Fitness -motivaattori: 22 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Olemme insinööriopiskelijoita, jotka haluavat olla fyysisesti kunnossa.

Tiedämme, millaista on olla näennäisesti liikaa koulutyötä ulos ja harjoitella. Ottaaksemme kaksi lintua yhdellä iskulla, päätimme käyttää viimeistä projektiamme yhdessä insinööriluokistamme ottamaan biosensorin peruslukemat harjoittelun aikana. Tarkemmin sanottuna tämän projektin avulla käyttäjä voi ottaa lukemia kiihtyvyysmittarista (ACC) ja elektromyogrammista (EMG) samalla, kun se välittää lähtötietoja kahdelle LED -valolle ja pienelle digitaalinäytölle.

Jos pidät piiristä, Arduinosta, puuntyöstöstä, koodauksesta, biolääketieteellisestä suunnittelusta tai juotosta, tämä projekti voi olla sinua varten!

Katso mitä teet

Ennen kuin aloitat tämän projektin, odota hetki nähdäksesi mitä teet yllä olevassa videossa.

Pohjimmiltaan tämän projektin avulla voit yhdistää useita osa -alueita siitä, mitä tiedät. Jos olet uusi biolääketieteen tekniikassa (BME) tai biosensoreissa, ei hätää. Tässä projektissa käytetään kahta ensisijaista anturia. Nämä anturit ovat kiihtyvyysmittari ja elektromyogrammi (EMG). Kuten nimestä saattaa päätellä, kiihtyvyysmittari on yksinkertaisesti kiihtyvyyttä mittaava anturi. Vähemmän intuitiivisesti elektromyogrammi mittaa sähköistä aktiivisuutta lihassa, johon vastaavat elektrodit on kiinnitetty. Tässä projektissa kolme pintageeli -bioelektrodia käytettiin sähköjohdosta, joka mitasi kiinnitetyn kohteen vasikasta tulevia signaaleja.

Materiaalit ja työkalut

Materiaalit

Tämän projektin rakentamiseen tarvitset seuraavat asiat:

• Arduino Uno -levy (jonka voi ostaa osoitteesta
• 9 V: n akkuvirtalähde (jonka voi ostaa osoitteesta
• Bitalino -pistokesarja (jonka voi ostaa osoitteesta www.bitalino.com)
• 1,8 tuuman Adafruit-TFT-näyttö ja suoja sekä puolikokoinen perma-protoboard (joita voi ostaa osoitteesta www.adafruit.com)
• valikoituja hyppyjohtoja, LED -valoja, 220 ohmin vastuksia, juotosta ja virtausta (voi ostaa osoitteesta www.radioshack.com)
• 1/2 "puuruuvit, 5/8" viimeistelynaulat, 4 "x4" pala, 28 gaugen teräslevyä, kaksi pientä saranaa ja yksinkertainen salpamekanismi (voi ostaa osoitteesta www.lowes.com)
• viisi lautajalkaa puuta

  Huomaa: Lehtipuuta voi ostaa osoitteesta www.lowes.com, mutta suosittelemme paikallisen sahaajan etsimistä ja kyseisen henkilön puun käyttöä. Tässä projektissa käytetyn puun mitat eivät ole hämmästyttävän yleisiä, joten todennäköisyys löytää puuta valmiiksi leikattuina tarvittaviin paksuusmittoihin on melko pieni

  Työkalut

• juotin (jonka voi ostaa osoitteesta www.radioshack.com)

• monia puuntyöstötyökaluja, jotka sisältyvät yllä oleviin kuviin ja luetellaan täällä

  • jiirisaha (jonka voi ostaa osoitteesta www.lowes.com)
  • kauppias tai vastaava pöytäsaha (jonka voi ostaa osoitteesta www.shopsmith.com)
  • paksuushöylä (jonka voi ostaa osoitteesta www.sears.com)
  • vasara, poranterät, mittanauha ja lyijykynä (voi ostaa osoitteesta www.lowes.com)
  • akkuporakone ja akku (voi ostaa osoitteesta www.sears.com)
  • vannesaha (voi ostaa osoitteesta www.grizzly.com)

Valinnaiset työkalut

• juotosrauta (voi ostaa osoitteesta www.radioshack.com)
• leikkurihöylä (voi ostaa osoitteesta www.sears.com)

Valmistautuminen

Vaikka tämä ei ole kaikkein haastavin opettavainen tehtävä, se ei ole myöskään yksinkertaisin. Edellyttävät tiedot koodauksesta, johdotuspiireistä, juotosta ja puuntyöstöstä ovat välttämättömiä. Lisäksi aiempi työ Arduinon tai Adafruutin kanssa on hyödyllistä.

