Fitnesa motivācijas ierīce: 22 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Mēs esam inženierzinātņu studenti, kuri cenšas būt fiziski piemēroti.

Mēs zinām, kas tas ir par šķietami pārāk lielu skolas darbu, lai izietu ārā un vingrotos. Lai ar vienu akmeni izņemtu divus putnus, mēs nolēmām izmantot noslēguma projektu vienā no mūsu inženierzinātņu klasēm, lai vingrošanas laikā ņemtu pamata biosensoru rādījumus. Konkrētāk, šis projekts ļauj lietotājam veikt rādījumus no akselerometra (ACC) un elektromiogrammas (EMG), vienlaikus nododot izvades informāciju diviem gaismas diodēm un mazam digitālajam displejam.

Ja jums patīk shēmas, Arduino, kokapstrāde, kodēšana, biomedicīnas inženierija vai lodēšana, šis projekts var būt jums!

Skatiet, ko jūs darāt

Pirms sākat šo projektu, lūdzu, veltiet minūti laika, lai redzētu, ko jūs darāt iepriekš redzamajā videoklipā.

Būtībā šis projekts ļauj apvienot vairākas jūsu zināmās puses. Ja jums gadās būt jaunam biomedicīnas inženierijā (BME) vai biosensoros, nav problēmu. Šajā projektā tiek izmantoti divi galvenie sensori. Šie sensori ir akselerometrs un elektromiogramma (EMG). Kā norāda nosaukums, akselerometrs ir vienkārši sensors, kas mēra paātrinājumu. Mazāk intuitīvi, elektromiogramma mēra elektrisko aktivitāti muskuļos, kuriem ir pievienoti atbilstošie elektrodi. Šajā projektā no elektriskā vada tika izmantoti trīs virsmas gēla bioelektrodi, kas mēra signālus, kas nāk no pievienotā subjekta teļa.

Materiāli un instrumenti

Materiāli

Lai izveidotu šo projektu, jums būs nepieciešams:

• Arduino Uno dēlis (kuru var iegādāties vietnē
• 9 V akumulatora barošanas avots (to var iegādāties vietnē
• Bitalino kontaktdakšu komplekts (to var iegādāties vietnē www.bitalino.com)
• Adafruit 1,8 collu TFT displeja sadalījums un vairogs papildus pusei perma protoboardam (ko var iegādāties vietnē www.adafruit.com)
• dažādi džemperu vadi, gaismas diodes, 220 omu rezistori, lodēšana un plūsma (var iegādāties vietnē www.radioshack.com)
• 1/2 "koka skrūves, 5/8" apdares naglas, 4 "x4" gabals no 28 gabarīta tērauda loksnes, divas mazas eņģes un vienkāršs aizbīdņa mehānisms (var iegādāties vietnē www.lowes.com)
• piecas dēļu pēdas no koka

  Piezīme. Cietkoksni var iegādāties vietnē www.lowes.com, taču mēs iesakām atrast vietējo zāģētāju un izmantot šīs personas koksni. Šajā projektā izmantotie koka izmēri nav pārsteidzoši izplatīti, tāpēc izredzes atrast koksni, kas iepriekš sagriezts līdz vajadzīgajiem biezuma izmēriem, ir diezgan niecīgas

  Rīki

• lodāmurs (ko var iegādāties vietnē www.radioshack.com)

• daudzi kokapstrādes rīki, kas ir iekļauti iepriekš minētajos fotoattēlos un šeit uzskaitīti

  • leņķa zāģis (ko var iegādāties vietnē www.lowes.com)
  • veikals vai līdzvērtīgs galda zāģis (ko var iegādāties vietnē www.shopsmith.com)
  • biezuma ēvele (ko var iegādāties vietnē www.sears.com)
  • āmurs, urbji, mērlente un zīmulis (var iegādāties vietnē www.lowes.com)
  • bezvadu urbis un akumulators (var iegādāties vietnē www.sears.com)
  • lentzāģis (var iegādāties vietnē www.grizzly.com)

Izvēles rīki

• lodēšanas gludeklis (var iegādāties vietnē www.radioshack.com)
• galdzāģis (var iegādāties vietnē www.sears.com)

Sagatavošana

Lai gan tas nav vissarežģītākais pamācības uzdevums, tas nav arī vienkāršākais. Nepieciešamas priekšzināšanas kodēšanā, elektroinstalācijas ķēdēs, lodēšanā un kokapstrādē. Turklāt iepriekšējais darbs ar Arduino vai Adafruit būs noderīgs.

