Lampiran Sock Sensing Tekanan: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Ketika memilih ortotik khusus, tidak ada banyak pilihan ujian yang boleh dipercayai yang dapat membantu anda menentukan jenis sisipan yang terbaik untuk keperluan kaki anda. Dan pilihan yang ada hampir selalu menguji ketidakseimbangan daya di kaki anda semasa berdiri pegun. Pada hakikatnya, anda memerlukan sol anda untuk memberikan keselesaan dan kestabilan semasa keadaan berjalan juga, bukan hanya semasa pegun. Ingin tahu tentang bagaimana kita dapat mulai berusaha menyelesaikan masalah ini, kami memutuskan untuk merancang pemasangan stoking sensor tekanan yang mudah dan berpatutan yang diharapkan, setelah diperbaiki di masa depan, dapat digunakan untuk membantu mendiagnosis sebarang ketidakseimbangan pada kaki pesakit ketika berjalan. Diagnosis ini kemudiannya berpotensi digunakan, bersama dengan dokumentasi perubatan yang ada, untuk membuat sol khusus untuk pesakit (atau mengesyorkan yang sudah ada).

Reka bentuk semasa kami (yang dapat anda buat dalam instruksi ini) mempunyai tiga sensor yang menempel di bahagian bawah kaus kaki mana pun, dan mengakibatkan neopixel (lampu kecil) menyala ketika ditekan. Semua komponen elektronik ditempatkan di jalur pergelangan kaki, dan memungkinkan data tekanan dihantar ke komputer anda melalui bluetooth dan kemudian diplot secara real time. Kami berharap dapat mengemas kini reka bentuk ini pada masa akan datang, tetapi buat masa ini adalah cara membina prototaip kami sekarang!

(Lihat video di atas untuk melihat apa yang akan dilakukan apabila anda selesai.)

Persiapan

Untuk berjaya membuat peranti ini, terdapat beberapa perkara yang perlu anda ketahui. Kod yang digunakan untuk projek telah disertakan, tetapi pengetahuan asas mengenai logik yang terlibat boleh bermanfaat sekiranya anda menghadapi masalah. Sekiranya anda mempunyai masalah, ada juga forum yang tersedia di internet di mana anda boleh menghantar masalah anda atau mencari yang serupa dengan masalah anda yang telah diatasi. Pengetahuan asas mengenai pendawaian elektrik, walaupun tidak terlalu rumit, dapat menjadikan projek ini berjalan lebih cepat. Akhirnya, anda perlu memasangkan beberapa pengikat ke Flora. Ikuti asas sebelum memulakan!

Keselamatan

Sebelum anda memulakan projek ini, ada beberapa masalah keselamatan yang perlu ditangani. Produk siap itu sendiri tidak akan merugikan anda, tetapi keselamatan elektrik tidak selalu menjadi pengetahuan umum. Untuk mengelakkan kekurangan peralatan anda, pastikan tanah disambungkan ke peranti anda sebelum menambahkan kuasa. Pastikan juga bahawa benang konduktif anda tidak melintasi benang konduktif yang lain. Melakukannya boleh mematikan litar dan menyalakan api. Penjagaan juga harus diambil semasa menyolder pengikat ke Flora. Alat pematerian sangat panas dan akan menyebabkan luka bakar yang sangat menyakitkan jika anda menyentuh hujungnya secara tidak sengaja. Pastikan anda tahu apa yang anda lakukan supaya anda tidak membakar diri atau merosakkan litar anda.

Petua dan Petua

• Periksa untuk memastikan litar berfungsi sebelum melakukan jahitan atau pembinaan!
• Sekiranya anda tidak dapat memperoleh output data dari sensor tekanan, periksa untuk memastikan pin yang terkait di Flora berfungsi (salah satu pin kami telah rusak dan kami harus mendapatkan Flora baru).
• Rancang bagaimana anda akan memasang semua komponen pada gelang pergelangan kaki untuk mengelakkan melintasi benang konduktif pada bila-bila masa.
• Biarkan diri anda lebih banyak ruang ketika merancang untuk menjahit benang konduktif ke tali pinggang. Memiliki benang terlalu dekat satu sama lain menimbulkan risiko mereka menyentuh secara tidak sengaja.
• Untuk menjimatkan masa, rancang penempatan benang anda sebelum menjahitnya bersama. Sekiranya anda mencuba menjahitnya tanpa mempunyai idea yang jelas ke mana semuanya akan pergi, anda akan kecewa dan akhirnya melakukan banyak perkara.
• Sekiranya anda menghadapi masalah untuk menyambung ke modul Bluetooth, cabut plag modul, lupakan peranti dalam tetapan Bluetooth di komputer anda, kemudian sambungkan semula ke dalamnya.
• Untuk menjimatkan masa, tonton beberapa tutorial video di YouTube mengenai menjahit elektronik yang boleh dipakai ke pakaian

