Fitness Motivator-apparaat - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Wij zijn technische studenten die fysiek fit willen zijn.

We weten hoe het is om schijnbaar te veel schoolwerk te hebben om naar buiten te gaan en te sporten. Om twee vliegen in één klap te slaan, hebben we besloten om een afstudeerproject in een van onze technische lessen te gebruiken om basisbiosensormetingen te doen tijdens het sporten. Meer specifiek stelt dit project de gebruiker in staat om metingen te doen van een accelerometer (ACC) en elektromyogram (EMG) terwijl outputinformatie wordt overgebracht naar twee LED's en een klein digitaal display.

Als je van circuits, Arduino, houtbewerking, codering, biomedische techniek of solderen houdt, is dit project misschien iets voor jou!

Kijk wat je aan het maken bent

Voordat je aan dit project begint, moet je even de tijd nemen om te zien wat je aan het maken bent in de video hierboven.

In wezen stelt dit project je in staat om meerdere facetten van wat je weet te combineren. Als u nog niet bekend bent met biomedische technologie (BME) of biosensoren, geen probleem. Er zijn twee primaire sensoren die in dit project worden gebruikt. Deze sensoren zijn een versnellingsmeter en een elektromyogram (EMG). Zoals de naam al doet vermoeden, is een versnellingsmeter gewoon een sensor die versnelling meet. Minder intuïtief meet een elektromyogram de elektrische activiteit in de spier waaraan de bijbehorende elektroden zijn bevestigd. In dit project werden drie oppervlaktegel-bio-elektroden gebruikt van een elektrische leiding die de signalen van de kuit van de aangehechte proefpersoon meet.

Materialen en gereedschappen

Materialen

Om dit project te bouwen, heb je het volgende nodig:

• een Arduino Uno-bord (te koop op
• een 9V batterijvoeding (die kan worden gekocht op
• een Bitalino plug-in kit (die kan worden gekocht op www.bitalino.com)
• een Adafruit 1.8" TFT-display breakout en schild naast een half-sized perma-protoboard (dat kan worden gekocht op www.adafruit.com)
• diverse jumperdraden, LED's, 220 Ohm weerstanden, soldeer en flux (te koop op www.radioshack.com)
• 1/2" houtschroeven, 5/8" afwerkspijkers, een 4"x4" stuk van 28 gauge plaatstaal, twee kleine scharnieren en een eenvoudig vergrendelingsmechanisme (te koop op www.lowes.com)

• vijf plank voeten van hout

  Opmerking: Hardhout kan worden gekocht op www.lowes.com, maar we raden u aan een plaatselijke houtzager te zoeken en hout van die persoon te gebruiken. De afmetingen van het hout dat in dit project wordt gebruikt, zijn niet verbazingwekkend gebruikelijk, dus de kans dat u hout vindt dat is voorgesneden tot de benodigde dikteafmetingen, is vrij klein

  Gereedschap

• een soldeerbout (te koop via www.radioshack.com)

• veel houtbewerkingsgereedschappen, die zijn opgenomen in de bovenstaande foto's en hier worden vermeld

  • een verstekzaag (die kan worden gekocht bij www.lowes.com)
  • een Shopsmith of gelijkwaardige tafelzaag (die kan worden gekocht op www.shopsmith.com)
  • een dikteschaafmachine (te koop op www.sears.com)
  • een hamer, boren, een meetlint en een potlood (te koop op www.lowes.com)
  • een accuboormachine en batterij (te koop op www.sears.com)
  • een lintzaag (te koop op www.grizzly.com)

Optionele hulpmiddelen

• een desoldeerbout (te koop via www.radioshack.com)
• een schaafmachine (te koop op www.sears.com)

Voorbereiding

Hoewel dit niet de meest uitdagende instructable is om te ondernemen, is het ook niet de eenvoudigste. Voorkennis op het gebied van coderen, bedradingscircuits, solderen en houtbewerking is noodzakelijk. Bovendien zal eerder werk met Arduino of Adafruit nuttig zijn.

Een eenvoudige programmeercursus of praktische ervaring in het onderwerp zou voldoende moeten zijn voor de reikwijdte van deze instructable.

