Peranti Motivator Kecergasan: 22 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Kami adalah pelajar kejuruteraan yang berusaha untuk sihat secara fizikal.

Kami tahu bagaimana rasanya mempunyai kerja sekolah yang terlalu banyak untuk keluar dan bersenam. Untuk mengeluarkan dua burung dengan satu batu, kami memutuskan untuk menggunakan projek akhir di salah satu kelas kejuruteraan kami untuk mengambil bacaan biosensor asas semasa bersenam. Lebih khusus lagi, projek ini membolehkan pengguna mengambil bacaan dari accelerometer (ACC) dan electromyogram (EMG) sambil menyampaikan maklumat output kepada dua LED dan paparan digital kecil.

Sekiranya anda menikmati litar, Arduino, kerja kayu, pengekodan, kejuruteraan bioperubatan, atau pematerian, projek ini mungkin sesuai untuk anda!

Lihat Apa yang Anda Buat

Sebelum anda memulakan projek ini, luangkan masa sebentar untuk melihat apa yang anda buat dalam video di atas.

Pada hakikatnya, projek ini membolehkan anda menggabungkan pelbagai aspek dari apa yang anda tahu. Sekiranya anda baru menggunakan kejuruteraan bioperubatan (BME) atau biosensor, tidak ada masalah. Terdapat dua sensor utama yang digunakan dalam projek ini. Sensor ini adalah pecutan dan elektromiogram (EMG). Seperti namanya, akselerometer hanyalah sensor yang mengukur pecutan. Kurang intuitif, elektromiogram mengukur aktiviti elektrik pada otot yang mana elektrodnya sepadan. Dalam projek ini, tiga bioelektrod gel permukaan digunakan dari plumbum elektrik yang mengukur isyarat yang datang dari betis subjek yang dilampirkan.

Bahan dan Alat

Bahan

Untuk membina projek ini, anda memerlukan perkara berikut:

• papan Arduino Uno (yang boleh dibeli di
• bekalan kuasa bateri 9V (yang boleh dibeli di
• kit terpasang Bitalino (yang boleh dibeli di www.bitalino.com)
• pelindung dan pelindung paparan TFT Adafruit 1.8 "selain perma-protoboard separuh saiz (yang boleh dibeli di www.adafruit.com)
• pelbagai jenis kabel jumper, LED, 220 Ohm perintang, solder, dan fluks (boleh dibeli di www.radioshack.com)
• Skru kayu 1/2 ", kuku penamat 5/8", kepingan 4 "x4" keluli lembaran 28 gauge, dua engsel kecil, dan mekanisme selak sederhana (boleh dibeli di www.lowes.com)

• lima papan kayu

  Catatan: Kayu keras boleh dibeli di www.lowes.com, tetapi kami mengesyorkan mencari mesin cukur tempatan dan menggunakan kayu dari orang itu. Dimensi kayu yang digunakan dalam projek ini tidak biasa, jadi kemungkinan mencari kayu yang dipotong hingga dimensi ketebalan yang diperlukan cukup tipis

  Alat

• besi pematerian (yang boleh dibeli dari www.radioshack.com)

• banyak alat kerja kayu, yang termasuk dalam foto di atas dan disenaraikan di sini

  • gergaji besi (yang boleh dibeli dari www.lowes.com)
  • gergaji besi atau meja yang setara (yang boleh dibeli di www.shopsmith.com)
  • alat ketebalan (yang boleh dibeli di www.sears.com)
  • tukul, bor, pita pengukur, dan pensil (boleh dibeli di www.lowes.com)
  • gerudi tanpa wayar dan bateri (boleh dibeli di www.sears.com)
  • gergaji pita (boleh dibeli dari www.grizzly.com)

Alat Pilihan

• besi pematerian (boleh dibeli dari www.radioshack.com)
• jointer planer (boleh dibeli dari www.sears.com)

Persiapan

Walaupun ini bukan instruksi yang paling mencabar untuk dilaksanakan, ini juga bukan yang paling mudah. Pengetahuan prasyarat dalam pengekodan, litar pendawaian, pematerian, dan kerja kayu diperlukan. Selain itu, kerja sebelumnya dengan Arduino atau Adafruit akan sangat membantu.

Kursus pengaturcaraan yang sederhana atau pengalaman praktikal dalam subjek mesti mencukupi untuk skop arahan ini.

