Fitness Motivator -enhet: 22 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Vi är ingenjörsstudenter som försöker vara fysiskt vältränade.

Vi vet hur det är att ha till synes för mycket skolarbete för att komma ut och träna. För att ta ut två fåglar i en smäll bestämde vi oss för att använda ett slutprojekt i en av våra ingenjörsklasser för att ta grundläggande biosensormätningar under träning. Mer specifikt tillåter detta projekt användaren att ta avläsningar från en accelerometer (ACC) och elektromyogram (EMG) samtidigt som den överför utgående information till två lysdioder och en liten digital display.

Om du gillar kretsar, Arduino, träbearbetning, kodning, biomedicinsk teknik eller lödning, kan det här projektet vara något för dig!

Se vad du gör

Innan du sätter igång med det här projektet, ta en minut att se vad du gör i videon ovan.

I huvudsak tillåter detta projekt dig att kombinera flera aspekter av det du vet. Om du råkar vara ny inom biomedicinsk teknik (BME) eller biosensorer, inga problem. Det finns två primära sensorer som används i detta projekt. Dessa sensorer är en accelerometer och ett elektromyogram (EMG). Som namnet antyder är en accelerometer helt enkelt en sensor som mäter acceleration. Mindre intuitivt mäter ett elektromyogram elektrisk aktivitet i muskeln till vilken motsvarande elektroder är fästa. I detta projekt användes tre ytgelbioelektroder från en elektrisk ledning som mätte signaler som kom från kalven hos det bifogade ämnet.

Material och verktyg

Material

För att bygga detta projekt behöver du följande:

• en Arduino Uno -bräda (som kan köpas på
• ett 9V batteri (som kan köpas på
• ett Bitalino -plugg -kit (som kan köpas på www.bitalino.com)
• en Adafruit 1,8 "TFT display breakout och skärm förutom en halvstor perma-protoboard (som kan köpas på www.adafruit.com)
• diverse bygelkablar, lysdioder, 220 Ohm motstånd, lödning och flux (kan köpas på www.radioshack.com)
• 1/2 "träskruvar, 5/8" finishspikar, en 4 "x4" bit av 28 gauge stålplåt, två små gångjärn och en enkel spärrmekanism (kan köpas på www.lowes.com)

• fem brädfot av trä

  Obs! Trä kan köpas på www.lowes.com, men vi rekommenderar att du hittar en lokal sågare och använder trä från den personen. Måtten på trä som används i det här projektet är inte otroligt vanliga, så oddsen för att hitta trä förskuren till nödvändiga tjockleksdimensioner är ganska smala

  Verktyg

• ett lödkolv (som kan köpas från www.radioshack.com)

• många träbearbetningsverktyg, som ingår i bilderna ovan och listas här

  • en geringssåg (som kan köpas från www.lowes.com)
  • en butiksmed eller motsvarande bordsåg (som kan köpas på www.shopsmith.com)
  • en tjockhetshyvel (som kan köpas på www.sears.com)
  • en hammare, borr, ett måttband och en penna (kan köpas på www.lowes.com)
  • en sladdlös borrmaskin och batteri (kan köpas på www.sears.com)
  • en bandsåg (kan köpas från www.grizzly.com)

Valfria verktyg

• ett avlödkolv (kan köpas från www.radioshack.com)
• en foghyvel (kan köpas från www.sears.com)

Förberedelse

Även om detta inte är den mest utmanande instruerbara att genomföra, är det inte heller det enklaste. Förkunskaper i kodning, ledningskretsar, lödning och träbearbetning är nödvändiga. Dessutom kommer tidigare arbete med Arduino eller Adafruit att vara till hjälp.

En enkel programmeringskurs eller praktisk erfarenhet i ämnet bör räcka för omfattningen av denna instruerbara.

Lödnings- och ledningskretsar lärs bäst om genom att utföra dessa åtgärder. Även om en teoretisk kretskurs kan vara användbar för teknisk förståelse av kretsar, är den till liten nytta om du inte har byggt några kretsar i den! Under kabeldragningen, försök att göra kablarna så enkla som möjligt. Undvik att korsa trådar eller använda längre ledningar än nödvändigt, när det är möjligt. Detta hjälper dig att felsöka kretsen när den verkar vara klar och inte fungerar korrekt. Vid lödning, se till att du använder tillräckligt med flussmedel för att hålla lödet att flöda dit du vill. Att använda för lite flöde gör helt enkelt lödprocessen mer frustrerande än den behöver vara. Använd dock inte för mycket lödmedel. När det gäller lödning hjälper det generellt inte att lägga till för mycket lödmaterial för att göra den lödda anslutningen bättre. För mycket lödning kan snarare få din anslutning att se rimlig ut, även om den gjordes felaktigt.

