Drukgevoelige sokbevestiging - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Als het gaat om het kiezen van op maat gemaakte orthesen, zijn er niet veel betrouwbare testopties die u kunnen helpen beslissen welk type inzetstuk het beste is voor de behoeften van uw voeten. En de opties die er zijn, testen bijna altijd specifiek de onbalans van krachten in je voeten terwijl je stilstaat. In werkelijkheid heb je je inlegzolen nodig om comfort en stabiliteit te bieden tijdens het lopen, niet alleen als je stilstaat. Nieuwsgierig naar hoe we konden beginnen met het oplossen van dit probleem, besloten we een eenvoudige, betaalbare sokbevestiging met druksensor te ontwerpen die hopelijk, eenmaal verbeterd in de toekomst, kan worden gebruikt om eventuele onevenwichtigheden in de voeten van een patiënt tijdens het lopen te diagnosticeren. Deze diagnose kan dan mogelijk worden gebruikt, in combinatie met bestaande medische documentatie, om inlegzolen op maat voor de patiënt te maken (of bestaande aan te bevelen).

Ons huidige ontwerp (degene die je in deze instructable kunt maken) heeft drie sensoren die aan de onderkant van elke sok worden bevestigd en resulteren in neopixels (kleine lampjes) die oplichten wanneer ze worden ingedrukt. Alle elektronische componenten zijn ondergebracht in een enkelband en zorgen ervoor dat drukgegevens via bluetooth naar uw computer kunnen worden verzonden en vervolgens in realtime kunnen worden geplot. We hopen dit ontwerp in de toekomst bij te werken, maar voor nu is hier hoe ons huidige prototype te bouwen!

(Bekijk de video hierboven om te zien wat het zal doen als je klaar bent.)

Voorbereiding

Om dit apparaat met succes te maken, zijn er een paar dingen die u moet weten. De code die voor het project is gebruikt, is opgenomen, maar een basiskennis van de betrokken logica kan nuttig zijn als u problemen tegenkomt. Als je een probleem hebt, zijn er ook forums beschikbaar op internet waar je je probleem kunt posten of een probleem kunt zoeken dat lijkt op je probleem dat al is aangepakt. Basiskennis van elektrische bedrading, hoewel niet te ingewikkeld, kan het project iets sneller laten verlopen. Ten slotte moet je wat bevestigingsmiddelen op de Flora solderen. Poets de basis voordat u begint!

Veiligheid

Voordat u aan de slag gaat met het project, zijn er enkele veiligheidsproblemen die moeten worden aangepakt. Het eindproduct zelf zal u geen kwaad doen, maar elektrische veiligheid is niet altijd algemeen bekend. Om kortsluiting van uw apparatuur te voorkomen, moet u ervoor zorgen dat de massa is aangesloten op uw apparaat voordat u stroom toevoegt. Zorg er ook voor dat geen van uw geleidende draad andere geleidende draad kruist. Dit kan het circuit kortsluiten en brand veroorzaken. Wees ook voorzichtig bij het solderen van de bevestigingsmiddelen op de Flora. Soldeergereedschappen zijn ongelooflijk heet en veroorzaken extreem pijnlijke brandwonden als u per ongeluk de punt aanraakt. Zorg ervoor dat u weet wat u doet, zodat u zich niet verbrandt of uw circuits beschadigt.

Hints en tips

• Controleer of het circuit werkt voordat u gaat naaien of bouwen!
• Als u geen gegevens van een druksensor kunt krijgen, controleer dan of de bijbehorende pin op de Flora werkt (een van onze pinnen was kapot en we moesten een nieuwe Flora kopen).
• Bedenk hoe u alle componenten op de enkelband gaat monteren om te voorkomen dat geleidende draden elkaar kruisen.
• Laat extra ruimte over wanneer u van plan bent de geleidende draad op de band te naaien. Als de draden te dicht bij elkaar liggen, bestaat het risico dat ze elkaar per ongeluk raken.
• Plan de plaatsing van de draad voordat u deze aan elkaar naait om tijd te besparen. Als je het probeert te naaien zonder een duidelijk idee te hebben van waar alles zal gaan, zul je gefrustreerd raken en uiteindelijk toch veel opnieuw doen.
• Als u problemen ondervindt bij het verbinden met de Bluetooth-module, koppelt u de module los, vergeet u het apparaat in de Bluetooth-instellingen op uw computer en maakt u er opnieuw verbinding mee.
• Bekijk enkele videotutorials op YouTube over het naaien van draagbare elektronica op kleding om tijd te besparen

