Датчик изгиба ткани: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

С помощью токопроводящей нити, велостата и неопрена сшейте датчик изгиба ткани самостоятельно. Этот датчик изгиба фактически реагирует (снижает сопротивление) на давление, а не конкретно на изгиб. Но поскольку он зажат между двумя слоями неопрена (довольно прочной ткани), при изгибе оказывается давление, что позволяет измерять изгиб (угол) посредством давления. Есть смысл? Смотрите ниже: в принципе, вы можете использовать практически любой датчик давления для измерения изгиба, но этот, как я считаю, дает мне лучшие результаты (чувствительность) для измерения изгиба суставов человека, когда он прикреплен к телу. Он достаточно чувствителен, чтобы регистрировать даже небольшой изгиб, и имеет достаточно большой диапазон, чтобы все еще получать информацию, когда конечности полностью согнуты. Диапазон сопротивления этого датчика изгиба во многом зависит от начального давления. В идеале у вас должно быть сопротивление выше 2 МОм между обоими контактами, когда датчик лежит горизонтально и не прикреплен. Но это может варьироваться в зависимости от того, как пришит датчик и насколько велико перекрытие соседних проводящих поверхностей. Вот почему я решил сшить контакты диагональными стежками из токопроводящей нити - чтобы минимизировать перекрытие токопроводящей поверхности. Но только малейший изгиб или прикосновение пальца обычно снижает сопротивление до нескольких киломов, а при полном давлении оно снижается примерно до 200 Ом. Датчик по-прежнему обнаруживает разницу, вплоть до того, насколько сильно вы можете нажимать пальцами. Диапазон нелинейный и уменьшается по мере уменьшения сопротивления. Этот датчик действительно очень простой, легкий в изготовлении и дешевый по сравнению с покупкой. Я также считаю, что он достаточно надежен для моих нужд. Я также продаю эти датчики изгиба ткани ручной работы через Etsy. Хотя сделать свой собственный намного дешевле, покупка одного поможет мне покрыть расходы на прототипирование и разработку >> https://www.etsy.com/shop.php?user_id=5178109 Этот датчик изгиба неопрена также представлен на CNMAT ресурсный сайт, среди других прекрасных возможностей для создания ваших собственных датчиков изгиба >> https://cnmat.berkeley.edu/category/subjects/bend_sensor Чтобы увидеть этот датчик в действии, посмотрите следующее видео. У танцовщицы есть датчики изгиба ткани (такие же, как в этом Руководстве), прикрепленные к ней: подмышки, локти, запястья, плечи, бедра и ступни. На спине танцора есть модуль Bluetooth, который передает всю информацию с датчиков на компьютер, который затем запускает инструменты (музыкальные роботы LEMUR) для игры. Для получения дополнительной информации посетите: https://kobakant.at/index.php? Menu = 2 & project = 4 В конце этой инструкции есть еще одно видео, в котором показано, как это работает!

Шаг 1. Материалы и инструменты

МАТЕРИАЛЫ: Материалы, используемые для датчика, в основном дешевые и стандартные. Есть и другие места, где продаются токопроводящие ткани и Велостат, но LessEMF - удобный вариант для обоих, особенно для доставки в пределах Северной Америки. Велостат - это торговая марка пластиковых пакетов, в которые упакованы чувствительные электронные компоненты. Также называемые антистатическими., нестатический, пластик на углеродной основе. (Так что вы также можете разрезать один из этих черных пластиковых пакетов, если он у вас есть. Но будьте осторожны! Не все из них работают!) Чтобы сделать датчик полностью тканевым, можно вместо этого использовать проводящую ткань EeonTex (www.eeonyx.com). пластиковый Велостат. Eeonyx обычно производит и продает только свои ткани с покрытием в минимальном количестве 100 ярдов, но образцы 7x10 дюймов (17,8x25,4 см) доступны бесплатно, а образцы большего размера от 1 до 5 ярдов за минимальную плату за ярд. Для датчика изгиба используется: качество: HS Толщина: 1,5 мм по бокам: нейлон / полиэфирный трикотаж (стандарт) одна сторона: серая, другая сторона: неоново-зеленый, но вы можете смело экспериментировать с разными качествами и толщиной! а также с разными материалами. Я могу представить, что поролон и тому подобное подойдут. Одно хорошее отличие неопрена в том, что трикотаж с обеих сторон прилегает к нему, что придает ему приятное ощущение на коже, но также облегчает шитье, поскольку в противном случае швы разрывают простой неопрен. - Токопроводящая нить с сайта www.sparkfun.com также см. Http://cnmat.berkeley.edu/resource/conductive_thread- Неопрен с сайта www.sedochemicals.com- Эластичная проводящая ткань с сайта www.lessemf.com также см. Http://cnmat. berkeley.edu/resource/stretch_conductive_fabric- Плавкий интерфейс из местного магазина тканей- Обычная швейная нить из местного магазина тканей- Velostat от 3M с сайта www.lessemf.com, также см. https://cnmat.berkeley.edu/resource/velostat_resistive_plastic- Machine poppers / защелки из местного магазина тканей. ИНСТРУМЕНТЫ: - Ручка и бумага - Линейка - Ножницы для ткани и бумаги - Утюг - Швейная игла - Поппер / кнопочная машина (ручная или молотковая и простая версия) - Возможно, плоскогубцы для расстегивания попперов Для подключения к вашему компьютеру: Я не собираюсь вдаваться в подробности здесь, потому что это руководство действительно больше о самом датчике, а не о его подключении. Но если у вас есть вопросы, просто отправьте мне сообщение. - Платформа физических вычислений Arduino с www.sparkfun.com - Программное обеспечение Arduino бесплатно с www.arduino.cc - Среда программирования обработки бесплатно с www.processing.org - Зажимы Crocodile с www.radioshack. com - подтяжка к земле вашего Arduino, с резистором 10-20 кОм - немного провода, припоя и прочего

Шаг 2: сделайте трафарет

Поскольку мы делаем датчик изгиба, имеет смысл сделать его длинным, чтобы его можно было легко прикрепить к месту измерения изгиба.