Litar pematerian dan pendawaian paling baik dipelajari dengan melakukan tindakan ini. Walaupun kursus litar teori mungkin berguna dalam pemahaman teknikal litar, ia tidak ada gunanya melainkan anda membina beberapa litar di dalamnya! Semasa pendawaian, cubalah membuat pendawaian sehalus mungkin. Elakkan menyeberang wayar atau menggunakan wayar yang lebih lama daripada yang diperlukan, bila boleh. Ini akan membantu anda menyelesaikan masalah litar apabila ia kelihatan selesai dan tidak berfungsi dengan baik. Semasa menyolder, pastikan anda menggunakan fluks yang cukup untuk memastikan solder mengalir di tempat yang anda mahukan. Menggunakan fluks yang terlalu sedikit akan menjadikan proses pematerian lebih mengecewakan daripada yang sepatutnya. Walaupun begitu, jangan terlalu banyak menggunakan pateri. Ketika menyolder, menambahkan terlalu banyak bahan pateri biasanya tidak membantu menjadikan sambungan pematerian menjadi lebih baik. Sebaliknya, pematerian yang terlalu banyak dapat menjadikan hubungan anda kelihatan wajar, walaupun ia dibuat dengan tidak betul.

Kerja kayu adalah perdagangan langsung. Ia semestinya memerlukan beberapa latihan. Latar belakang sifat material kayu membantu, seperti yang disediakan di Wood oleh Eric Meier, terutamanya jika anda akan melakukan lebih banyak projek kerja kayu pada masa akan datang. Walau bagaimanapun, ini tidak diperlukan. Setelah menyaksikan seorang tukang mengusahakan kayu atau membuat kerja kayu sendiri, anda harus mempunyai latar belakang yang cukup luas untuk projek ini. Mengetahui jalan di kedai kayu juga penting. Memahami alat apa yang melaksanakan fungsi yang diberikan akan membantu anda menyelesaikan projek dengan lebih cepat dan selamat daripada yang dapat dilakukan sebaliknya.

Laman Web Berguna

• www.github.com; laman web ini membantu memanipulasi kod
• www.adafruit.com; laman web ini memberitahu anda cara memasang skrin TFT
• www.fritzing.com; laman web ini membantu anda melukis dan mengkonsepkan litar

Keselamatan

Sebelum meneruskan, kita perlu membincangkan keselamatan. Keselamatan perlu tetap pertama dan paling utama dalam melakukan instruksional atau hampir semua perkara dalam hidup, kerana jika seseorang terluka, itu tidak menyenangkan bagi sesiapa pun.

Walaupun instruksional ini menggabungkan biosensor, baik bahagian atau alat pemasangannya adalah alat perubatan. Mereka tidak boleh digunakan untuk tujuan perubatan atau ditangani seperti itu.

Instruksional ini melibatkan penggunaan elektrik, besi pematerian, dan alat kuasa. Dengan kecuaian atau kurang memahami, perkara-perkara ini boleh menjadi berbahaya.

Tenaga elektrik diperlukan untuk menghidupkan Arduino, paparan Adafruit, dan LED. Ia dibekalkan oleh bateri 9V. Secara amnya, ketika berinteraksi dengan elektrik, sukar untuk menjadi terlalu selamat.

Walau bagaimanapun, beberapa petua keselamatan elektrik berguna berikut:

• Pastikan tangan anda kering dan pastikan kulit di atasnya tidak patah.
• Sekiranya arus mesti dilalui, cuba simpan titik masuk dan keluar pada hujung yang sama.
• Sediakan kaedah pembumian, pemutus litar, dan pemutus kerosakan untuk semua litar. Ini membantu mengelakkan beban litar yang berlebihan atau kebocoran semasa, jika ada yang tidak kena dengan peranti atau laluan elektrik.
• Jangan gunakan alat elektrik semasa ribut petir atau dalam kes lain di mana lonjakan kuasa mempunyai kadar kejadian yang lebih tinggi daripada biasa.
• Jangan tenggelam alat elektrik atau cuba menggunakannya semasa berada di persekitaran berair.
• Ubah litar hanya apabila kuasa terputus.

Pateri solder adalah alat elektrik. Di sini, semua langkah keselamatan untuk peranti elektrik dikenakan. Walau bagaimanapun, hujung besi juga menjadi sangat panas. Untuk mengelakkan terbakar, elakkan sentuhan dengan hujung seterika. Pegang seterika dan solder sedemikian rupa sehingga jika salah satu barang tergelincir dari cengkaman anda, tangan anda tidak akan menyentuh hujung seterika.