Šīs instrukcijas apjomam vajadzētu pietikt ar vienkāršu programmēšanas kursu vai praktisku pieredzi mācību priekšmetā.

Lodēšanas un elektroinstalācijas ķēdes vislabāk var uzzināt, veicot šīs darbības. Lai gan teorētisko shēmu kurss var būt noderīgs tehniskai shēmu izpratnei, tas ir maz noderīgs, ja vien tajā neesat izveidojis dažas shēmas! Elektroinstalācijas laikā mēģiniet padarīt vadu pēc iespējas vienkāršāku. Ja iespējams, izvairieties no vadu šķērsošanas vai garāku vadu izmantošanas, nekā nepieciešams. Tas palīdzēs jums novērst ķēdes traucējumus, kad šķiet, ka tā ir pabeigta un nedarbojas pareizi. Lodējot, pārliecinieties, ka izmantojat pietiekami daudz plūsmas, lai lodēšana plūst tur, kur vēlaties. Izmantojot pārāk mazu plūsmu, lodēšanas process vienkārši kļūs nomāktāks, nekā tam vajadzētu būt. Tomēr nelietojiet pārāk daudz lodēšanas. Runājot par lodēšanu, pārāk daudz lodēšanas materiāla pievienošana parasti nepalīdz uzlabot lodēto savienojumu. Pārāk daudz lodēšanas var padarīt jūsu savienojumu saprātīgu, pat ja tas tika izveidots nepareizi.

Kokapstrāde ir praktiska tirdzniecība. Tas noteikti prasa zināmu praksi. Palīdz koksnes materiālo īpašību pamatinformācija, piemēram, Erica Meiera sniegtā informācija par koku, it īpaši, ja nākotnē plānojat veikt vairāk kokapstrādes projektu. Tomēr tas nav nepieciešams. Skatoties, kā amatnieks apstrādā koku vai pats veicat kokapstrādi, šim projektam vajadzētu būt plašam pamatam. Ir svarīgi zināt arī savu ceļu koka veikalā. Izpratne par to, kādi rīki veic noteiktas funkcijas, palīdzēs jums paveikt projektu ātrāk un drošāk nekā citādi.

Noderīgas vietnes

• www.github.com; šī vietne palīdz manipulēt ar kodu
• www.adafruit.com; šajā vietnē ir norādīts, kā pieslēgt TFT ekrānu
• www.fritzing.com; šī vietne palīdz zīmēt un konceptualizēt shēmas

Drošība

Pirms turpināt, mums jārunā par drošību. Drošībai pirmām kārtām jāpaliek, veicot pamācības vai gandrīz jebko citu dzīvē, jo, ja kāds tiek ievainots, tas nevienam nav jautri.

Lai gan šajā instrukcijā ir iekļauti biosensori, ne detaļas, ne samontētā ierīce nav medicīniska ierīce. Tos nedrīkst izmantot medicīniskiem nolūkiem vai ar tiem rīkoties.

Šī instrukcija ietver elektrības, lodāmura un elektroinstrumentu izmantošanu. Neuzmanības vai izpratnes trūkuma dēļ šīs lietas var kļūt bīstamas.

Elektroenerģija ir nepieciešama, lai darbinātu Arduino, Adafruit displeju un gaismas diodes. To nodrošina 9V akumulators. Vispārīgi runājot, mijiedarbojoties ar elektrību, ir grūti būt pārāk drošam.

Tomēr ir daži noderīgi elektriskās drošības padomi:

• Turiet rokas sausas un pārliecinieties, ka āda uz tām ir nesalauzta.
• Ja caur jums ir jāizlaiž strāva, mēģiniet turēt ieejas un izejas punktus vienā un tajā pašā galā.
• Visām ķēdēm nodrošiniet zemējuma līdzekļus, automātiskos slēdžus un traucējumu pārtraucējus. Tie palīdz novērst ķēžu pārslodzi vai strāvas noplūdi, ja kaut kas noiet greizi ar elektrisko ierīci vai ceļu.
• Nelietojiet elektriskās ierīces pērkona laikā vai citos gadījumos, kad strāvas pārsprieguma biežums ir lielāks nekā parasti.
• Neiegremdējiet elektriskās ierīces un nemēģiniet tās izmantot ūdens vidē.
• Mainiet ķēdes tikai tad, kad ir atvienota barošana.