Träbearbetning är en praktisk affär. Det kräver definitivt lite övning. Bakgrund i träets materialegenskaper hjälper, till exempel den som tillhandahålls i Wood av Eric Meier, särskilt om du ska göra fler träbearbetningsprojekt i framtiden. Detta krävs dock inte. Att ha sett en hantverkare arbeta trä eller gjort lite träbearbetning själv borde vara gott om bakgrund för detta projekt. Att känna dig runt i en träaffär är också viktigt. Att förstå vilka verktyg som utför givna funktioner hjälper dig att få projektet gjort snabbare och säkrare än vad som annars skulle kunna göras.

Användbara webbplatser

• www.github.com; denna webbplats hjälper till att manipulera kod
• www.adafruit.com; den här webbplatsen berättar hur du ansluter TFT -skärmen
• www.fritzing.com; denna webbplats hjälper dig att rita och konceptualisera kretsar

Säkerhet

Innan vi fortsätter måste vi prata om säkerhet. Säkerheten måste förbli först och främst när man gör instruktioner eller nästan allt annat i livet, för om någon blir skadad är det inte roligt för någon.

Även om denna instruerbara innehåller biosensorer, är varken delarna eller den monterade enheten en medicinsk utrustning. De ska inte användas för medicinska ändamål eller hanteras som sådana.

Detta instruerbara innebär användning av el, lödkolv och elverktyg. Med vårdslöshet eller brist på förståelse kan dessa saker bli farliga.

El krävs för att driva Arduino, Adafruit display och lysdioder. Den levereras av ett 9V batteri. Generellt sett är det svårt att vara för säker när man interagerar med el.

Ändå följer några användbara elektriska säkerhetstips:

• Håll händerna torra och se till att huden på dem är obruten.
• Om en ström måste passera genom dig, försök att hålla in- och utgångspunkterna på samma extremitet.
• Ge jordningsmedel, strömbrytare och felbrytare för alla kretsar. Dessa hjälper till att förhindra överbelastning av kretsar eller strömläckage, om något går fel med enheten eller banan för den elektriska.
• Använd inte elektriska apparater under åskväder eller i andra fall där strömspänningar har en högre frekvens än normalt.
• Sänk inte ned elektriska enheter eller försök att använda dem i en vattenhaltig miljö.
• Ändra kretsar endast när strömmen är frånkopplad.

Ett lödkolv är en elektrisk anordning. Här gäller alla säkerhetsåtgärder för elektriska apparater. Dock blir järnspetsen väldigt varm. Undvik kontakt med strykspetsen för att undvika att bli bränd. Håll strykjärnet och lödet på ett sådant sätt att dina händer inte kommer i kontakt med strykspetsen om ett av föremålen glider ur greppet.

Elverktyg kräver också el. Följ de elektriska säkerhetsåtgärder som visas ovan. Dessutom vet du att elverktyg har många rörliga delar. Håll i så fall din kropp och allt annat du bryr dig om från dessa delar när verktygen används. Kom ihåg att verktyget inte vet vad det skär eller bearbetar. Som operatör är du ansvarig för säker drift av elverktyg. Håll skyddsskydd och skydd på plats när du använder elverktyg.

Tips och tips

Följande information kan vara användbar under hela denna instruerbara. Alla tips eller tips gäller inte varje steg, men sunt förnuft bör vara en vägledning om vilka tips och tips som gäller i varje fall.