Вам не обязательно точно соблюдать форму и размер этого датчика. Я старался донести идею до простоты. Создайте трафарет с разметкой для стежков, идущих по диагонали. Между стежками и краем неопрена рекомендуется оставлять зазор не менее 5 мм. Оставьте расстояние 1 см между стежками. Речь идет о НЕ создании слишком проводящей поверхности, чтобы датчик оставался чувствительным. Обычно достаточно 4-7 диагональных стежков (в зависимости от длины сенсора). Кроме того, они не должны быть длинными. 1,5 см макс. Для этой версии вы захотите оставить около 1-2 см пространства на каждом конце датчика, чтобы вы могли прикрепить кнопку, которая будет полезна для подключения его к тканевой цепи позже.

Шаг 3: Подготовка материалов

После того, как вы создали трафарет, обведите его по неопрену так, чтобы у вас были два ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ (не зеркальных) куска. С помощью сопряжения прикрепите небольшой кусок эластичной проводящей ткани (см. Фотографии) к концу каждого куска неопрена. На одном куске он должен быть на зеленой стороне (внутри), а на другой - на серой стороне (снаружи). Это так, что позже, когда датчик будет сшит, проводящая ткань будет обращена только к одной стороне (это больше из эстетических соображений, поэтому она все равно будет работать независимо от того, с какой стороны вы сплавляете проводящую ткань).

Шаг 4: шитье

Теперь, когда обе стороны сенсора подготовлены, проденьте в иглу достаточное количество проводящей нити. Можно взять двухместную или одинарную. Я предпочитаю брать его синглом.

Вшейте неопрен сзади / снаружи (в данном случае серая сторона). Начните с конца, наиболее удаленного от участка проводящей ткани. Прострочите вперед и назад, как показано на фотографиях. Когда дойдете до конца, пришейте нить к проводящей ткани. Сделайте не менее 6 петель, чтобы соединить две петли. Сделайте это для обоих кусков неопрена, за исключением того, что в одном случае проводящая ткань находится с другой стороны проводящих стежков. Тем не менее, вы хотите прикрепить проводящую нить к нашивке из проводящей ткани минимум 6 стежками. Причина, по которой строчки на обеих сторонах должны быть идентичными, заключается в том, что, когда они лежат друг на друге (лицом друг к другу), стежки перекрещиваются и перекрываются в одной точке. У этого есть два преимущества. Во-первых, маловероятно, что стежки не выровняются и не будут соединяться внахлест. А во-вторых, не слишком большая поверхность подключения. Я обнаружил, что если проводящие поверхности слишком велики, чувствительность датчика больше не подходит для того, что я хочу.

Шаг 5: закрытие датчика

Перед тем, как закрыть датчик, вы должны вырезать кусок Велостата, который немного меньше, чем ваши кусочки неопрена. Этот кусок Велостата войдет между двумя вашими токопроводящими швами. И это то, что создает чувствительное к давлению изменение сопротивления. Велостат пропускает больше электричества, чем сильнее вы прижимаете два проводящих слоя друг к другу, а Велостат находится между ними. Я не совсем уверен, почему это так, но я предполагаю, что это потому, что в Велостате есть углеродные частицы, которые проводят электричество, и чем больше давление на них, тем ближе они сближаются и тем лучше проводят или что-то подобное (???) Итак, поместите кусок Велостата между ними и сшейте датчик, как показано на рисунках. Не шейте слишком туго, иначе у вас будет начальное давление, которое сделает ваш датчик менее чувствительным.

Шаг 6: Попперс

Прочтите инструкцию, прилагаемую к вашей поппер-машине. Я прикрепил два разных поппера (женский и мужской) к обеим сторонам моего датчика, но это зависит от вас. Я прикрепил переднюю часть каждой кнопки (часть кнопки) к стороне с нашивкой из проводящей ткани, так что обе кнопки прикрепляются с одной стороны.

Если вы ошиблись с кнопками, лучший инструмент для их откручивания - это плоскогубцы и сжатие более слабой части, которой обычно является задняя часть (часто просто кольцо). А затем возитесь, пока он не освободится. Однако это часто портит ткань.

Шаг 7: Тест мультиметра

Теперь ваш датчик готов! Подсоедините любой конец к мультиметру и установите его для измерения сопротивления. У каждого датчика будет свой диапазон сопротивления, но если он не слишком мал и работает для ваших целей, все в порядке. Датчик, который я сделал, имел следующие диапазоны: В горизонтальном положении: 240 кОм Нажатие пальцем: 1 кОм В положении на боку: 400 кОм Изогнутое: 1,5 кОм

Шаг 8: Визуализация программного обеспечения

Чтобы визуализировать изменение сопротивления в только что созданном датчике изгиба, вы также можете подключить его к компьютеру через микроконтроллер (Arduino) и использовать небольшой фрагмент кода (Обработка) для его визуализации. Код микроконтроллера Arduino и код визуализации обработки можно найти здесь >> https://www.kobakant.at/DIY/?cat=347 См. Оранжевую полосу на изображениях. Как оно справа на экране компьютера, когда запястье согнуто. И в самом левом углу, когда запястье прямое !! Удачи и спасибо за чтение. Дайте мне знать, что вы думаете.