Langkah 1: Kumpulkan Bahan dan Alatan

Buat pemasangan stoking pengesan tekanan, ada beberapa perkara yang anda perlukan jika anda mahu ia berfungsi. Sebilangan perkara dalam senarai di bawah diperlukan, dan beberapa perkara diinginkan untuk kemudahan.

1. Flora (boleh didapati di sini dengan harga $ 15)
2. Modul Bluetooth. Kami menggunakan Arduino satu (HC06 BT) tetapi anda juga boleh menggunakan modul boleh pakai Flora BLE.
3. Bahan konduktif peka tekanan seperti Velostat (terdapat di sini dari Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, sekurang-kurangnya tiga. (Sebungkus 4 tersedia dari Adafruit dengan harga sekitar $ 8 di sini.)
5. Benang konduktif
6. Kabel pelompat (yang kelihatan seperti ini dengan sekurang-kurangnya satu sisi wanita). Anda akan memerlukan 4.
7. Klip buaya yang dilekatkan pada wayar (pilihan, tetapi sangat membantu)
8. Jarum jahit
9. Bateri kecil, 3.7V sudah mencukupi (tersedia di sini dari Adafruit dengan harga sekitar $ 8). Pastikan bateri mempunyai penyambung yang sesuai untuk Flora.
10. Pad Velcro, sekurang-kurangnya 2 "x 4", ditambah titik Velcro.
11. Kecil (5mm) menjahit pada pengikat snap. Anda memerlukan sekurang-kurangnya 18.
12. Pateri dan besi pematerian
13. T-shirt lama
14. Kain antara muka yang fusible, Ia boleh dibeli dari kebanyakan kedai kraf atau jahitan. Baca beberapa petua & trik di sini.
15. T-shirt lama
16. Gunting, pita, dan kesabaran.

Langkah 2: Buat Sensor Tekanan

1. Potong 3 helai dari kain konduktif. Seseorang harus cukup kecil untuk muat di bawah tumit rata-rata orang, dan dua yang lain harus berukuran kira-kira 1 inci x 1 inci persegi (tetapi bentuknya tidak terlalu penting).
2. Potong enam helai benang konduktif 18 inci.
3. Picit satu bahagian benang ke setiap sisi ketiga-tiga kepingan kain pra-potong. Benang harus dirapatkan dalam bentuk 'J' seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, dan harus mengikat kain di sisi yang berlawanan seperti yang ditunjukkan (menjaga jarak sekitar setengah inci antara ekor benang).

Langkah 3: Sambungkan Sensor Tekanan ke Flora

1. Dengan menggunakan klip buaya, untuk setiap sensor tekanan pasangkan satu ekor benang konduktif ke pin tanah di Flora dan yang lain ke salah satu pin 6, 9, atau 10 (sambungan ditunjukkan dalam gambar di atas di sebelah kiri). Kod yang akan anda gunakan menetapkan sensor pada pin 9 sebagai yang akan terletak di tumit, sensor pada pin 6 seperti yang akan terletak di bola kaki, dan sensor pada pin 10 sebagai yang akan terletak di bawah bahagian luar kaki (di bawah tempat jari kaki terkecil anda berada). Sekiranya anda telah membentuk sensor anda secara khusus untuk digunakan di salah satu lokasi ini, pastikan sensor dipasang pada pin yang betul.
2. Letakkan sensor sehingga rata di atas meja dan tidak ada benang yang disilangkan atau menyentuh.

(Catatan: Jika anda perlu memasukkan beberapa klip buaya ke satu pin Flora, pasangkan hujung wayar kecil di antara sambungan yang ada dan kemudian pasangkan klip anda ke hujung yang menonjol seperti yang ditunjukkan di atas dalam gambar di sebelah kanan.)