Alat elektrik juga memerlukan elektrik. Di sini, patuhi langkah keselamatan elektrik yang ditunjukkan di atas. Selain itu, ketahui bahawa alat kuasa mempunyai banyak bahagian yang bergerak. Oleh itu, jauhkan badan anda dan apa sahaja yang anda sayangi daripada bahagian-bahagian ini semasa alat-alat tersebut digunakan. Ingat bahawa alat itu tidak tahu apa itu pemotongan atau pemesinan. Sebagai pengendali, anda bertanggungjawab untuk pengoperasian alat kuasa yang selamat. Simpan pengawal keselamatan dan perisai di tempat semasa menggunakan alat kuasa.

Petua dan Petua

Maklumat berikut boleh berguna sepanjang arahan ini. Tidak setiap petunjuk atau petua berlaku untuk setiap langkah, tetapi akal sehat harus menjadi petunjuk mengenai petunjuk dan petua yang berlaku dalam setiap kasus.

• Semasa pendawaian, warna wayar tidak menjadi masalah. Walau bagaimanapun, dapat membantu mewujudkan skema warna dan konsisten dengannya sepanjang projek anda. Contohnya, menggunakan wayar merah untuk voltan yang dibekalkan positif dalam litar mungkin bermanfaat.
• Bioelektrod mesti diletakkan di bahagian badan yang dicukur bersih. Rambut membawa kepada artifak bunyi dan pergerakan yang berlebihan dalam isyarat yang dikumpulkan.
• Wayar yang dilekatkan pada bioelektrod mesti dihalang bergerak lebih dari yang diperlukan untuk mengelakkan artifak gerakan. Stok atau pita pemampatan berfungsi dengan baik dalam mengikat wayar ini.
• Pateri dengan betul. Pastikan setiap sambungan terpateri mencukupi dan periksa sambungan ini jika litar kelihatan lengkap tetapi tidak berfungsi dengan baik.
• Semasa merancang, kepingan bahan satah panjangnya tidak kurang dari enam inci. Memotong kepingan kurang dari panjang ini boleh menyebabkan potongan, atau tendangan potongan kerja yang berlebihan.
• Begitu juga, jangan berdiri betul-betul di hadapan alat pemacu. Sebaliknya, berdiri di sebelahnya kerana bahan kerja dimasukkan dan diterima dari alat penanam.
• Semasa menggunakan gergaji, pastikan kepingan kerja tetap pada pelindung atau pagar yang sesuai. Ini membantu memastikan pemotongan yang selamat dan tepat.
• Sediakan lubang pilot semasa mengikat dengan skru atau paku. Bit pilot mestilah diameter lebih kecil daripada pengikat yang dimaksudkan, tetapi tidak kurang dari separuh diameter pengikat. Ini membantu mengelakkan pemecahan dan pecahan kayu diikat dengan menghilangkan tekanan yang berlebihan kerana adanya pengikat.
• Sekiranya menggerudi lubang pandu untuk kuku, cubalah menjaga lubang juruterbang sejauh delapan inci lebih dangkal daripada panjang kuku yang dimaksudkan. Ini membantu memberikan kuku sesuatu untuk tenggelam dan memberikan geseran yang cukup untuk membantu menahan kuku di tempat ketika tenggelam.
• Semasa memalu, pandu terus ke kepala kuku dengan bahagian tengah kepala tukul. Ambil ayunan sederhana berbanding ayunan konservatif semata-mata, kerana ayunan konservatif umumnya tidak memberikan tenaga yang cukup untuk menggerakkan kuku, tetapi hanya membekalkan tenaga yang cukup untuk menyebabkan kuku tergelincir dan membengkokkan dengan cara yang tidak diingini.
• Gunakan cakar tukul untuk melepaskan kuku yang tidak menggerakkan seperti yang diharapkan.
• . Jauhkan tangan anda dari garis pemotongan bilah gergaji. Sekiranya ada masalah, anda tidak mahu tangan anda dipotong.
• Untuk menjimatkan masa, ukur dua kali dan potong sekali. Jika tidak, anda perlu membuat beberapa keping lebih dari sekali.
• Gunakan bilah tajam pada alat pemotong ketebalan dan gergaji. Pada gergaji, bilah dengan jumlah gigi yang lebih tinggi bagus untuk memberikan potongan halus yang hampir berkualiti. Dalam membuat projek ini, kami menggunakan pisau pemotong ketepatan 96 gigi 12 "pada gergaji pemotong bevel Dewalt ganda dan pisau dengan sekurang-kurangnya 6 gigi setiap inci linier pada gergaji pita.
• Pastikan motor Shopsmith berada dalam julat kelajuan yang disyorkan untuk konfigurasi gergaji meja. Pastikan meja disesuaikan dengan ketinggian yang sesuai, tidak mendedahkan pisau lebih dari yang diperlukan untuk membuat setiap potongan.