Yksinkertainen ohjelmointikurssi tai käytännön kokemus aiheesta riittää tämän ohjeen laajuuteen.

Juotos- ja johdotuspiirit opit parhaiten suorittamalla nämä toimet. Vaikka teoreettinen piirikurssi voi olla hyödyllinen piirien teknisessä ymmärtämisessä, siitä on vähän hyötyä, ellet rakenna siihen joitain piirejä! Johdotuksen aikana yritä tehdä johdotus mahdollisimman suoraviivaiseksi. Vältä johtojen ylittämistä tai pidempien johtojen käyttöä kuin on tarpeen, aina kun mahdollista. Tämä auttaa sinua vianmäärityksessä, kun piiri näyttää olevan valmis ja ei toimi kunnolla. Varmista juotettaessa, että käytät tarpeeksi virtausta, jotta juote virtaa haluamaasi paikkaan. Liian pienen virtauksen käyttäminen tekee juotosprosessista yksinkertaisesti turhauttavampaa kuin sen pitäisi olla. Älä kuitenkaan käytä liikaa juotetta. Mitä tulee juottamiseen, liikaa juotosmateriaalin lisääminen ei yleensä auta parantamaan juotettua liitäntää. Pikemminkin liiallinen juotos voi saada yhteyden näyttämään järkevältä, vaikka se olisi tehty väärin.

Puuntyöstö on käytännön kauppaa. Se vaatii ehdottomasti harjoittelua. Puun materiaaliominaisuuksien tausta auttaa, kuten Eric Meierin Woodin tarjoama, varsinkin jos aiot tehdä enemmän puuntyöprojekteja tulevaisuudessa. Tätä ei kuitenkaan vaadita. Kun olet katsonut käsityöläisen tekevän puuta tai tekemässä puunjalostusta itse, pitäisi olla runsaasti taustaa tälle projektille. Myös puukaupan tunteminen on välttämätöntä. Kun ymmärrät, mitkä työkalut suorittavat tiettyjä toimintoja, saat projektin valmiiksi nopeammin ja turvallisemmin kuin muuten.

Hyödyllisiä sivustoja

• www.github.com; Tämä sivusto auttaa manipuloimaan koodia
• www.adafruit.com; Tämä sivusto kertoo TFT -näytön kytkemisestä
• www.fritzing.com; Tämä sivusto auttaa sinua piirtämään ja käsittelemään piirejä

Turvallisuus

Ennen kuin jatkamme, meidän on puhuttava turvallisuudesta. Turvallisuuden on pysyttävä ennen kaikkea ohjeiden tai lähes kaiken muun tekemisessä elämässä, koska jos joku loukkaantuu, se ei ole kivaa kenellekään.

Vaikka tämä opas sisältää biosensoreita, osat tai koottu laite eivät ole lääketieteellinen laite. Niitä ei saa käyttää lääketieteellisiin tarkoituksiin tai käsitellä sellaisinaan.

Tämä ohje sisältää sähkön, juotosraudan ja sähkötyökalujen käytön. Huolimattomuudesta tai ymmärryksen puutteesta näistä asioista voi tulla vaarallisia.

Sähköä tarvitaan Arduinon, Adafruit -näytön ja LEDien virransyöttöön. Se toimitetaan 9 V: n paristolla. Yleisesti ottaen, kun on vuorovaikutuksessa sähkön kanssa, on vaikea olla liian turvallinen.

Seuraavassa on kuitenkin joitain hyödyllisiä sähköturvallisuusvinkkejä:

• Pidä kädet kuivina ja varmista, että niiden iho on ehjä.
• Jos virta on kuljettava sinun läpi, yritä pitää tulo- ja poistumispisteet samalla rajalla.
• Tarjoa maadoitusvälineet, katkaisijat ja vikakatkaisimet kaikille piireille. Nämä auttavat estämään piirien ylikuormitusta tai virtavuotoja, jos sähkölaitteessa tai -radassa tapahtuu jotain vikaa.
• Älä käytä sähkölaitteita ukonilman aikana tai muissa tapauksissa, joissa virtapiikkejä esiintyy tavallista enemmän.
• Älä upota sähkölaitteita tai yritä käyttää niitä vesiympäristössä.
• Muuta piirejä vain, kun virta on katkaistu.