Lodāmurs ir elektriska ierīce. Šeit tiek piemēroti visi elektriskās ierīces drošības pasākumi. Tomēr gludekļa gals arī kļūst ļoti karsts. Lai izvairītos no apdegumiem, izvairieties no saskares ar gludekļa galu. Turiet gludekli un lodmetālu tā, lai, ja kāds no priekšmetiem izslīdētu no roktura, rokas nesaskartos ar gludekļa galu.

Elektroinstrumentiem nepieciešama arī elektrība. Šeit ievērojiet elektriskās drošības piesardzības pasākumus, kas parādīti iepriekš. Turklāt ziniet, ka elektroinstrumentiem ir daudz kustīgu daļu. Lietojot instrumentus, turiet savu ķermeni un visu citu, kas jums rūp, tālāk no šīm daļām. Atcerieties, ka instruments nezina, ko tas griež vai apstrādā. Kā operators jūs esat atbildīgs par elektroinstrumentu drošu ekspluatāciju. Strādājot ar elektroinstrumentiem, turiet vietā aizsargus un vairogus.

Padomi un padomi

Tālāk sniegtā informācija varētu būt noderīga šajā pamācībā. Ne katrs mājiens vai padoms attiecas uz katru soli, bet veselajam saprātam vajadzētu būt ceļvedim par to, kādi ieteikumi un padomi ir piemērojami katrā gadījumā.

• Veicot vadu, vadu krāsai nav nozīmes. Tomēr var būt noderīgi izveidot krāsu shēmu un būt saskaņotai ar to visā projektā. Piemēram, var būt noderīgi izmantot sarkano vadu pozitīvam spriegumam ķēdē.
• Bioelektrodi jānovieto uz tīri noskūtas ķermeņa daļas. Mati savāktajos signālos rada pārmērīgu troksni un kustību artefaktu.
• Bioelektrodiem piestiprinātie vadi ir jānovērš kustībā vairāk nekā nepieciešams, lai izvairītos no kustības artefakta. Kompresijas zeķe vai lente labi darbojas šo vadu nostiprināšanā.
• Lodēt atbilstoši. Pārliecinieties, vai katrs lodētais savienojums ir pietiekams, un pārbaudiet šos savienojumus, ja ķēde šķiet pilnīga, bet nedarbojas pareizi.
• Ēvelējot plaknes materiāla gabalus, kas nav mazāki par sešām collām. Plānojot gabalus, kas ir mazāki par šo garumu, var rasties šņauce vai pārmērīga darba detaļu atsitiens.
• Tāpat nestāviet tieši ēveles priekšā. Drīzāk stāviet blakus, jo sagataves tiek ievadītas ēvelē un saņemtas no tās.
• Izmantojot zāģus, pārliecinieties, ka sagataves paliek pret atbilstošiem aizsargiem vai žogiem. Tas palīdz nodrošināt drošu, precīzu griešanu.
• Stiprinot ar skrūvēm vai naglām, izveidojiet caurumus. Izmēģinājuma uzgaļa diametram jābūt mazākam par paredzēto stiprinājumu, bet ne mazākam par pusi no stiprinājuma diametra. Tas palīdz izvairīties no stiprināmās koksnes šķelšanās un šķelšanās, mazinot pārmērīgu spriedzi stiprinājuma klātbūtnes dēļ.
• Ja urbjat naglu izmēģinājuma caurumus, mēģiniet turēt caurumu par astotdaļu collas seklāk, nekā paredzēts naga garums. Tas palīdz dot nagam kaut ko iegrimt un nodrošina plašu berzi, lai palīdzētu noturēt naglu vietā, kad tas ir nogrimis.
• Kad āmurs, brauciet taisni uz naga galvas ar āmura galvas centru. Veiciet mērenas šūpoles, nevis tikai konservatīvas šūpoles, jo konservatīvās šūpoles parasti nenodrošina pietiekami daudz enerģijas, lai virzītu naglu, bet drīzāk tikai nodrošina pietiekami daudz enerģijas, lai izraisītu naga griešanos un saliekšanos nevēlamā veidā.
• Izmantojiet āmura spīles, lai noņemtu nagus, kas nedzenas, kā paredzēts.
• . Sargājiet rokas no zāģa asmeņu griešanas līnijas. Ja kaut kas noiet greizi, jūs nevēlaties, lai jūsu roka tiktu nogriezta.
• Lai ietaupītu laiku, veiciet mērījumus divreiz un sagrieziet vienu reizi. Pretējā gadījumā daži gabali būs jāizgatavo vairāk nekā vienu reizi.
• Uz biezuma ēveles un zāģiem izmantojiet asus asmeņus. Uz zāģiem asmeņi ar lielāku zobu skaitu ir labi, lai nodrošinātu vienmērīgu griezumu gandrīz līdz apdares kvalitātei. Veicot šo projektu, mēs izmantojām 96 zobu 12 collu precīzu griezuma asmeni uz Dewalt dubultā slīpā leņķa zāģa un asmeni ar vismaz 6 zobiem uz lineāro collu uz lentzāģa.
• Glabājiet veikala motoru galda zāģa konfigurācijai ieteicamajā apgriezienu diapazonā. Pārliecinieties, vai galds ir noregulēts atbilstošā augstumā, neatklājot asmeņus vairāk, nekā nepieciešams katra griezuma veikšanai.