• Vid kabeldragning spelar trådens färg ingen roll. Det kan dock vara till hjälp att upprätta ett färgschema och vara konsekvent med det under hela ditt projekt. Till exempel kan det vara bra att använda röd tråd för en positiv spänning i kretsen.
• Bioelektroder måste placeras på en rakad del av kroppen. Hår leder till överdrivet buller och rörelseartefakt i insamlade signaler.
• Ledningar som är anslutna till bioelektroderna måste förhindras att röra sig mer än nödvändigt för att undvika rörelseartefakter. En kompressionsstrumpa eller tejp fungerar bra för att säkra dessa trådar.
• Lödning på lämpligt sätt. Se till att varje lödanslutning är tillräcklig och kontrollera dessa anslutningar om kretsen verkar vara komplett men inte fungerar korrekt.
• Vid hyvling, plana materialbitar som inte är mindre än sex tum långa. Hyvlingsbitar som är mindre än denna längd kan orsaka snipa eller överdriven bakslag av arbetsstycken.
• På samma sätt ska du inte stå direkt framför hyveln. Ställ dig istället bredvid när arbetsstycken matas in och tas emot från hyveln.
• När du använder sågar, se till att arbetsstycken sitter kvar mot lämpliga skydd eller staket. Detta hjälper till att säkerställa en säker och exakt skärning.
• Ge pilothål när du fäster med skruvar eller spikar. Pilotbiten bör ha en mindre diameter än det avsedda fästelementet, men inte mindre än hälften av fästelementets diameter. Detta hjälper till att undvika klyvning och splittring av träet som fästs genom att lindra överdriven stress på grund av närvaron av fästelementet.
• Om du borrar pilothål för spik, försök att hålla pilothålet en åttondel tum mer grunt än den avsedda spiklängden. Detta hjälper till att ge nageln något att sjunka ner i och ger gott om friktion för att hålla spiken på plats när den sjunkit.
• Vid hammning, kör rakt på spikhuvudet med mitten av hammarens huvud. Ta måttliga gungor i motsats till enbart konservativa gungor, eftersom konservativa gungor i allmänhet inte ger tillräckligt med energi för att driva spiken, utan snarare bara leverera tillräckligt med energi för att få spiken att svälla och böja på oönskade sätt.
• Använd hammarens klo för att ta bort spikar som inte kör som avsett.
• . Håll händerna borta från skärlinjen för sågblad. Om något går fel vill du inte att din hand ska klippas.
• För att spara tid, mäta två gånger och klipp en gång. Om du inte gör det kommer du att behöva göra några bitar mer än en gång.
• Använd vassa blad på tjocklekshyveln och sågarna. På sågarna är blad med högre tandantal bra för att ge en jämn skärning nära finishkvalitet. När vi gjorde detta projekt använde vi ett 96 -tums 12 "precisionsskärblad på Dewalt dubbelsidiga geringssågen och ett blad med minst 6 tänder per linjär tum på bandsågen.
• Håll butiksmotorn i det rekommenderade varvtalsområdet för bordssågskonfiguration. Se till att bordet är justerat till en lämplig höjd, så att inte bladen utsätts mer än nödvändigt för att göra varje snitt.

Steg 1: Låt oss komma igång

Bygg först kretskomponenten. Börja med att koppla ström och jorda till perma-protoboardet.

Steg 2: Lägga till biosensorer

Anslut biosensorerna till perma-protoboardet och notera vilken sensor som är vilken. Vi använde signalen till vänster i diagrammet som accelerometer.

Steg 3: Inklusive lysdioder

Lägg sedan till lysdioderna. Tänk på att LED -riktningen spelar roll.

Steg 4: Lägga till skärmen

Lägg till den digitala displayen. Använd ledningarna som finns på denna webbplats för att hjälpa:

Steg 5: Kodningstid

Eftersom kretsen nu är klar, ladda upp koden till den. Den bifogade koden är koden som vi använde för att slutföra detta projekt. Bilden är ett exempel på hur koden ska se ut när den öppnas på rätt sätt. Det är här felsökningen helt kan börja. Om saker och ting fungerar som det ska läses signaler från accelerometern först. Om signalen är under tröskelvärdet tänds den röda lysdioden, den gröna lysdioden lyser inte och displayen visar "Stig upp!". Samtidigt, om accelerometerns signal är över tröskeln, släcks den röda lysdioden, den gröna lysdioden tänds och skärmen visar "Kom igen!". Dessutom läses sedan en EMG -signal. Om EMG -signalen är över en inställd tröskel, står det på den digitala displayen "Bra jobbat!" Men om EMG -signalen är under tröskelvärdet läser skärmen "Kom igång!". Detta upprepas över tiden och statusen för lysdioderna och skärmen ändras när ingångarna från accelerometern och EMG så kräver. Trösklarna som ställts in för accelerometern och EMG bör ställas in baserat på kalibrering med det specifika ämnet till hands under vilotillstånd och träning.

För att komma åt den här koden i GitHub, vänligen klicka HÄR!

Steg 6: Hyvling

Börja göra lådorna för att innehålla kretsen och batteriet.

Observera att alla ritningar som visas nedan har mått angivna i tum, om inte annat anges.