Juotosrauta on sähkölaite. Tässä sovelletaan kaikkia sähkölaitteiden turvaohjeita. Silitysraudan kärki kuumenee kuitenkin myös hyvin. Palovammojen välttämiseksi vältä kosketusta silitysraudan kärkeen. Pidä silitysrautaa ja juotetta siten, että jos jokin esineistä luiskahtaa otteestasi, kädet eivät kosketa silitysraudan kärkeen.

Sähkötyökalut vaativat myös sähköä. Noudata tässä esitettyjä sähköturvallisuusohjeita. Tiedä lisäksi, että sähkötyökaluissa on paljon liikkuvia osia. Pidä kehosi ja kaikki muu, josta välität, poissa näistä osista, kun työkalut ovat käytössä. Muista, että työkalu ei tiedä, mitä se leikkaa tai työstää. Käyttäjänä olet vastuussa sähkötyökalujen turvallisesta käytöstä. Pidä suojat ja suojat paikallaan, kun käytät sähkötyökaluja.

Vihjeet ja vinkit

Seuraavat tiedot voivat olla hyödyllisiä koko tämän ohjeen aikana. Kaikki vihjeet tai vihjeet eivät koske jokaista vaihetta, mutta terveen järjen pitäisi olla opas siitä, mitä vihjeitä ja vinkkejä sovelletaan kussakin tapauksessa.

• Johdotuksessa langan värillä ei ole väliä. Voi kuitenkin olla hyödyllistä luoda värimaailma ja olla yhdenmukainen sen kanssa koko projektisi ajan. Esimerkiksi punaisen johdon käyttäminen positiiviseen jännitteeseen piirissä voi olla hyödyllistä.
• Bioelektrodit on asetettava vartalolle, joka on ajeltu puhtaasti. Hiukset aiheuttavat liiallista kohinaa ja liikeartefakteja kerätyissä signaaleissa.
• Bioelektrodeihin kiinnitettyjä johtoja on estettävä liikkumasta enemmän kuin on tarpeen liikeartefaktin välttämiseksi. Puristussukka tai teippi toimii hyvin näiden johtojen kiinnittämisessä.
• Juotos oikein. Varmista, että jokainen juotettu liitäntä on riittävä ja tarkista nämä liitännät, jos piiri näyttää olevan täydellinen, mutta ei toimi kunnolla.
• Höylättäessä tasoitetaan materiaalipaloja, joiden pituus on vähintään kuusi tuumaa. Tätä pitempien kappaleiden höylääminen voi aiheuttaa nokkaa tai liiallista takapotkua.
• Älä myöskään seiso suoraan höylän edessä. Pikemminkin seiso sen vieressä, kun työkappaleet syötetään höylään ja vastaanotetaan siitä.
• Kun käytät sahoja, varmista, että työkappaleet jäävät asianmukaisia suojuksia tai aitoja vasten. Tämä auttaa varmistamaan turvallisen ja tarkan leikkauksen.
• Tee ruuvilla tai nauloilla kiinnitysreiät. Ohjainkärjen tulee olla halkaisijaltaan pienempi kuin suunniteltu kiinnitin, mutta vähintään puolet kiinnittimen halkaisijasta. Tämä auttaa välttämään kiinnitettävän puun halkeilua ja halkeilua vähentämällä kiinnittimen läsnäolosta johtuvaa liiallista rasitusta.
• Jos porat ohjausreikiä nauloille, yritä pitää ohjausreikä kahdeksasosa tuumaa matalammalla kuin suunniteltu naulan pituus. Tämä auttaa antamaan kynnelle jotain uppoamista ja tarjoaa runsaasti kitkaa, joka auttaa pitämään kynnen paikallaan, kun se upotetaan.
• Kun vasarat, aja suoraan naulan päähän vasaran pään keskellä. Ota maltillisia heilahduksia pelkästään konservatiivisten heilujen sijaan, koska konservatiiviset keinut eivät yleensä tarjoa tarpeeksi energiaa kynsien ajamiseen, vaan tarjoavat vain tarpeeksi energiaa saadakseen naulan kääntymään ja taipumaan ei -toivotulla tavalla.
• Käytä vasaran kynsiä poistaaksesi naulat, jotka eivät aja tarkoitetulla tavalla.
• Pidä kädet poissa sahanterien leikkauslinjasta. Jos jokin menee pieleen, et halua käsiäsi leikata.
• Ajan säästämiseksi mittaa kahdesti ja leikkaa kerran. Jos et tee niin, sinun on tehtävä joitain kappaleita useammin kuin kerran.
• Käytä teräviä teriä paksuushöylään ja sahoihin. Sahoissa terät, joilla on suurempi hammasluku, tarjoavat hyvän tasaisen leikkauksen lähellä viimeistelylaatua. Tätä projektia tehdessämme käytimme Dewalt -kaksoisviistosahalla 96 -hampaista 12 -tuumaista tarkkuusleikkuuterää ja vannesahassa terää, jossa oli vähintään 6 hammasta per lineaarinen tuuma.
• Pidä Kauppasepän moottori pöytäsahan kokoonpanolle suositellulla nopeusalueella. Varmista, että pöytä on säädetty sopivalle korkeudelle siten, että terä ei paljastu enempää kuin on tarpeen jokaisen leikkauksen tekemiseksi.

