Tryckkänslig sockfäste: 18 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

När det gäller att välja anpassad ortotik finns det inte många pålitliga testalternativ där ute som kan hjälpa dig att avgöra vilken typ av insats som är bäst för dina fötter. Och de alternativ som finns testar nästan alltid specifikt obalanserna i krafterna i dina fötter medan du står stilla. I verkligheten behöver du dina innersulor för att ge komfort och stabilitet även under gångförhållanden, inte bara när de står stilla. Nyfiken på hur vi skulle kunna börja arbeta för att åtgärda problemet, bestämde vi oss för att designa en enkel, prisvärd trycksensorsockfäste som förhoppningsvis, när den förbättrats i framtiden, kan användas för att diagnostisera eventuella obalanser i fötterna på en patient medan han går. Denna diagnos kan sedan eventuellt användas, tillsammans med befintlig medicinsk dokumentation, för att skapa anpassade innersulor för patienten (eller rekommendera befintliga).

Vår nuvarande design (den du kan göra i denna instruerbara) har tre sensorer som fästs på botten av en strumpa och resulterar i att neopixlar (små lampor) tänds när de trycks ned. Alla elektroniska komponenter är inrymda i ett fotledsband och gör att tryckdata kan skickas till din dator via bluetooth och sedan plottas i realtid. Vi hoppas kunna uppdatera denna design i framtiden, men här är hur vi nu bygger vår nuvarande prototyp!

(Kolla in videon ovan för att se vad det kommer att göra när du är klar.)

Förberedelse

För att lyckas göra den här enheten finns det några saker du behöver veta. Koden som används för projektet har inkluderats, men en grundläggande kunskap om logiken kan vara till nytta om du stöter på några problem. Om du har ett problem finns det också forum på internet där du kan lägga upp ditt problem eller leta efter ett som liknar ditt problem som redan har åtgärdats. Grundläggande kunskaper om elektriska ledningar, men inte för komplicerade, kan få projektet att gå ihop lite snabbare. Slutligen måste du löda några fästelement på Flora. Pussla på grunderna innan du börjar!

Säkerhet

Innan du börjar med projektet finns det några säkerhetsproblem som måste åtgärdas. Den färdiga produkten i sig kommer inte att skada dig, men elsäkerhet är inte alltid allmänt känt. För att undvika kortslutning av din utrustning, se till att marken är ansluten till din enhet innan du lägger till ström. Se också till att ingen av din ledande tråd korsar annan ledande tråd. Detta kan kortsluta kretsen och starta en brand. Var försiktig även vid lödning av fästelementen på Flora. Lödningsverktyg är otroligt heta och kommer att orsaka extremt smärtsamma brännskador om du av misstag vidrör spetsen. Se till att du vet vad du gör så att du inte bränner dig eller skadar din krets.

Tips och tips

• Kontrollera att kretsen fungerar innan du syr eller konstruerar!
• Om du inte verkar få någon datautmatning från en trycksensor, kontrollera att den tillhörande stiftet på Flora fungerar (en av våra stift var trasig och vi var tvungna att skaffa en ny Flora).
• Planera hur du ska montera alla komponenterna på fotleden för att undvika att korsa ledande trådar när som helst.
• Lämna dig själv extra utrymme när du planerar att sy den ledande tråden på bandet. Att ha trådarna för nära varandra innebär en risk för att de av misstag berörs.
• För att spara tid, planera din trådplacering innan du syr ihop den. Om du försöker sy det utan att ha en klar uppfattning om vart allt ska ta vägen blir du frustrerad och slutar göra om det i alla fall.
• Om du har problem med att ansluta till Bluetooth -modulen, koppla ur modulen, glöm enheten i Bluetooth -inställningarna på din dator och anslut sedan till den igen.
• För att spara tid, titta på några videohandledning på YouTube om hur du syr bärbar elektronik på kläder

Steg 1: Samla material och verktyg

Skapa tryckkänslig sockfäste, det finns några saker du behöver om du vill att det ska fungera. Några av sakerna i listan nedan krävs, och några av dem är önskvärda för enkelhet.