Soldeer- en bedradingscircuits kunnen het beste worden geleerd door deze acties uit te voeren. Hoewel een cursus theoretische circuits nuttig kan zijn voor het technisch begrip van circuits, heeft het weinig zin tenzij je er een aantal circuits in hebt gebouwd! Probeer tijdens het bedraden de bedrading zo eenvoudig mogelijk te maken. Vermijd het kruisen van draden of het gebruik van langere draden dan nodig is, waar mogelijk. Dit zal u helpen bij het oplossen van problemen met het circuit wanneer het lijkt te zijn voltooid en niet goed werkt. Zorg er bij het solderen voor dat u voldoende vloeimiddel gebruikt om het soldeer te laten stromen waar u het wilt. Het gebruik van te weinig flux maakt het soldeerproces gewoon frustrerender dan het zou moeten zijn. Gebruik echter niet te veel soldeer. Bij het solderen helpt het toevoegen van teveel soldeermateriaal over het algemeen niet om de soldeerverbinding beter te maken. Integendeel, te veel soldeer kan ervoor zorgen dat uw verbinding er redelijk uitziet, zelfs als deze niet op de juiste manier is gemaakt.

Houtbewerking is een ambachtelijk vak. Het vergt zeker wat oefening. Achtergrondinformatie over de materiaaleigenschappen van hout helpt, zoals die in Wood door Eric Meier, vooral als je in de toekomst meer houtbewerkingsprojecten gaat doen. Dit is echter niet vereist. Na te hebben gezien hoe een vakman hout bewerkt of zelf wat houtbewerking heeft gedaan, zou dit voldoende achtergrond moeten zijn voor dit project. Het is ook essentieel om je weg te vinden in een houtwinkel. Als u begrijpt welke tools bepaalde functies uitvoeren, kunt u het project sneller en veiliger uitvoeren dan anders mogelijk zou zijn.

Handige sites

• www.github.com; deze site helpt bij het manipuleren van code
• www.adafruit.com; deze site vertelt je hoe je het TFT-scherm bedraden
• www.fritzing.com; deze site helpt je circuits te tekenen en te conceptualiseren

Veiligheid

Voordat we verder gaan, moeten we het hebben over veiligheid. Veiligheid moet op de eerste plaats blijven bij het doen van instructables of bijna alles in het leven, want als iemand gewond raakt, is het voor niemand leuk.

Hoewel dit instructable biosensoren bevat, zijn noch de onderdelen, noch het geassembleerde apparaat een medisch apparaat. Ze mogen niet voor medische doeleinden worden gebruikt of als zodanig worden gehanteerd.

Deze instructable omvat het gebruik van elektriciteit, een soldeerbout en elektrisch gereedschap. Door nalatigheid of onbegrip kunnen deze dingen gevaarlijk worden.

Er is elektriciteit nodig om de Arduino, het Adafruit-display en de LED's van stroom te voorzien. Het wordt gevoed door een 9V batterij. Over het algemeen is het bij interactie met elektriciteit moeilijk om te veilig te zijn.

Desalniettemin volgen enkele nuttige elektrische veiligheidstips:

• Houd uw handen droog en zorg ervoor dat de huid erop niet beschadigd is.
• Als er een stroom door u moet worden geleid, probeer dan de in- en uitgangen op hetzelfde uiteinde te houden.
• Zorg voor aardingsmiddelen, stroomonderbrekers en foutonderbrekers voor alle circuits. Deze helpen overbelasting van circuits of stroomlekkage te voorkomen, als er iets misgaat met het apparaat of het pad van de elektriciteit.
• Gebruik geen elektrische apparaten tijdens onweer of in andere gevallen waar stroompieken vaker voorkomen dan normaal.
• Dompel elektrische apparaten niet onder en probeer ze niet te gebruiken in een waterige omgeving.
• Wijzig circuits alleen wanneer de stroom is losgekoppeld.