Vaihe 1: Aloitetaan

Rakenna ensin piirikomponentti. Aloita kytkemällä virta ja maadoitus perma-protoboardiin.

Vaihe 2: Biosensorien lisääminen

Kytke biosensorit perma-protoboardiin ja huomaa, mikä anturi on mikä. Käytimme kaavion vasemmalla puolella olevaa signaalia kiihtyvyysmittarina.

Vaihe 3: Sisältää LEDit

Lisää seuraavaksi LEDit. Muista, että LED -valon suunnalla on väliä.

Vaihe 4: Näytön lisääminen

Lisää digitaalinen näyttö. Käytä tämän verkkosivuston johdotuksia apuna:

Vaihe 5: Koodausaika

Koska piiri on nyt valmis, lataa koodi siihen. Liitteenä oleva koodi on koodi, jota käytimme tämän projektin toteuttamisessa. Kuva on esimerkki siitä, miltä koodin pitäisi näyttää, kun se avataan oikein. Tästä vianetsintä voi alkaa kokonaan. Jos asiat toimivat oikein, kiihtyvyysmittarin signaalit luetaan ensin. Jos signaali on kynnyksen alapuolella, punainen LED -valo syttyy, vihreä LED -valo ei pala ja näytössä lukee "Nouse!". Jos kiihtyvyysmittarin signaali on kynnyksen yläpuolella, punainen LED -valo sammuu, vihreä LED -valo syttyy ja näytössä lukee "Tule!". Lisäksi EMG -signaali luetaan. Jos EMG -signaali ylittää asetetun kynnyksen, digitaalinäytössä lukee "Hienoa työtä!" Jos EMG -signaali on kuitenkin kynnyksen alapuolella, näytössä lukee "Aloita!". Tämä toistuu ajan myötä, ja merkkivalojen ja näytön tila muuttuu kiihtyvyysmittarin ja EMG: n tulojen niin vaatiessa. ja harjoitella.

Jos haluat käyttää tätä koodia GitHubissa, napsauta TÄSTÄ!

Vaihe 6: Suunnittelu

Aloita laatikot, joissa on piiri ja akku.

Huomaa, että kaikkien jäljempänä esitettyjen piirustusten mitat ovat tuumaa, ellei toisin ole merkitty.

Aloita projektin tarvitseman puun höyläys sopivan paksuiseksi paksuushöylällä. Noin kolme ja puoli lautajalkaa tulee höylätä 1/2 "paksuuteen. Puolet laudan jalasta tulee höylätä 3/8" paksuiseksi. Toinen puoli lautajalkaa tulee höylätä 1/4 "paksuiseksi. Viimeisen puolisen lautan jalan tulee olla sellainen, että akkurasian rungon muodostava u-kanava voidaan tehdä myöhemmässä vaiheessa kuvatulla tavalla.

Vaihe 7: Ensisijaisen laatikon pohja

Tee ensisijaisen laatikon pohja näytettyihin mittoihin ja kiinnitä piirilevy ja Arduino siihen. Napsauta kuvaa näyttääksesi nämä mitat.

Vaihe 8: Ensisijaisen laatikon päät

Tee päälaatikon päät näytettyihin mittoihin ja kiinnitä ne ensisijaisen laatikon pohjaan.

Vaihe 9: Ensisijaisen laatikon sivut- anturipuoli

Jatka tekemällä ensisijaisen laatikon anturipuoli näytettyjen mittojen mukaiseksi ja kiinnitä se laatikon muuhun osaan viimeistelynauloilla.