1. darbība: sāksim darbu

Vispirms izveidojiet ķēdes komponentu. Sāciet ar elektroinstalācijas un zemējuma pieslēgšanu pie perma-protoboard.

2. darbība. Biosensoru pievienošana

Pievienojiet biosensorus pie perma-protoboard un atzīmējiet, kurš sensors ir. Mēs izmantojām signālu diagrammas kreisajā pusē kā akselerometru.

3. darbība: ieskaitot gaismas diodes

Pēc tam pievienojiet gaismas diodes. Paturiet prātā, ka gaismas diodes virzienam ir nozīme.

4. darbība: displeja pievienošana

Pievienojiet digitālo displeju. Izmantojiet šajā vietnē norādīto vadu, lai palīdzētu:

5. darbība: kodēšanas laiks

Tā kā ķēde ir pabeigta, augšupielādējiet tajā kodu. Pievienotais kods ir kods, kuru mēs izmantojām, lai pabeigtu šo projektu. Attēls ir paraugs tam, kā kodam vajadzētu izskatīties, pareizi atverot. Šeit var pilnībā sākt problēmu novēršanu. Ja viss darbojas pareizi, vispirms tiek nolasīti akselerometra signāli. Ja signāls ir zem sliekšņa, iedegas sarkanā gaismas diode, zaļā gaismas diode nedeg, un displejā redzams uzraksts "Celies!". Tikmēr, ja akselerometra signāls ir virs sliekšņa, sarkanā gaismas diode tiek izslēgta, zaļā gaismas diode ieslēgta un ekrānā redzams uzraksts "Nāc!". Turklāt tiek nolasīts EMG signāls. Ja EMG signāls pārsniedz noteikto slieksni, digitālais displejs uzrāda "Lieliski!" Tomēr, ja EMG signāls ir zem sliekšņa, ekrānā redzams uzraksts "Sākt!". Tas tiek atkārtots laika gaitā, un gaismas diožu un ekrāna stāvoklis mainās, jo to pieprasa akselerometra un EMG ieejas. Akselerometram un EMG noteiktie sliekšņi jānosaka, pamatojoties uz kalibrēšanu ar konkrēto objektu, kas atrodas atpūtas stāvoklī. un vingrot.

Lai piekļūtu šim kodam GitHub, lūdzu, noklikšķiniet ŠEIT!

6. solis: ēvelēšana

Sāciet veidot kastes, kurās ir ķēde un akumulators.

Ņemiet vērā, ka visu turpmāk parādīto zīmējumu izmēri ir norādīti collās, ja vien nav norādīts citādi.

Sāciet ar ēvelēšanu, kas nepieciešama projektam līdz vajadzīgajam biezumam ar biezuma ēveli. Apmēram trīsarpus dēļu pēdas jāielīmē līdz 1/2 "biezumam. Pusei dēļu pēdas jābūt ēvelētām līdz 3/8" biezumam. Vēl puse dēļa pēdas ir jānovelk 1/4 collu biezumā. Pēdējai dēļa pēdai jābūt tādai, lai varētu izveidot u-kanālu, kas veido akumulatora kārbas korpusu, kā aprakstīts vēlāk.

7. darbība: primārās kastes apakšdaļa

Pielāgojiet primārās kastes dibenu līdz norādītajiem izmēriem un piestipriniet pie tā shēmas plati un Arduino. Noklikšķiniet uz attēla, lai atklātu šos izmērus.

8. darbība. Primārās kastes beigas

Pielāgojiet primārās kastes galus norādītajiem izmēriem un piestipriniet tos primārās kastes apakšai.

9. solis: Primārās kārbas malas- sensora puse

Turpiniet, padarot primārās kārbas sensora pusi uz norādītajiem izmēriem un piestipriniet to pie pārējās kastes ar apdares naglām.