Stap 1: Verzamel materialen en gereedschappen

Om de drukgevoelige sokbevestiging te maken, zijn er een paar dingen die je nodig hebt als je wilt dat het werkt. Sommige van de dingen op de onderstaande lijst zijn vereist, en sommige zijn gewenst voor het gemak.

1. A Flora (hier te vinden voor $15)
2. Bluetooth-module. We gebruikten de Arduino-versie (HC06 BT), maar je kunt ook een draagbare Flora BLE-module gebruiken.
3. Een drukgevoelig geleidend materiaal zoals Velostat (hier verkrijgbaar bij Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, minimaal drie. (Een 4-pack is hier verkrijgbaar bij Adafruit voor ongeveer $ 8.)
5. Geleidende draad
6. Overbruggingsdraden (die er zo uitzien met ten minste één vrouwelijke kant). Je hebt er 4 nodig.
7. Alligatorclips bevestigd aan draden (optioneel, maar uiterst nuttig)
8. Een naainaald
9. Een kleine batterij, 3.7V zou voldoende moeten zijn (hier verkrijgbaar bij Adafruit voor ongeveer $ 8). Zorg ervoor dat de batterij de juiste aansluiting heeft voor de Flora.
10. Velcro-pad, minimaal 2 "x 4", plus klittenbandstippen.
11. Kleine (5 mm) drukknopen vastnaaien. Je hebt er minimaal 18 nodig.
12. Soldeer en een soldeerbout
13. Een oud t-shirt
14. Smeltbare interfacing-stof, kan worden gekocht bij de meeste handwerk- of naaiwinkels. Lees hier enkele tips & tricks.
15. Een oud t-shirt
16. Schaar, plakband en geduld.

Stap 2: Maak de druksensoren

1. Knip 3 stukken uit de geleidende stof. De ene moet klein genoeg zijn om onder de hiel van de gemiddelde persoon te passen, en de andere twee moeten ongeveer 1 inch x 1 inch vierkant zijn (maar vorm doet er eigenlijk niet zoveel toe).
2. Knip zes 18-inch stukken geleidende draad af.
3. Plak een stuk draad aan elke kant van alle drie de voorgesneden stukken stof. De draad moet worden vastgebonden in een 'J'-vorm, zoals weergegeven in de afbeelding hierboven, en moet aan weerszijden van de stof aflopen, zoals weergegeven (met ongeveer 2,5 cm ruimte tussen de uiteinden van de draden).

Stap 3: Sluit de druksensoren aan op de Flora

1. Bevestig met behulp van krokodillenklemmen voor elke druksensor een geleidende draadstaart aan een aardpen op de Flora en de andere aan een van de pennen 6, 9 of 10 (verbindingen weergegeven in de afbeelding hierboven links). De code die u gaat gebruiken, duidt de sensor op pin 9 aan als die op de hiel, de sensor op pin 6 als die op de bal van de voet en de sensor op pin 10 als die welke zal worden geplaatst. zich onder het buitenste gedeelte van de voet bevinden (onder waar de knokkel van uw kleinste teen zich bevindt). Als u uw sensoren speciaal hebt gevormd om op een van deze locaties te worden gebruikt, zorg er dan voor dat deze op de juiste pin is bevestigd.
2. Plaats de sensoren zo dat ze plat op de tafel liggen en geen van de draden elkaar kruist of elkaar raakt.

(Opmerking: als u meerdere krokodillenklemmen op één pin van de Flora moet plaatsen, steekt u het uiteinde van een kleine draad tussen de bestaande verbinding en bevestigt u vervolgens uw clip aan het uitstekende uiteinde zoals hierboven in de afbeelding rechts wordt getoond.)

