilan hoitoa (eli millaista pohjallista ostaa mukavuuden parantamiseksi). Tällainen toiminnallisuus on kaukana tästä projektista, mutta uskomme, että tällä Instructablella on varmasti paljon potentiaalia!

Kiitos paljon, että käytit aikaa opetusohjelman lukemiseen ja (ehkä!) Kokeilemaan sitä. Kerro meille, jos sinulla on ehdotuksia tai palautetta alla olevassa kommenttiosassa.