Börja med att hyvla det trä som behövs för projektet ner till rätt tjocklek med tjocklekshyveln. Ungefär tre och en halv brädfot ska hyvlas till 1/2 "tjocklek. En halv brädfot ska hyvlas till 3/8" tjocklek. Ytterligare en halv brädfot ska hyvlas till 1/4 "tjocklek. Den sista halva brädfoten ska vara sådan att en u-kanal som bildar batterilådans kropp kan göras enligt beskrivningen i ett senare steg.

Steg 7: Botten av primärboxen

Gör botten av den primära lådan till de visade måtten och fäst kretskortet och Arduino på den. Klicka på bilden för att avslöja dessa dimensioner.

Steg 8: Slut på primärboxen

Gör ändarna på den primära lådan till de mått som visas och fäst dem i botten av den primära lådan.

Steg 9: Sidorna på den primära lådan- sensorsidan

Fortsätt genom att göra sensorsidan av den primära lådan till de visade måtten och fäst den på resten av lådan med slutspikar.

Steg 10: Sidorna på den primära lådan- skärmsidan

Gör skärmens sida av den primära lådan till de angivna måtten och fäst den på resten av lådan.

Steg 11: Kontrollera vad du har

Vid det här laget, kontrollera att den övergripande formen på den primära lådan är som den som visas här, även om några av måtten måste skilja sig beroende på ditt val av hårdvara eller hårdvaruposition.

Steg 12: Överst på primärboxen

Gör toppen av den primära lådan enligt bilden. Klicka på bilden som visas för att expandera den till full storlek och se tillhörande dimensioner.

Steg 13: Allt hänger på detta

Fäst toppen av primärboxen på resten av primärboxen med hjälp av gångjärnet i slutet med lysdioderna. Se till att lådans ovansida är fyrkantig med resten av lådan innan du sätter fast ett av de små gångjärnen.

Steg 14: Spärra den

Installera en liten spärr på lådans främre ände, i änden mittemot gångjärnet. Detta förhindrar att den primära lådan öppnas utom när det behövs.

Steg 15: Spänn upp dig

För att göra den här enheten bärbar, böj den tunna plåtbiten längs en av dess dimensioner så att ett bälte får plats mellan den och botten av den primära lådan. Efter böjning, fäst den på botten av primärboxen med träskruvar.

Steg 16: Batterilådans bas

Nu är det dags att göra batterilådan. Gör basen i denna låda till de visade måtten.

Steg 17: Slutet på batterilådan

När vi gjorde ändarna på batterilådan använde vi 3/8 material. Använd de angivna måtten för att göra ändarna och fäst dem på basen av batterilådan.

Steg 18: Överst på batterilådan

Vi gjorde toppen av batterilådan genom att klippa lite 1/4 material i längd med geringssågen och till rätt bredd med en bandsåg. För att se måtten, klicka på bilden för att expandera den.

Steg 19: Sätt locket på batterilådan

Använd samma procedur som används för att sätta locket på primärboxen, fäst locket på batterilådan på batterilådans kropp.

Steg 20: Kontrollera batterilådan

Vid den här tiden, titta över batterilådan för att se till att den ser ut ungefär som bilden som visas här. Om det inte gör det, skulle det vara en bra tid att återkomma till några av de tidigare stegen!

Steg 21: Fäst batterilådan i primärboxen

Placera batterilådan ovanpå huvudboxen. Använd träskruvar eller slutspikar för att fästa batterilådan på huvudboxen.

Steg 22: Ytterligare idéer

Om du har följt dessa steg gjorde du det! Efter att ha implementerat hårdvaran och programvaran kunde vi använda enheten. I sin nuvarande form har enheten begränsad tillämpning, men är fortfarande en intressant kombination av olika aspekter av design. Utgångarna gör allt vi tänkt oss efter att ha mottagit signaler från biosensoringångarna. Sammantaget väger enheten några kilo.

I framtida versioner skulle det vara intressant att få enheten att väga mindre och ta mindre plats. Om detta var möjligt skulle enheten bli mer användbar och lättare att bäras under träning. För att göra detta möjligt, rekommenderar vi att du experimenterar med att använda en Arduino-mikro och 3D-utskrift av lådorna. För att spara utrymme vore det bra att experimentera med att använda ett laddningsbart batteri som tar mindre plats än ett enkelt 9V -batteri. Batterilådans storlek kan minskas i enlighet därmed.