Stap 4: Verbind de NeoPixels met de Flora

1. Sluit elke NeoPixel aan op GND. Ze kunnen allemaal op dezelfde aarde worden aangesloten.
2. Sluit de NeoPixels in serie aan, waarbij de eerste op pin 12 op de Flora zit.
3. Let op in welke richting de pijlen wijzen. De pijl die naar het midden wijst is het inkomende signaal en de pijl die van het midden af wijst is het uitgaande signaal.
4. Verbind elke NeoPixel met VBATT.

Het bedradingsschema wordt als referentie in de afbeelding hierboven weergegeven.

Stap 5: Verbind Bluetooth met de Flora

1. Verbind de GND-pin op de Bluetooth-module met een GND-pin op de Flora.
2. Verbind de VCC-pin op de Bluetooth-module met een 3.3V-pin op de Flora.
3. Verbind TXD op de Bluetooth-module met RX #0 op de Flora.
4. Verbind RXD op de Bluetooth-module met TX #1 op de Flora.

Als de Bluetooth-module verkeerd is aangesloten, kan dit leiden tot frituren van het circuit of tot miscommunicatie tussen de module en de computer.

Stap 6: Construeer het circuit

Gebruik het bovenstaande schakelschema om alle componenten te monteren (probeer nog GEEN geleidende draad te gebruiken. Gebruik voorlopig alleen krokodillenklemmen en geïsoleerde draden of andere tijdelijke draden naar keuze)

Stap 7: Download de code en verbind de Flora met uw computer

1. Download de code via onderstaande link en open deze in Arduino IDE.
2. Als je de Adafruit NeoPixel Library niet hebt geïnstalleerd, download deze dan van GitHub. Installeer deze bibliotheek en zorg ervoor dat u deze opneemt in uw Arduino Libraries-map.
3. Als je de Arduino Filters Library niet hebt geïnstalleerd, download deze dan hier vanaf GitHub. Installeer het en zorg ervoor dat u het opneemt in uw Arduino Libraries-map.
4. Sluit de Flora aan op uw computer met een micro-USB naar USB-kabel (hierboven afgebeeld).
5. Klik op "Tools" > "Board" > "Adafruit Playground" om de software te vertellen welke hardware je gebruikt.
6. Klik op "Extra" > "Poort" en selecteer vervolgens in het vervolgkeuzemenu de COM-poort waarop uw Flora is aangesloten op uw computer.

Hier is de code die je nodig hebt!

OPMERKING: Mogelijk moet u de drempels in de code aanpassen om te bepalen wanneer u een NeoPixel moet in- of uitschakelen. Pas ze aan voor elke sensor.

Stap 8: Upload code naar Flora

1. Klik op de "Upload"-pijl in de linkerbovenhoek van IDE (omcirkeld in de afbeelding hierboven).
2. Omdat de code is geüpload, kun je de Flora nu loskoppelen van je computer. De communicatie tussen de Flora en uw computer vindt vanaf nu plaats via een Bluetooth-verbinding.

Stap 9: Verbind de Bluetooth-module met de computer

1. Het lampje op de Bluetooth-module zou nu moeten knipperen.
2. Open Bluetooth-voorkeuren op uw computer.
3. Maak verbinding met de module door op de optie 'HC-06' te klikken.
4. Eenmaal aangesloten, zou het lampje op de HC-06 moeten stoppen met knipperen en constant blijven, zoals te zien is in de afbeelding hierboven.

Stap 10: Testfunctionaliteit

1. Op dit moment zou de Bluetooth-module gegevens van de door u gemaakte druksensoren naar uw computer moeten verzenden.
2. De gedownloade code neemt deze gegevens en plot deze als drie afzonderlijke regels (één voor elke sensor).
3. Klik in IDE op "Extra" > "Seriële plotter".
4. U zou de drie genoemde regels moeten zien, waarschijnlijk allemaal met verschillende startwaarden.
5. Druk één voor één op elke druksensor om er zeker van te zijn dat u een reactie ziet in de respectievelijke uitgezette lijn (druk zou moeten resulteren in een dip in de curve).
6. Als u geen gegevens ziet die worden geplot, controleer dan of de baudrate op de plot is ingesteld op 9600.
7. Ga niet verder met de volgende stap totdat u zeker weet dat gegevens worden verzameld en de plots reageren op druk op de druksensoren