Langkah 4: Sambungkan NeoPixels ke Flora

1. Sambungkan setiap NeoPixel ke GND. Mereka semua boleh dihubungkan ke tanah yang sama.
2. Sambungkan NeoPixels secara bersiri, dengan yang pertama disambungkan ke pin 12 di Flora.
3. Perhatikan cara panah menunjuk. Anak panah yang menunjuk ke arah tengah adalah isyarat masuk dan anak panah yang menunjuk ke arah tengah adalah isyarat keluar.
4. Sambungkan setiap NeoPixel ke VBATT.

Gambar rajah pendawaian ditunjukkan pada gambar di atas sebagai rujukan.

Langkah 5: Kabel Bluetooth ke Flora

1. Sambungkan pin GND pada modul Bluetooth ke pin GND di Flora.
2. Sambungkan pin VCC pada modul Bluetooth ke pin 3.3V pada Flora.
3. Sambungkan TXD pada modul Bluetooth ke RX # 0 di Flora.
4. Sambungkan RXD pada modul Bluetooth ke TX # 1 di Flora.

Sekiranya modul Bluetooth dikabelkan dengan tidak betul, ia boleh menyebabkan penggambaran litar atau salah komunikasi antara modul dan komputer.

Langkah 6: Bina Litar

Dengan menggunakan gambarajah litar di atas, pasang semua komponen (JANGAN cuba menggunakan benang konduktif. Buat masa ini, hanya gunakan klip buaya dan wayar bertebat atau wayar sementara lain pilihan anda)

Langkah 7: Muat turun Kod dan Sambungkan Flora ke Komputer Anda

1. Muat turun kod menggunakan pautan di bawah dan buka di Arduino IDE.
2. Sekiranya anda belum memasang Perpustakaan Adafruit NeoPixel, muat turun dari GitHub. Pasang pustaka ini dan pastikan untuk memasukkannya ke dalam folder Perpustakaan Arduino anda.
3. Sekiranya anda tidak memasang Perpustakaan Penapis Arduino, muat turun di sini dari GitHub. Pasang dan pastikan memasukkannya ke dalam folder Perpustakaan Arduino anda.
4. Sambungkan Flora ke komputer anda dengan kabel USB mikro ke USB (gambar di atas).
5. Klik pada "Tools"> "Board"> "Adafruit Playground" untuk memberitahu perisian mana perkakasan yang anda gunakan.
6. Klik pada "Tools"> "Port" dan kemudian di menu drop down pilih port COM yang disambungkan oleh Flora pada komputer anda.

Inilah kod yang anda perlukan!

CATATAN: Anda mungkin perlu menyesuaikan ambang dalam kod untuk menentukan kapan menghidupkan / mematikan NeoPixel. Laraskan setiap satu untuk setiap sensor.

Langkah 8: Muat naik Kod ke Flora

1. Klik anak panah "Muat Naik" di sudut kiri atas IDE (dilingkari pada gambar di atas).
2. Kerana kodnya telah dimuat naik, anda kini boleh memutuskan sambungan Flora dari komputer anda. Komunikasi antara Flora dan komputer anda dari sini akan dilakukan melalui sambungan Bluetooth.

Langkah 9: Sambungkan Modul Bluetooth ke Komputer

1. Lampu pada modul Bluetooth semestinya berkelip pada ketika ini.
2. Buka pilihan Bluetooth pada komputer anda.
3. Sambungkan ke modul dengan mengklik pilihan 'HC-06'.
4. Setelah disambungkan, lampu pada HC-06 harus berhenti berkedip dan tetap berterusan, seperti yang terlihat pada gambar di atas.

Langkah 10: Fungsi Uji

1. Pada ketika ini, modul Bluetooth harus menghantar data dari sensor tekanan yang anda buat ke komputer anda.
2. Kod yang dimuat turun mengambil data ini dan memetakannya sebagai tiga baris berasingan (satu untuk setiap sensor).
3. Di IDE, klik "Tools"> "Serial Plotter."
4. Anda harus melihat tiga baris yang disebutkan, semuanya mungkin pada nilai permulaan yang berbeza.
5. Tekan setiap sensor tekanan satu demi satu untuk memastikan anda melihat tindak balas pada garis plot masing-masing (tekanan akan mengakibatkan penurunan pada lengkung).
6. Sekiranya anda tidak melihat data yang diplot, periksa untuk memastikan kadar baud pada plot ditetapkan ke 9600.
7. Jangan beralih ke langkah seterusnya sehingga anda memastikan data dikumpulkan dan plot merespon tekanan pada sensor tekanan