Een soldeerbout is een elektrisch apparaat. Hierin zijn alle veiligheidsmaatregelen voor elektrische apparaten van toepassing. De punt van het strijkijzer wordt echter ook erg heet. Vermijd contact met de punt van het strijkijzer om te voorkomen dat u zich verbrandt. Houd het strijkijzer vast en soldeer zodanig dat als een van de items uit je greep glijdt, je handen de punt van het strijkijzer niet raken.

Elektrisch gereedschap heeft ook elektriciteit nodig. Houd u hierbij aan de bovenstaande voorzorgsmaatregelen voor elektrische veiligheid. Weet bovendien dat elektrisch gereedschap veel bewegende delen heeft. Houd daarom uw lichaam en al het andere waar u om geeft uit de buurt van deze onderdelen wanneer de gereedschappen in gebruik zijn. Onthoud dat het gereedschap niet weet wat het snijdt of bewerkt. Als bediener bent u verantwoordelijk voor het veilige gebruik van elektrisch gereedschap. Houd veiligheidsschermen en schilden op hun plaats tijdens het gebruik van elektrisch gereedschap.

Hints en tips

De volgende informatie kan nuttig zijn in deze instructable. Niet elke hint of tip is van toepassing op elke stap, maar gezond verstand zou een leidraad moeten zijn voor welke hints en tips in elk geval van toepassing zijn.

• Bij de bedrading maakt de draadkleur niet uit. Het kan echter nuttig zijn om een kleurenschema op te stellen en er in het hele project consistent mee te zijn. Het kan bijvoorbeeld nuttig zijn om rode draad te gebruiken voor een positieve voedingsspanning in het circuit.
• Bio-elektroden moeten op een gladgeschoren deel van het lichaam worden geplaatst. Haar leidt tot overmatige ruis en bewegingsartefacten in verzamelde signalen.
• Draden die aan de bio-elektroden zijn bevestigd, moeten worden voorkomen dat ze meer bewegen dan nodig is om bewegingsartefacten te voorkomen. Een compressiesok of tape werkt goed om deze draden vast te zetten.
• Op de juiste manier solderen. Zorg ervoor dat elke gesoldeerde verbinding voldoende is en controleer deze verbindingen als het circuit compleet lijkt maar niet goed functioneert.
• Schaaf bij het schaven stukken materiaal van niet minder dan zes centimeter lang. Schaafstukken van minder dan deze lengte kunnen watersnip of overmatige terugslag van werkstukken veroorzaken.
• Ga ook niet direct voor de schaafmachine staan. Ga er liever naast staan terwijl werkstukken in en uit de schaafmachine worden ingevoerd.
• Zorg er bij het gebruik van zagen voor dat de werkstukken tegen de juiste afschermingen of hekken blijven. Dit helpt om veilig en nauwkeurig snijden te verzekeren.
• Voorzie geleidegaten bij bevestiging met schroeven of spijkers. Het geleidebitje moet een kleinere diameter hebben dan het beoogde bevestigingsmiddel, maar niet minder dan de helft van de diameter van het bevestigingsmiddel. Dit helpt splijten en versplintering van het te bevestigen hout te voorkomen door overmatige spanning te verlichten als gevolg van de aanwezigheid van het bevestigingsmiddel.
• Als u geleidegaten voor spijkers boort, probeer dan het geleidegat een centimeter ondieper te houden dan de beoogde spijkerlengte. Dit geeft de nagel iets om in weg te zinken en zorgt voor voldoende wrijving om de nagel op zijn plaats te houden wanneer deze is verzonken.
• Sla bij het hameren recht op de kop van de spijker met het midden van de kop van de hamer. Neem matige zwaaien in plaats van alleen conservatieve zwaaien, aangezien conservatieve zwaaien over het algemeen niet genoeg energie leveren om de nagel aan te drijven, maar alleen genoeg energie leveren om de nagel om te laten vallen en op ongewenste manieren te buigen.
• Gebruik de klauw van de hamer om spijkers te verwijderen die niet rijden zoals bedoeld.
• . Houd uw handen uit de buurt van de snijlijn van zaagbladen. Als er iets misgaat, wil je niet dat je hand wordt gesneden.
• Om tijd te besparen, meet u twee keer en knipt u één keer. Als u dit niet doet, moet u sommige stukken meer dan eens maken.
• Gebruik scherpe messen op de dikteschaafmachine en zagen. Op de zagen zijn bladen met een hoger aantal tanden goed voor een gladde zaagsnede die bijna afwerkt. Bij het maken van dit project hebben we een 96-tands 12-inch precisiezaagblad gebruikt op de Dewalt dubbele afschuinzaag en een blad met ten minste 6 tanden per lineaire inch op de lintzaag.
• Houd de motor van de Shopsmith in het aanbevolen snelheidsbereik voor de configuratie van de tafelzaag. Zorg ervoor dat de tafel op de juiste hoogte is afgesteld, zodat niet meer van het mes wordt blootgesteld dan nodig is om elke snede te maken.