Langkah 1: Mari Bermula

Bina komponen litar terlebih dahulu. Mulailah dengan kuasa pendawaian dan arahkan ke perma-protoboard.

Langkah 2: Menambah Biosensor

Kabelkan biosensor ke perma-protoboard dan perhatikan sensor mana. Kami menggunakan isyarat di sebelah kiri dalam rajah sebagai pecutan.

Langkah 3: Termasuk LED

Seterusnya, tambahkan LED. Perlu diingat bahawa arah LED tidak penting.

Langkah 4: Menambah Paparan

Tambahkan paparan digital. Gunakan pendawaian yang diberikan di laman web ini untuk membantu:

Langkah 5: Masa Pengekodan

Oleh kerana litar sekarang sudah lengkap, muat naik kod ke dalamnya. Kod yang dilampirkan adalah kod yang kami gunakan dalam menyelesaikan projek ini. Gambar adalah contoh seperti apa kod tersebut apabila dibuka dengan betul. Di sinilah penyelesaian masalah dapat dimulakan sepenuhnya. Sekiranya semuanya berfungsi dengan betul, isyarat dari pecutan dibaca terlebih dahulu. Sekiranya isyarat berada di bawah ambang, LED merah menyala, LED hijau tetap tidak menyala, dan paparan berbunyi "Bangun!". Sementara itu, jika isyarat pecutan melebihi ambang, LED merah dimatikan, LED hijau dihidupkan, dan layar berbunyi "Ayo!". Selain itu, isyarat EMG kemudian dibaca. Sekiranya isyarat EMG berada di atas ambang yang ditetapkan, paparan digital berbunyi "Kerja bagus!" Namun, jika isyarat EMG berada di bawah ambang, skrin berbunyi "Pergi!". Ini diulang dari masa ke masa, dan keadaan LED dan layar berubah ketika input dari akselerometer dan EMG begitu diminati. Ambang yang ditetapkan untuk akselerometer dan EMG harus ditetapkan berdasarkan penentukuran dengan subjek tertentu saat keadaan rehat dan bersenam.

Untuk mengakses kod ini di GitHub, sila klik DI SINI!

Langkah 6: Merancang

Mula membuat kotak berisi litar dan bateri.

Perhatikan bahawa semua gambar yang ditunjukkan selepas ini mempunyai dimensi yang dinyatakan dalam inci, kecuali ditandakan sebaliknya.

Mulakan dengan meratakan kayu yang diperlukan untuk projek ke ketebalan yang betul dengan penebat ketebalan. Kira-kira tiga setengah kaki papan hendaklah dirancangkan dengan ketebalan 1/2 ". Separuh kaki papan hendaklah diratakan dengan ketebalan 3/8". Separuh kaki papan yang lain harus dirancangkan ketebalan 1/4 ". Separuh kaki papan yang terakhir harus sedemikian rupa sehingga saluran u yang membentuk badan kotak bateri dapat dibuat seperti yang dijelaskan pada langkah selanjutnya.

Langkah 7: Bahagian Bawah Kotak Utama

Buat bahagian bawah kotak utama ke dimensi yang ditunjukkan dan kencangkan papan litar dan Arduino padanya. Klik pada gambar untuk mendedahkan dimensi ini.

Langkah 8: Akhir Kotak Utama

Buat hujung kotak primer ke dimensi yang ditunjukkan dan kencangkannya ke bahagian bawah kotak utama.

Langkah 9: Sisi Kotak Utama - Bahagian Sensor

Teruskan dengan membuat bahagian sensor kotak utama ke dimensi yang ditunjukkan dan pasangkannya ke bahagian kotak yang lain dengan kuku penamat.