Langkah 11: Tutup Sensor

1. Potonglah kain nipis dan tidak konduktif (kami menggunakan t-shirt lama) dalam bentuk yang sama dengan sensor tekanan anda (sedikit lebih besar). Potong 2 helai kain untuk setiap sensor.
2. Sandarkan setiap sensor di antara 2 helai kain yang ditentukan, dan kemudian jahit di sekitar setiap sensor (pastikan tidak menusuknya).
3. Setelah menjahit selesai, potong 3 keping Velcro (bahagian kasar) dengan bentuk dan ukuran yang sama dengan sensor anda.
4. Pasangkan Velcro pada sensor yang baru ditutup (hanya pada satu sisi masing-masing).
5. Sekiranya Velcro tidak melekat pada kain anda, anda juga boleh menjahitnya. Sekali lagi, berhati-hatilah untuk tidak menusuk sensor. Velcro akan berfungsi sebagai kaedah untuk memasang sensor ke stoking.

Langkah 12: Rancangkan Threading Anda

Setelah anda mengumpulkan draf prototaip kasar dan mengesahkan bahawa ia betul-betul berfungsi, anda boleh mencuba menjahitnya bersama untuk produk akhir. Ingat, jangan melintasi benang konduktif anda dan merancang jahitan anda sebelum menjahit. Terdapat kemungkinan yang tidak berkesudahan untuk meletakkan Flora, Bluetooth, dan NeoPixels. Gambar di atas adalah satu kemungkinan yang kami dapati berjaya. Ketiga-tiga NeoPixel dihubungkan secara bersiri dan masing-masing disambungkan ke kuasa dan arde. Tambahan, tiada wayar melintang! menjadikan susun atur ini sangat baik.

Langkah 13: Menyusun Prototaip: Bahagian Jahit 1

Sensor ditutup, kodnya berfungsi, dan anda telah merancang utas anda. Kini tiba masanya untuk memasang produk akhir. Kami menjahit semuanya ke gelang kaki (terbuat dari t-shirt lama) yang dapat dililit dan diikat dengan Velcro. Anda boleh mencuba idea yang sama, tetapi kami menggalakkan bermain dan mencari persediaan yang sesuai untuk anda! Ikuti langkah-langkah di bawah dan pastikan untuk menonton hubungan anda!

1. Seterika antara muka ke sehelai t-shirt, berhati-hati dengan sisi mana yang menghadap ke bawah. Jalur harus cukup panjang untuk melilit pergelangan kaki dan cukup lebar untuk menjahit Flora, Bluetooth, dan NeoPixels.
2. Tentukan di mana anda mahu meletakkan Flora, modul Bluetooth, dan NeoPixels.
3. Jahit bahagian betina wanita ke t-shirt di mana anda mahu meletakkan Flora. Tidak ada yang boleh saling menyentuh.
4. Pastikan anda memeriksa lokasi setiap snap ketika anda menjahit untuk memastikan mereka sesuai dengan pin yang betul di Flora. (Dilihat di atas dalam gambar.)

Ingatlah untuk terus merujuk pada rancangan utas anda sepanjang peringkat ini supaya anda tidak menyeberang wayar atau lupa untuk menyambungkan sesuatu.

Langkah 14: Menyusun Prototaip: Bahagian Jahit 2

Sekarang setelah anda mempunyai kerangka kerja, mari beralih ke komponen jahitan:

1. Lekatkan NeoPixels di tempat yang anda mahukan. Ini tidak semestinya diperlukan, tetapi berguna untuk menahannya semasa anda menjahitnya.
2. Jahit NeoPixels ke t-shirt.
3. Jahit Bluetooth ke t-shirt. Kami membuat saku kecil, seperti yang terlihat pada gambar di atas, tetapi gunakan akal kreatif anda untuk memutuskan cara terbaik untuk menahannya.
4. Dengan menggunakan benang konduktif, jahit hubungan antara celah untuk Flora, Bluetooth, dan NeoPixels.
5. Jangan melintasi utas! Sekiranya melintasi benang tidak dapat dielakkan, letakkan semacam penebat di antara benang, seperti bahagian t-shirt.