1. En flora (kan hittas här för $ 15)
2. Bluetooth -modul. Vi använde Arduino (HC06 BT) men du kan också använda en Flora BLE bärbar modul.
3. Ett tryckkänsligt ledande material som Velostat (tillgängligt här från Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, minst tre. (Ett 4-pack finns tillgängligt från Adafruit för cirka $ 8 här.)
5. Ledande tråd
6. Bygeltrådar (som ser ut så här med minst en kvinnlig sida). Du behöver 4.
7. Alligatorklämmor fästa på ledningar (valfritt, men extremt hjälpsamt)
8. En sömnål
9. Ett litet batteri, 3,7V borde räcka (finns här från Adafruit för cirka $ 8). Se till att batteriet har rätt kontakt för Flora.
10. Kardborreband, minst 2 "x 4", plus kardborreband.
11. Små (5 mm) sy på snäppfästen. Du behöver minst 18.
12. Löd och ett lödkolv
13. En gammal t-shirt
14. Smältbart gränssnittstyg, det kan köpas från de flesta hantverks- eller sömnadsbutiker. Läs några tips och tricks här.
15. En gammal t-shirt
16. Sax, tejp och tålamod.

Steg 2: Skapa trycksensorer

1. Klipp ut 3 bitar från det ledande tyget. Den ena ska vara tillräckligt liten för att passa under den genomsnittliga personens häl, och de andra två ska vara ungefär 1 tum x 1 tum kvadrater (men formen spelar egentligen ingen större roll).
2. Skär sex 18-tums bitar av ledande tråd.
3. Tejpa en trådbit på varje sida av alla tre förklippta tygbitarna. Tråden ska tejpas ned i en J -form som visas på bilden ovan och ska släpa av tyget på motsatta sidor som visas (hålla ungefär en halv tum utrymme mellan trådarnas svansar).

Steg 3: Anslut trycksensorerna till Flora

1. Med hjälp av krokodilklämmor, för varje trycksensor, fäst en ledande trådsvans till en jordstift på Flora och den andra till en av stift 6, 9 eller 10 (anslutningar visas i bilden ovan till vänster). Koden du kommer att använda betecknar sensorn på stift 9 som den som kommer att placeras på hälen, sensorn på stift 6 som den som kommer att placeras på fotkulan och sensorn på stift 10 som den som kommer placeras under den yttre delen av foten (under där knogarna på din minsta tå finns). Om du har utformat dina sensorer specifikt för att användas på en av dessa platser, se till att de är fästa på rätt stift.
2. Placera sensorerna så att de ligger platta på bordet och ingen av trådarna korsas eller rörs.

(Obs! Om du behöver montera flera krokodilklämmor på en stift av Flora, fäst änden av en liten tråd mellan den befintliga anslutningen och fäst sedan ditt klipp på den utskjutande änden som visas ovan på bilden till höger.)

Steg 4: Anslut NeoPixels till Flora

1. Anslut varje NeoPixel till GND. De kan alla anslutas till samma jord.
2. Anslut NeoPixels i serie, med den första ansluten till stift 12 på Flora.
3. Var uppmärksam på åt vilket håll pilarna pekar. Pilen som pekar mot mitten är den inkommande signalen och pilen som pekar bort från mitten är den utgående signalen.
4. Anslut varje NeoPixel till VBATT.

Kopplingsschemat visas i bilden ovan som referens.

Steg 5: Anslut Bluetooth till Flora

1. Anslut GND -stiftet på Bluetooth -modulen till ett GND -stift på Flora.
2. Anslut VCC -stiftet på Bluetooth -modulen till ett 3.3V -stift på Flora.
3. Anslut TXD på Bluetooth -modulen till RX #0 på Flora.
4. Anslut RXD på Bluetooth -modulen till TX #1 på Flora.

Om Bluetooth -modulen är felkopplad kan det leda till att kretsen stekas eller att kommunikationen mellan modulen och datorn misslyckas.

Steg 6: Konstruera kretsen

Använd ovanstående kretsschema för att montera alla komponenter (försök INTE använda ledande tråd än. För tillfället är det bara att använda krokodilklämmor och isolerade ledningar eller andra tillfälliga ledningar efter eget val)

Steg 7: Ladda ner koden och anslut floran till din dator

1. Ladda ner koden med länken nedan och öppna den i Arduino IDE.
2. Om du inte har Adafruit NeoPixel -biblioteket installerat, ladda ner det från GitHub. Installera det här biblioteket och inkludera det i din Arduino Libraries -mapp.
3. Om du inte har Arduino Filters Library installerat kan du ladda ner det här från GitHub. Installera det och se till att inkludera det i din Arduino Libraries -mapp.
4. Anslut Flora till din dator med en mikro -USB till USB -kabel (bilden ovan).
5. Klicka på "Verktyg"> "Board"> "Adafruit Playground" för att berätta för programvaran vilken hårdvara du använder.
6. Klicka på "Verktyg"> "Port" och välj sedan COM -porten som din Flora är ansluten till på din dator i rullgardinsmenyn.