Stap 1: Laten we beginnen

Bouw eerst de circuitcomponent. Begin met het aansluiten van stroom en aarde op het perma-protoboard.

Stap 2: De biosensoren toevoegen

Sluit de biosensoren aan op het perma-protoboard en noteer welke sensor dat is. We gebruikten het signaal links in het diagram als versnellingsmeter.

Stap 3: Inclusief LED's

Voeg vervolgens de LED's toe. Houd er rekening mee dat de richting van de LED er wel degelijk toe doet.

Stap 4: Het beeldscherm toevoegen

Voeg het digitale display toe. Gebruik de bedrading op deze website om te helpen:

Stap 5: Codeertijd

Aangezien het circuit nu voltooid is, uploadt u er code naar. De bijgevoegde code is de code die we hebben gebruikt bij het voltooien van dit project. De afbeelding is een voorbeeld van hoe de code eruit zou moeten zien als deze correct wordt geopend. Hier kan het oplossen van problemen volledig beginnen. Als het goed gaat, worden eerst signalen van de accelerometer uitgelezen. Als het signaal onder de drempel is, gaat de rode LED branden, de groene LED blijft uit en op het display staat "Sta op!". Ondertussen, als het signaal van de versnellingsmeter boven de drempel ligt, gaat de rode LED uit, de groene LED gaat aan en op het scherm staat "Kom op!". Bovendien wordt dan een EMG-signaal uitgelezen. Als het EMG-signaal boven een ingestelde drempel ligt, staat op het digitale display "Geweldig!" Als het EMG-signaal echter onder de drempel ligt, wordt op het scherm "Get going!" weergegeven. Dit wordt in de loop van de tijd herhaald en de status van de LED's en het scherm veranderen naarmate de invoer van de versnellingsmeter en EMG daarom vraagt. De drempels voor de versnellingsmeter en EMG moeten worden ingesteld op basis van kalibratie met het betreffende onderwerp tijdens rusttoestanden en oefenen.

Klik HIER om toegang te krijgen tot deze code in GitHub!

Stap 6: schaven

Begin met het maken van de dozen om het circuit en de batterij te bevatten.

Merk op dat alle hierna getoonde tekeningen afmetingen hebben in inches, tenzij anders aangegeven.

Begin met het schaven van het hout dat nodig is voor het project tot de juiste dikte met de dikteschaafmachine. Ongeveer drie en een half plankvoeten moeten worden geschaafd tot een dikte van 1/2 ". Een halve plankvoet moet worden geschaafd tot een dikte van 3/8". Nog een halve plankvoet moet worden geschaafd tot 1/4" dikte. De laatste halve plankvoet moet zo zijn dat een u-kanaal dat het lichaam van de accubak vormt, kan worden gemaakt zoals beschreven in een latere stap.

Stap 7: Onderkant van primaire box

Maak de onderkant van de primaire doos tot de getoonde afmetingen en bevestig de printplaat en Arduino eraan. Klik op de afbeelding om deze afmetingen weer te geven.

Stap 8: Uiteinden van de primaire box

Maak de uiteinden van de primaire doos tot de getoonde afmetingen en bevestig ze aan de onderkant van de primaire doos.

Stap 9: Zijkanten van de primaire box-sensorzijde

Ga verder met het maken van de sensorzijde van de primaire doos tot de getoonde afmetingen en bevestig deze aan de rest van de doos met afwerkspijkers.