10. darbība: primārās kastes malas- ekrāna puse

Pielāgojiet primārās kastes ekrāna pusi norādītajiem izmēriem un pievienojiet to pārējai kastē.

11. solis: pārbaudiet, kas jums ir

Šajā brīdī pārbaudiet, vai primārās kastes kopējā forma ir tāda, kā parādīts šeit, pat ja dažiem izmēriem ir jāatšķiras aparatūras vai aparatūras izvietojuma dēļ.

12. darbība: primārās kastes augšdaļa

Izveidojiet primārās kastes augšpusi, kā parādīts attēlā. Noklikšķiniet uz parādītā attēla, lai to izvērstu pilnā izmērā un skatītu ar to saistītos izmērus.

13. solis: tas viss ir atkarīgs no tā

Piestipriniet primārās kārbas augšpusi pie pārējās primārās kārbas, izmantojot eņģes beigās ar gaismas diodēm. Pirms vienas mazās eņģes piestiprināšanas pārliecinieties, vai kastes augšdaļa ir kvadrātveida ar pārējo kārbu.

14. solis: fiksējiet to

Uzstādiet nelielu aizbīdni kastes priekšējā galā, galā pretī eņģēm. Tas novērš primārās kastes atvēršanos, izņemot gadījumus, kad tas ir nepieciešams.

15. solis: piesprādzējiet

Lai padarītu šo ierīci pārnēsājamu, salieciet plānu tērauda loksnes gabalu pa vienu no tā izmēriem tā, lai starp to un primārās kārbas dibenu varētu ietilpt josta. Pēc saliekšanas piestipriniet to primārās kastes apakšā ar koka skrūvēm.

16. darbība: akumulatora kārbas pamatne

Tagad ir pienācis laiks izveidot akumulatora kārbu. Izveidojiet šīs kastes pamatni uz norādītajiem izmēriem.

17. darbība. Akumulatora kārbas beigas

Veidojot akumulatora kārbas galus, mēs izmantojām 3/8 materiālu. Izmantojiet norādītos izmērus, lai izgatavotu galus un piestiprinātu tos pie akumulatora kārbas pamatnes.

18. solis: akumulatora kārbas augšdaļa

Mēs izgatavojām akumulatora kārbas augšdaļu, ar lentzāģi sagriežot 1/4 collu materiālu garumā un atbilstošā platumā. Lai redzētu izmērus, noklikšķiniet uz attēla, lai to paplašinātu.

19. solis: uzlieciet vāku uz akumulatora kārbas

Izmantojot to pašu procedūru, ko izmantoja, lai uzliktu vāku primārajai kārbai, piestipriniet akumulatora kārbas vāku pie akumulatora kārbas korpusa.

20. darbība: pārbaudiet akumulatora kārbu

Šajā brīdī apskatiet akumulatora kārbu, lai pārliecinātos, ka tā nedaudz atgādina šeit redzamo attēlu. Ja tas nenotiek, tagad būtu lielisks laiks pārskatīt dažus iepriekšējos soļus!

21. solis: piestipriniet akumulatora kārbu pie primārās kastes

Novietojiet akumulatora kārbu primārās kārbas augšpusē. Lai pabeigtu akumulatora kārbas piestiprināšanu pie primārās kārbas, izmantojiet koka skrūves vai apdares naglas.

22. solis: citas idejas

Ja esat izpildījis šīs darbības, jūs to izdarījāt! Pēc aparatūras un programmatūras ieviešanas mēs varējām izmantot ierīci. Pašreizējā formā ierīcei ir ierobežots pielietojums, taču tā joprojām ir interesanta dažādu dizaina aspektu kombinācija. Izejas dara visu, ko bijām iecerējuši pēc signālu saņemšanas no biosensoru ieejām. Kopumā ierīce sver dažas mārciņas.

Turpmākajās versijās būtu interesanti panākt, lai ierīce sver mazāk un aizņem mazāk vietas. Ja tas būtu iespējams, ierīce kļūtu noderīgāka un to varētu vieglāk valkāt treniņa laikā. Lai to panāktu, iesakām eksperimentēt, izmantojot Arduino mikro un trīsdimensiju drukāšanu. Lai ietaupītu vietu, būtu lietderīgi eksperimentēt, izmantojot atkārtoti uzlādējamu akumulatoru, kas aizņem mazāk vietas nekā vienkāršs 9 V akumulators. Akumulatora kārbas izmēru var attiecīgi samazināt.