Stap 11: Bedek de sensoren

1. Knip stukjes dunne, niet-geleidende stof uit (we gebruikten een oud t-shirt) in dezelfde vormen als je druksensoren (alleen iets groter). Knip voor elke sensor 2 stukken stof uit.
2. Plaats elke sensor tussen de 2 aangewezen stukken stof en naai vervolgens rond elke sensor (zorg ervoor dat u deze niet doorboort).
3. Zodra het naaien is voltooid, knipt u 3 stukken klittenband (de ruwe kant) uit met dezelfde vorm en grootte als uw sensoren.
4. Plak het klittenband op de bijbehorende nieuw afgedekte sensoren (slechts aan één kant van elk).
5. Als het klittenband niet goed aan je stof blijft plakken, kun je het ook vastnaaien. Nogmaals, pas echter op dat u de sensoren niet doorboort. Het klittenband zal dienen als methode om de sensoren aan een sok te bevestigen.

Stap 12: Plan uw inrijgen

Nu je een ruwe schets van het prototype hebt gemaakt en hebt geverifieerd dat het inderdaad werkt, kun je proberen het aan elkaar te naaien tot een eindproduct. Denk eraan, steek uw geleidende draad niet over en plan uw stiksels voordat u gaat naaien. Er zijn eindeloze mogelijkheden voor het plaatsen van de Flora, Bluetooth en NeoPixels. De bovenstaande afbeelding is een mogelijkheid waarvan we vonden dat deze werkte. De drie NeoPixels zijn in serie geschakeld en elk is verbonden met voeding en aarde. Plus, geen draden kruisen! waardoor dit een uitstekende lay-out is.

Stap 13: Een prototype samenstellen: deel 1 naaien

De sensoren zijn afgedekt, de code werkt en je hebt je threading gepland. Nu is het tijd om een eindproduct in elkaar te zetten. We hebben alles op een enkelband genaaid (gemaakt van een oud t-shirt) die je er omheen kunt wikkelen en vastzet met klittenband. Je kunt hetzelfde idee proberen, maar we moedigen je aan ermee te spelen en een opstelling te vinden die voor jou werkt! Volg de onderstaande stappen en let op je connecties!

1. Strijk de interface op een strook van het t-shirt, let goed op welke kant naar beneden is gericht. De strip moet lang genoeg zijn om rond een enkel te wikkelen en breed genoeg om op de Flora, Bluetooth en NeoPixels te naaien.
2. Bepaal waar je de Flora, Bluetooth-module en NeoPixels wilt plaatsen.
3. Naai de vrouwelijke kant van de drukknopen op het t-shirt waar je de Flora wilt plaatsen. Geen van de snaps mag elkaar raken.
4. Zorg ervoor dat u de locaties van elke snap controleert terwijl u naait om er zeker van te zijn dat ze op één lijn liggen met de juiste pin op de Flora. (Zie hierboven in afbeelding.)

Vergeet niet om tijdens deze fasen naar uw draadschema te blijven verwijzen, zodat u geen draden kruist of iets vergeet aan te sluiten.

Stap 14: Een prototype samenstellen: deel 2 naaien

Nu u het raamwerk naar beneden hebt, gaan we verder met het naaien van componenten:

1. Lijm de NeoPixels waar je ze wilt hebben. Dit is niet strikt noodzakelijk, maar het is handig om ze op hun plaats te houden terwijl u ze vastnaait.
2. Naai de NeoPixels op het t-shirt.
3. Naai de Bluetooth op het t-shirt. We hebben een klein zakje gemaakt, zoals te zien is in de afbeelding hierboven, maar oefen je creatieve geest om te beslissen hoe je het het beste kunt vasthouden.
4. Naai met geleidende draad verbindingen tussen de drukknopen voor de Flora, de Bluetooth en de NeoPixels.
5. Kruis de draden niet! Als het kruisen van draden onvermijdelijk is, plaats dan een soort isolatie tussen de draden, zoals een deel van het t-shirt.