Här är koden du behöver!

OBS: Du kan behöva justera trösklarna i koden för att bestämma när en NeoPixel ska slås på/av. Justera var och en för varje sensor.

Steg 8: Ladda upp koden till Flora

1. Klicka på "Ladda upp" -pilen i det övre vänstra hörnet av IDE (inringat i bilden ovan).
2. Eftersom koden har laddats upp kan du nu koppla bort Flora från din dator. Kommunikation mellan Flora och din dator härifrån kommer att ske via Bluetooth -anslutning.

Steg 9: Anslut Bluetooth -modulen till datorn

1. Lampan på Bluetooth -modulen bör blinka vid denna tidpunkt.
2. Öppna Bluetooth -inställningar på din dator.
3. Anslut till modulen genom att klicka på alternativet 'HC-06'.
4. När den är ansluten ska lampan på HC-06 sluta blinka och förbli konstant, som på bilden ovan.

Steg 10: Testa funktionalitet

1. Vid denna tidpunkt ska Bluetooth -modulen överföra data från de trycksensorer du skapade till din dator.
2. Den nedladdade koden tar denna data och plottar den som tre separata rader (en för varje sensor).
3. I IDE klickar du på "Verktyg"> "Seriell plotter".
4. Du bör se de tre nämnda raderna, alla troligen med olika startvärden.
5. Tryck ner varje trycksensor en i taget för att säkerställa att du ser ett svar i dess respektive plottade linje (tryck bör resultera i ett dopp i kurvan).
6. Om du inte ser att någon data plottas kontrollerar du att baudhastigheten på tomten är inställd på 9600.
7. Gå inte vidare till nästa steg förrän du ser till att data samlas in och tomterna svarar på trycket på trycksensorerna

Steg 11: Täck över sensorerna

1. Klipp ut bitar av tunt, icke-ledande tyg (vi använde en gammal t-shirt) i samma former som dina trycksensorer (bara något större). Klipp ut 2 tygstycken för varje sensor.
2. Smörj in varje sensor mellan dess utsedda 2 bitar tyg och sy sedan runt varje sensor (se till att inte punktera den).
3. När syningen är klar, klipp ut 3 kardborreband (den grova sidan) av samma form och storlek som dina sensorer.
4. Fäst kardborren på motsvarande nyligen täckta sensorer (endast på ena sidan av varje).
5. Om kardborrbandet inte fastnar bra i ditt tyg kan du också sy på det. Återigen, var dock försiktig så att du inte punkterar sensorerna. Kardborrbandet kommer att fungera som metod för att fästa sensorerna på en strumpa.

Steg 12: Planera din trådning

Nu när du har satt ihop ett grovt utkast till prototypen och har verifierat att det verkligen fungerar kan du försöka sy ihop det till en slutprodukt. Kom ihåg, korsa inte din ledande tråd och planera sömmarna innan du syr. Det finns oändliga möjligheter för var man ska placera Flora, Bluetooth och NeoPixels. Bilden ovan är en möjlighet som vi fann fungerade. De tre NeoPixels är seriekopplade och alla är anslutna till ström och jord. Plus, inga trådar korsas! vilket gör detta till en utmärkt layout.

Steg 13: Montera en prototyp: sy del 1

Sensorerna är täckta, koden fungerar och du har planerat din trådning. Nu är det dags att sätta ihop en slutprodukt. Vi sydde allt på ett fotledsband (tillverkat av en gammal t-shirt) som kan lindas runt och säkras med kardborreband. Du kan prova samma idé, men vi uppmuntrar att spela med den och hitta en uppsättning som fungerar för dig! Följ stegen nedan och se till att titta på dina anslutningar!

1. Stryk gränssnittet på en remsa av t-shirten, var försiktig med vilken sida som är vänd nedåt. Remsan ska vara tillräckligt lång för att linda runt en fotled och tillräckligt bred för att sy fast Flora, Bluetooth och NeoPixels.
2. Bestäm var du vill placera Flora, Bluetooth -modulen och NeoPixels.
3. Sy den kvinnliga sidan av snäpparna på t-shirten där du vill placera Flora. Ingen av snapsna bör röra varandra.
4. Se till att du kontrollerar platserna för varje snap när du syr för att se till att de kommer i linje med rätt stift på Flora. (Se ovan i bilden.)