Langkah 15: Menyusun Prototaip: Bahagian Jahit 3

Setelah NeoPixels dijahit, beralih ke menghubungkan sensor tekanan ke litar:

1. Jahit garis enam gambar kira-kira satu inci di bawah NeoPixels.
2. Benang kabel konduktif antara Flora dan barisan baru. Ini akan berfungsi sebagai titik sambungan bagi sensor tekanan. (Harus ada tiga yang disambungkan ke GND dan tiga dihubungkan ke pin isyarat analog 6, 9, dan 10.)
3. Kami membawa wayar dari setiap sensor tekanan di bahagian belakang pergelangan kaki dan memasukkannya melalui bahagian t-shirt agar tidak saling menyentuh.
4. Lekatkan bahagian enam lelaki yang terkunci ke hujung benang konduktif dari sensor tekanan.
5. Tangkapan ini harus masuk ke garis yang baru anda jahit.

Rujuk kembali rancangan utas anda selama langkah-langkah ini untuk memastikan bahawa anda tidak melintasi wayar dan anda menyambung snap yang betul.

Langkah 16: Menyusun Prototaip: Pematerian

Sekarang kita beralih ke pematerian. Ingatlah untuk mengkaji keselamatan anda kerana besi pematerian boleh menjadi sangat menyakitkan jika disentuh.

1. Selesaikan bahagian lelaki yang terkunci ke Flora. (Dilihat pada gambar di atas di sebelah kiri.)
2. Setelah setiap snap terpateri, periksa semula kedudukannya dengan snap yang dijahit. Lebih cepat menyesuaikan satu snap dengan solder daripada menjahit kembali semua snap kerana tidak berbaris dengan betul.
3. Setelah jepitan disolder ke Flora, anda boleh memasangnya pada bahagian kasar untuk melihat bagaimana pas, seperti pada gambar di sebelah kanan.

Langkah 17: Menyusun Prototaip: FInishing Up

1. Kami menutup bahagian belakang jalur (di mana semua utas dan simpul terdedah) dengan bahagian t-shirt yang lain. Akan memalukan jika wayar tersangkut dan robek!
2. Buat sedikit poket untuk bateri jika mahu.
3. Kami membuat penutup untuk menutup semua komponen, tetapi semuanya bergantung kepada anda!
4. Tambahkan titik Velcro ke jalur t-shirt. Ini akan berfungsi sebagai penyangga ukuran yang dapat disesuaikan untuk menahan tali di pergelangan kaki.
5. Setelah selesai, cubalah untuk ukuran dan lihat apakah ia berfungsi!

Langkah 18: Idea Lanjut

Dalam masa terdekat, kami berharap dapat menambahkan pemprosesan lebih lanjut untuk mencapai isyarat yang lebih jelas, dan maklum balas untuk memberitahu pengguna mengenai ketidakseimbangan antara pembacaan sensor tekanan. Ketidakseimbangan ini diharapkan dapat digunakan untuk membuat cadangan insole untuk pengguna (sekali lagi, dengan mempunyai grid sensor yang lebih tepat dan lengkap akan menjadikannya lebih mudah).

Di masa depan, projek ini dapat diperluas untuk merangkumi susunan sensor tekanan yang lebih tepat. Sekiranya, katakanlah, grid pengesan tekanan semacam itu digunakan, ia dapat membuat pengumpulan data yang lebih terperinci. Data ini kemudian dapat digunakan untuk membuat gambar kaki yang diberikan secara real-time dengan bidang tekanan yang lebih tinggi dan lebih rendah yang ditentukan oleh berbagai warna. Ini akan menjadikan pelekapan sensor lebih berguna dalam keadaan klinikal, kerana seorang doktor dapat secara visual mengenali kelainan dalam pengedaran daya di kaki seseorang ketika mereka berjalan. Dia kemudian dapat melihat data berangka dan, berdasarkan penemuannya, mengesyorkan rawatan untuk keadaan tersebut (iaitu jenis insole yang hendak dibeli untuk meningkatkan keselesaan). Fungsi sedemikian jauh untuk projek ini, tetapi kami yakin Instructable ini pasti mempunyai banyak potensi!

Terima kasih banyak kerana meluangkan masa untuk membaca tutorial kami dan (mungkin!) Mencubanya. Beritahu kami jika anda mempunyai cadangan atau maklum balas di bahagian komen di bawah.