Stap 15: Een prototype samenstellen: deel 3 naaien

Zodra de NeoPixels zijn vastgenaaid, gaat u verder met het aansluiten van de druksensoren op het circuit:

1. Naai een lijn van zes drukknopen ongeveer 2,5 cm onder de NeoPixels.
2. Rijg geleidende draden tussen de Flora en de nieuwe lijn snaps. Deze zullen fungeren als aansluitpunten voor de druksensoren. (Er moeten er drie zijn aangesloten op GND en drie op analoge signaalpinnen 6, 9 en 10.)
3. We brachten de draden van elke druksensor naar de achterkant van de enkel en haalden ze door een deel van het t-shirt om te voorkomen dat ze elkaar zouden raken.
4. Zet de mannelijke kant van de zes snaps vast op het uiteinde van de geleidende draad van de druksensoren.
5. Deze drukknopen moeten op de lijn klikken die u zojuist hebt vastgenaaid.

Raadpleeg tijdens deze stappen uw inrijgschema om ervoor te zorgen dat u geen draden kruist en dat u de juiste drukknopen aansluit.

Stap 16: Een prototype samenstellen: solderen

Nu gaan we solderen. Denk eraan om uw veiligheid te controleren, want soldeerbouten kunnen erg pijnlijk zijn als ze worden aangeraakt.

1. Soldeer de mannelijke kant van de drukknopen op de Flora. (Te zien in afbeelding hierboven aan de linkerkant.)
2. Nadat elke snap is gesoldeerd, controleert u de positie ervan met de genaaide snaps. Het is sneller om één snap met soldeer aan te passen dan om alle snaps opnieuw te naaien omdat ze niet goed zijn uitgelijnd.
3. Zodra de drukknopen aan de Flora zijn gesoldeerd, kunt u deze aan de ruwe montage van onderdelen bevestigen om te zien hoe het past, te zien in de afbeelding rechts.

Stap 17: Een prototype samenstellen: afwerken

1. We bedekten de achterkant van de strook (waar alle draden en knopen zichtbaar zijn) met een ander deel van het t-shirt. Het zou zonde zijn als er een draad zou blijven haken en scheuren!
2. Maak desgewenst een klein zakje voor de batterij.
3. We hebben een flap gemaakt om alle componenten te bedekken, maar dit is helemaal aan jou!
4. Voeg klittenbandstippen toe aan de strook van het t-shirt. Dit zal dienen als een verstelbare maatbevestiging om de band rond de enkel te houden.
5. Eentje die je af hebt, pas hem op maat en kijk of hij werkt!

Stap 18: Verdere ideeën

In de nabije toekomst hopen we verdere verwerking toe te voegen om een duidelijker signaal te krijgen, en feedback om gebruikers te informeren over onevenwichtigheden tussen druksensormetingen. Deze onevenwichtigheden kunnen dan hopelijk worden gebruikt om suggesties te doen voor een binnenzool voor de gebruiker (nogmaals, een nauwkeuriger en vollediger sensorraster zou dit gemakkelijker maken).

In de verdere toekomst zou dit project kunnen worden uitgebreid met een nauwkeuriger reeks druksensoren. Als bijvoorbeeld een of ander drukgevoelig raster zou worden gebruikt, zou dit een veel gedetailleerdere verzameling gegevens kunnen opleveren. Deze gegevens kunnen vervolgens worden gebruikt om een realtime weergegeven beeld van een voet te maken met gebieden met hogere en lagere druk die worden aangeduid met een reeks kleuren. Dit zou de sensorbevestiging veel nuttiger maken in een klinische omgeving, omdat een arts tijdens het lopen afwijkingen in de krachtverdeling over iemands voet visueel zou kunnen herkennen. Hij of zij zou dan naar de numerieke gegevens kunnen kijken en, op basis van de bevindingen, een behandeling voor de aandoening kunnen aanbevelen (d.w.z. welk type binnenzool moet worden gekocht om het comfort te verbeteren). Een dergelijke functionaliteit is nog ver weg voor dit project, maar we geloven dat deze Instructable zeker veel potentieel heeft!

Heel erg bedankt dat je de tijd hebt genomen om onze tutorial door te lezen en (misschien!) te proberen. Laat het ons weten als u suggesties of feedback heeft in de opmerkingen hieronder.