Kom ihåg att fortsätta hänvisa till din trådningsplan under dessa steg så att du inte korsar ledningar eller glömmer att ansluta något.

Steg 14: Montera en prototyp: sy del 2

Nu när du har ramverket nere, låt oss gå vidare till sykomponenter:

1. Lim NeoPixels där du vill att de ska vara. Detta är inte absolut nödvändigt, men det är bra att hålla dem på plats medan du syr dem.
2. Sy fast NeoPixels på t-shirten.
3. Sy Bluetooth på t-shirten. Vi gjorde en liten ficka, som på bilden ovan, men använd ditt kreativa sinne för att bestämma det bästa sättet att hålla det nere.
4. Sy ledande tråd, sy ihop anslutningarna mellan snapsna för Flora, Bluetooth och NeoPixels.
5. Korsa inte trådarna! Om det är oundvikligt att korsa trådar, lägg någon form av isolering mellan trådarna, som en del av t-shirten.

Steg 15: Montera en prototyp: sy del 3

När NeoPixels har sytts, gå vidare till anslutning av trycksensorerna till kretsarna:

1. Sy en rad med sex snäpp cirka en tum under NeoPixels.
2. Gänga ledande trådar mellan Flora och den nya raden med snaps. Dessa kommer att fungera som anslutningspunkter för trycksensorerna. (Det ska vara tre anslutna till GND och tre anslutna till analoga signalstift 6, 9 och 10.)
3. Vi förde ledningarna från varje trycksensor upp på foten bakåt och träde dem genom en del av t-shirten för att de inte ska röra varandra.
4. Fäst mansidan av de sex snäpparna på änden av den ledande tråden från trycksensorerna.
5. Dessa snäpp ska knäppas på linan du just sytt ner.

Återgå till din trådplan under dessa steg för att säkerställa att du inte korsar ledningar och att du ansluter rätt snäpp.

Steg 16: Montering av en prototyp: Lödning

Nu går vi in i lödning. Kom ihåg att granska din säkerhet eftersom lödkolv kan vara mycket smärtsamt vid beröring.

1. Löd den manliga sidan av snäpparna på Flora. (Sett i bilden ovan till vänster.)
2. När varje snäpp har blivit lödt, dubbelkolla läget för det med de sydda snäpparna. Det är snabbare att justera ett snäpp med lödning än att sy om alla snäpparna eftersom de inte är ordentligt uppställda.
3. När snapsarna är lödda till Flora kan du fästa den grovt sammansatt av delar för att se hur det passar, sett på bilden till höger.

Steg 17: Montering av en prototyp: Slutförande

1. Vi täckte remsans baksida (där alla trådar och knutar är exponerade) med en annan portion t-shirt. Det vore synd om en tråd fastnade och slet!
2. Skapa en liten ficka för batteriet om så önskas.
3. Vi skapade en flik för att täcka alla komponenter, men det är helt upp till dig!
4. Lägg till kardborrband i t-shirten. Detta kommer att fungera som en justerbar storlek för att hålla bandet runt fotleden.
5. En du är klar med, testa den för storlek och se om den fungerar!

Steg 18: Ytterligare idéer

Inom en snar framtid hoppas vi kunna lägga till ytterligare bearbetning för att uppnå en tydligare signal och feedback för att informera användarna om obalanser mellan trycksensormätningar. Dessa obalanser kan förhoppningsvis sedan användas för att komma med förslag på en innersula för användaren (återigen skulle det vara enklare att ha ett mer exakt och komplett sensorgaller).

I framtiden kan detta projekt utökas till att omfatta en mer exakt uppsättning trycksensorer. Om man till exempel använder ett tryckavkännande rutnät av något slag kan det skapa en mycket mer detaljerad insamling av data. Dessa data kan sedan användas för att skapa en realtidsbild av en fot med områden med högre och lägre tryck som anges av ett antal färger. Detta skulle göra sensorfästet mycket mer användbart i en klinisk miljö, eftersom en läkare visuellt kunde känna igen avvikelser i kraftfördelning över någons fot när de går. Han eller hon kunde sedan titta på de numeriska uppgifterna och, utifrån resultaten, rekommendera behandling av tillståndet (dvs. vilken typ av innersula att köpa för att förbättra komforten). Sådan funktionalitet är långt borta för detta projekt, men vi tror att denna instruerbara definitivt har mycket potential!

Tack så mycket för att du tog dig tid att läsa igenom vår handledning och (kanske!) Prova. Låt oss veta om du har några förslag eller feedback i kommentarfältet nedan.