Langkah 10: Bahagian Sisi Kotak Utama - Skrin

Buat bahagian skrin kotak utama dengan dimensi yang ditentukan dan pasangkannya ke kotak yang lain.

Langkah 11: Periksa Apa yang Anda Mendapat

Pada ketika ini, periksa untuk memastikan bentuk keseluruhan kotak utama seperti yang ditunjukkan di sini, walaupun beberapa dimensi mesti berbeza kerana pilihan perkakasan atau perkakasan anda.

Langkah 12: Bahagian Atas Kotak Utama

Buat bahagian atas kotak utama seperti yang ditunjukkan. Klik gambar yang ditunjukkan untuk mengembangkannya ke saiz penuh dan lihat dimensi yang berkaitan.

Langkah 13: Ini Semua Bergantung pada Ini

Kencangkan bahagian atas kotak primer ke kotak utama yang lain menggunakan engsel di hujungnya dengan LED. Pastikan bahagian atas kotak bersegi dengan baki kotak sebelum memasang salah satu engsel kecil.

Langkah 14: Lekatkannya

Pasang kait kecil di hujung depan kotak, di hujung bertentangan engsel. Ini menghalang kotak utama daripada dibuka kecuali bila diperlukan.

Langkah 15: Lekatkan

Untuk menjadikan peranti ini mudah alih, bengkokkan kepingan keluli nipis di sepanjang salah satu dimensinya sehingga tali pinggang dapat dipasang di antaranya dan bahagian bawah kotak utama. Setelah dibengkokkan, pasangkannya ke bahagian bawah kotak utama dengan skru kayu.

Langkah 16: Pangkalan Kotak Bateri

Sekarang masanya untuk membuat kotak bateri. Buat pangkal kotak ini dengan dimensi yang ditunjukkan.

Langkah 17: Hujung Kotak Bateri

Ketika kami membuat hujung kotak bateri, kami menggunakan bahan 3/8 . Gunakan dimensi yang ditentukan untuk membuat ujung dan kencangkannya ke dasar kotak bateri.

Langkah 18: Bahagian Atas Kotak Bateri

Kami membuat bahagian atas kotak bateri dengan memotong bahan 1/4 panjang dengan gergaji miter dan lebar yang betul menggunakan gergaji pita. Untuk melihat dimensi klik pada gambar untuk mengembangkannya.

Langkah 19: Letakkan Tudung di Kotak Bateri

Dengan menggunakan prosedur yang sama yang digunakan untuk meletakkan penutup pada kotak utama, pasangkan penutup kotak bateri ke badan kotak bateri.

Langkah 20: Tandakan Kotak Bateri

Pada ketika ini, lihat kotak bateri untuk memastikan ia kelihatan seperti gambar yang ditunjukkan di sini. Sekiranya tidak, sekarang adalah masa yang tepat untuk meninjau beberapa langkah sebelumnya!

Langkah 21: Kencangkan Kotak Bateri ke Kotak Utama

Letakkan kotak bateri di atas kotak utama. Gunakan skru kayu atau kuku penamat untuk menyelesaikan mengunci kotak bateri ke kotak utama.

Langkah 22: Idea Lanjut

Sekiranya anda mengikuti langkah-langkah ini, anda berjaya! Setelah melaksanakan perkakasan dan perisian, kami dapat menggunakan peranti ini. Dalam bentuknya sekarang, peranti ini mempunyai aplikasi yang terhad, tetapi masih merupakan kombinasi menarik dari pelbagai aspek reka bentuk. Keluarannya melakukan semua yang kita inginkan setelah menerima isyarat dari input biosensor. Secara keseluruhan, peranti ini mempunyai berat beberapa paun.

Pada penggantian masa depan, akan lebih menarik untuk menjadikan peranti lebih berat dan menghabiskan lebih sedikit ruang. Sekiranya ini dapat dilakukan, alat ini akan menjadi lebih berguna dan dapat dipakai dengan lebih mudah semasa latihan. Untuk menjadikannya dapat dicapai, kami mengesyorkan bereksperimen dengan menggunakan mikro Arduino dan mencetak kotak 3-D. Untuk menjimatkan ruang, ada baiknya anda bereksperimen dengan menggunakan bateri yang boleh dicas semula yang memerlukan lebih sedikit ruang daripada bateri 9V sederhana. Ukuran kotak bateri dapat diturunkan.