Vaihe 10: Ensisijaisen laatikon sivut- näytön puoli

Tee ensisijaisen laatikon näytön puoli määritettyihin mittoihin ja kiinnitä se laatikon muuhun osaan.

Vaihe 11: Tarkista, mitä sinulla on

Tarkista tässä vaiheessa, että ensisijaisen laatikon yleinen muoto on tässä esitetyn kaltainen, vaikka joidenkin mittojen on oltava erilaisia laitteiston tai laitteiston sijoittelun vuoksi.

Vaihe 12: Ensisijaisen laatikon yläosa

Tee päälaatikon yläosa kuvan osoittamalla tavalla. Napsauta näkyvissä olevaa kuvaa laajentaaksesi sen täysikokoiseksi ja nähdäksesi siihen liittyvät mitat.

Vaihe 13: Kaikki riippuu tästä

Kiinnitä ensiölaatikon yläosa päälaatikon muuhun osaan saranalla, jonka päässä on LED -valot. Varmista, että laatikon yläosa on neliön muotoinen muun laatikon kanssa, ennen kuin kiinnität yhden pienistä saranoista.

Vaihe 14: Lukitse se

Asenna pieni salpa laatikon etupäähän saranaa vastapäätä. Tämä estää ensisijaisen laatikon avaamisen paitsi tarvittaessa.

Vaihe 15: Solki ylös

Jotta tämä laite olisi kannettava, taivuta ohut teräslevy yhtä sen mittoja pitkin niin, että vyö mahtuu sen ja ensisijaisen laatikon pohjan väliin. Taivutuksen jälkeen kiinnitä se ensiölaatikon pohjaan puuruuveilla.

Vaihe 16: Akkukotelon pohja

Nyt on aika tehdä akkukotelo. Tee tämän laatikon pohja näytettyihin mittoihin.

Vaihe 17: Akkukotelon päät

Kun teimme akkukotelon päitä, käytimme 3/8 materiaalia. Käytä määritettyjä mittoja päiden tekemiseen ja kiinnitä ne akkukotelon pohjaan.

Vaihe 18: Akkukotelon yläosa

Teimme akkukotelon yläosan leikkaamalla noin 1/4 materiaalia pituussuuntaan sahaussahalla ja oikeaan leveyteen vannesahalla. Jos haluat nähdä mitat, laajenna sitä napsauttamalla kuvaa.

Vaihe 19: Aseta kansi akkukoteloon

Kiinnitä akkukotelon kansi akkukotelon runkoon samalla tavalla kuin kannen asettaminen päälaatikkoon.

Vaihe 20: Tarkista akkukotelo

Katso tässä vaiheessa akkukotelon yli ja varmista, että se näyttää jonkin verran tässä esitetystä kuvasta. Jos näin ei tapahdu, nyt olisi hyvä aika tarkastella uudelleen joitakin aiempia vaiheita!

Vaihe 21: Kiinnitä akkukotelo ensisijaiseen koteloon

Aseta paristokotelo ensisijaisen kotelon päälle. Kiinnitä akkukotelo ensisijaiseen koteloon puuruuvien tai viimeistelynaulojen avulla.

Vaihe 22: Muita ideoita

Jos olet noudattanut näitä ohjeita, teit sen! Laitteiston ja ohjelmiston käyttöönoton jälkeen pystyimme käyttämään laitetta. Nykyisessä muodossaan laitteella on rajallinen sovellus, mutta se on silti mielenkiintoinen yhdistelmä suunnittelun eri puolista. Lähdöt tekevät kaiken, mitä olemme tarkoittaneet, kun ne ovat vastaanottaneet signaaleja biosensorituloista. Kaiken kaikkiaan laite painaa muutaman kilon.

Tulevissa versioissa olisi mielenkiintoista saada laite painamaan vähemmän ja vie vähemmän tilaa. Jos tämä olisi mahdollista, laitteesta tulisi hyödyllisempi ja sitä voitaisiin käyttää helpommin harjoituksen aikana. Jotta tämä olisi mahdollista, suosittelemme kokeilemaan Arduinon mikro- ja kolmiulotteisten tulostuslaatikoiden käyttöä. Tilan säästämiseksi olisi hyvä kokeilla ladattavan akun käyttöä, joka vie vähemmän tilaa kuin yksinkertainen 9 V: n akku. Akkukotelon kokoa voidaan pienentää vastaavasti.