Stap 10: Zijkanten van de primaire box - schermzijde

Maak de schermzijde van de primaire doos op de opgegeven afmetingen en bevestig deze aan de rest van de doos.

Stap 11: Controleer wat je hebt

Controleer op dit punt of de algehele vorm van de primaire doos is zoals hier wordt weergegeven, zelfs als sommige afmetingen moeten verschillen vanwege uw hardwarekeuze of plaatsing van hardware.

Stap 12: Bovenkant van de primaire box

Maak de bovenkant van de primaire doos zoals weergegeven. Klik op de getoonde afbeelding om deze uit te vouwen tot volledige grootte en de bijbehorende afmetingen te zien.

Stap 13: Hier hangt het allemaal van af

Bevestig de bovenkant van de primaire doos aan de rest van de primaire doos met behulp van het scharnier aan het uiteinde met de LED's. Zorg ervoor dat de bovenkant van de doos recht staat met de rest van de doos voordat u een van de kleine scharnieren bevestigt.

Stap 14: Vergrendel het

Installeer een kleine vergrendeling aan de voorkant van de doos, aan het uiteinde tegenover het scharnier. Dit voorkomt dat de primaire doos wordt geopend, behalve wanneer dat nodig is.

Stap 15: gesp omhoog

Om dit apparaat draagbaar te maken, buigt u het dunne stuk plaatstaal langs een van de afmetingen zodat er een riem tussen en de bodem van de primaire doos past. Bevestig het na het buigen met houtschroeven aan de onderkant van de primaire doos.

Stap 16: Basis van de accubak

Nu is het tijd om de accubak te maken. Maak de basis van deze doos aan de getoonde afmetingen.

Stap 17: Uiteinden van de accubak

Bij het maken van de uiteinden van de accubak hebben we 3/8 materiaal gebruikt. Gebruik de opgegeven afmetingen om de uiteinden te maken en deze aan de onderkant van de accubak te bevestigen.

Stap 18: Bovenkant van de accubak

We hebben de bovenkant van de accubak gemaakt door wat 1/4 materiaal op lengte te zagen met de verstekzaag en op de juiste breedte met een lintzaag. Om de afmetingen te zien, klik op de afbeelding om deze uit te vouwen.

Stap 19: Plaats het deksel op de accubak

Gebruik dezelfde procedure die wordt gebruikt om het deksel op de primaire doos te plaatsen en bevestig het deksel van de batterijdoos aan de behuizing van de batterijdoos.

Stap 20: Controleer de accubak

Kijk op dit punt over de accubak om er zeker van te zijn dat deze enigszins lijkt op de afbeelding die hier wordt getoond. Als dat niet het geval is, is het nu een goed moment om enkele van de eerdere stappen opnieuw te bekijken!

Stap 21: Bevestig de batterijdoos aan de primaire doos

Plaats de accubak bovenop de primaire kast. Gebruik houtschroeven of afwerkspijkers om de accubak aan de primaire kast te bevestigen.

Stap 22: Verdere ideeën

Als je deze stappen hebt gevolgd, is het je gelukt! Na implementatie van de hard- en software konden we het apparaat in gebruik nemen. In zijn huidige vorm is het toestel beperkt toepasbaar, maar toch een interessante combinatie van verschillende aspecten van design. De uitgangen doen alles wat we van plan waren na ontvangst van signalen van de biosensor-ingangen. In totaal weegt het toestel een paar kilo.

In toekomstige uitvoeringen zou het interessant zijn om het apparaat minder te laten wegen en minder ruimte in te nemen. Als dit mogelijk zou zijn, zou het apparaat nuttiger worden en gemakkelijker gedragen kunnen worden tijdens het sporten. Om dit haalbaar te maken, raden we aan te experimenteren met het gebruik van een Arduino micro en 3D-printen van de dozen. Om ruimte te besparen, zou het goed zijn om te experimenteren met het gebruik van een oplaadbare batterij die minder ruimte in beslag neemt dan een eenvoudige 9V-batterij. De grootte van de accubak kan dienovereenkomstig worden verkleind.