Фитнес-мотиватор: 22 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Мы студенты инженерных специальностей, которые стремятся быть в хорошей физической форме.

Мы знаем, что значит иметь слишком много школьной работы, чтобы выйти и заняться спортом. Чтобы убить двух зайцев одним выстрелом, мы решили использовать последний проект в одном из наших инженерных классов, чтобы снимать базовые показания биосенсора во время тренировки. В частности, этот проект позволяет пользователю снимать показания акселерометра (ACC) и электромиограммы (EMG), одновременно передавая выходную информацию на два светодиода и небольшой цифровой дисплей.

Если вам нравится схемотехника, Arduino, деревообработка, кодирование, биомедицинская инженерия или пайка, этот проект может быть для вас!

Смотрите, что вы делаете

Прежде чем приступить к работе над этим проектом, уделите минутку и посмотрите, что вы делаете, на видео выше.

По сути, этот проект позволяет объединить несколько аспектов того, что вы знаете. Если вы новичок в биомедицинской инженерии (BME) или биосенсорах, нет проблем. В этом проекте используются два основных датчика. Эти датчики представляют собой акселерометр и электромиограмму (ЭМГ). Судя по названию, акселерометр - это просто датчик, измеряющий ускорение. Менее интуитивно электромиограмма измеряет электрическую активность в мышце, к которой прикреплены соответствующие электроды. В этом проекте использовались три поверхностных гелевых биоэлектрода от электрического провода, который измерял сигналы, исходящие от теленка прикрепленного объекта.

Материалы и инструменты

Материалы

Для создания этого проекта вам понадобится следующее:

• плата Arduino Uno (которую можно приобрести на
• аккумуляторный блок питания 9 В (который можно приобрести на
• комплект с вилкой Bitalino (который можно приобрести на сайте www.bitalino.com)
• экран и экран для TFT-дисплея Adafruit 1,8 "в дополнение к половинной плате Perma-protoboard (которую можно приобрести на сайте www.adafruit.com)
• различные перемычки, светодиоды, резисторы 220 Ом, припой и флюс (можно приобрести на сайте www.radioshack.com)
• Шурупы для дерева 1/2 дюйма, чистовые гвозди 5/8 дюйма, кусок листовой стали 28 калибра 4 дюйма на 4 дюйма, два маленьких петли и простой механизм защелки (можно приобрести на сайте www.lowes.com)

• пять деревянных футов

  Примечание: древесину твердых пород можно приобрести на сайте www.lowes.com, но мы рекомендуем найти местного пильщика и использовать древесину от этого человека. Размеры древесины, используемой в этом проекте, не очень распространены, поэтому шансы найти древесину, предварительно обрезанную до необходимых размеров, довольно малы

  Инструменты

• паяльник (который можно приобрести на сайте www.radioshack.com)

• множество инструментов для обработки дерева, которые показаны на фотографиях выше и перечислены здесь

  • торцовочная пила (которую можно приобрести на сайте www.lowes.com)
  • Торговая мастерская или аналогичная настольная пила (которую можно приобрести на сайте www.shopsmith.com)
  • строгальный станок (который можно приобрести на сайте www.sears.com)
  • молоток, сверла, измерительная лента и карандаш (можно приобрести на сайте www.lowes.com)
  • аккумуляторная дрель и аккумулятор (можно приобрести на сайте www.sears.com)
  • ленточная пила (можно приобрести на www.grizzly.com)

Дополнительные инструменты

• паяльник (можно приобрести на сайте www.radioshack.com)
• фуговально-строгальный станок (можно приобрести на сайте www.sears.com)

Подготовка

Хотя это не самая сложная инструкция, но и не самая простая. Необходимы предварительные знания в области кодирования, электрических схем, пайки и деревообработки. Кроме того, будет полезна предыдущая работа с Arduino или Adafruit.

Простого курса программирования или практического опыта в этом предмете должно хватить для объема данного руководства.

О схемах пайки и электромонтажа лучше всего узнать, выполнив эти действия. Хотя теоретический курс схем может быть полезен для технического понимания схем, от него мало пользы, если вы не построите в нем несколько схем! Во время электромонтажа постарайтесь сделать его как можно более простым. По возможности избегайте пересечения проводов или использования более длинных проводов, чем необходимо. Это поможет вам устранить неполадки в цепи, когда она кажется завершенной и не работает должным образом. При пайке убедитесь, что вы используете достаточно флюса, чтобы припой продолжал течь туда, куда вы хотите. Использование слишком малого количества флюса просто сделает процесс пайки более утомительным, чем он должен быть. Тем не менее, не используйте слишком много припоя. Когда дело доходит до пайки, добавление слишком большого количества припоя обычно не помогает улучшить паяное соединение. Скорее, слишком много припоя может сделать ваше соединение разумным, даже если оно было выполнено неправильно.

Деревообработка - это практическое занятие. Это определенно требует некоторой практики. Помогает справочная информация о свойствах древесины, например, предоставленная Эриком Мейером в Wood, особенно если вы собираетесь выполнять больше проектов по деревообработке в будущем. Однако этого не требуется. Наблюдение за тем, как мастер работает по дереву или самостоятельно занимается деревом, должно быть достаточным основанием для этого проекта. Также важно знать, как обходить деревообрабатывающий магазин. Понимание того, какие инструменты выполняют определенные функции, поможет вам выполнить проект быстрее и безопаснее, чем это можно было бы сделать в противном случае.

Полезные сайты

• www.github.com; этот сайт помогает манипулировать кодом
• www.adafruit.com; на этом сайте рассказывается, как подключить экран TFT
• www.fritzing.com; этот сайт поможет вам рисовать и концептуализировать схемы

Безопасность

Прежде чем продолжить, нужно поговорить о безопасности. Безопасность должна оставаться в первую очередь при выполнении инструкций или почти всего остального в жизни, потому что, если кто-то пострадает, это никому не весело.

Несмотря на то, что это руководство включает в себя биосенсоры, ни детали, ни собранное устройство не являются медицинским устройством. Их нельзя использовать в медицинских целях или обращаться с ними как таковые.

Эта инструкция предполагает использование электричества, паяльника и электроинструментов. При халатности или непонимании эти вещи могут стать опасными.

Электричество требуется для питания Arduino, дисплея Adafruit и светодиодов. Питается от батареи 9 В. Вообще говоря, при взаимодействии с электричеством сложно быть слишком безопасным.

Тем не менее, следующие полезные советы по электробезопасности:

• Держите руки сухими и убедитесь, что кожа на них цела.
• Если через вас должно пройти течение, постарайтесь сохранить точки входа и выхода на одной конечности.
• Обеспечьте средства заземления, автоматические выключатели и прерыватели неисправностей для всех цепей. Это помогает предотвратить перегрузку цепей или утечку тока, если что-то пойдет не так с устройством или цепью электрического тока.
• Не используйте электрические устройства во время грозы или в других случаях, когда скачки напряжения имеют более высокую частоту, чем обычно.
• Не погружайте электрические устройства в воду и не пытайтесь использовать их в водной среде.
• Изменяйте схемы только при отключенном питании.

Паяльник - это электрическое устройство. Здесь действуют все меры безопасности для электрических устройств. Однако кончик утюга также сильно нагревается. Во избежание ожогов избегайте контакта с кончиком утюга. Держите утюг и припой так, чтобы, если один из предметов выскользнул из вашей руки, ваши руки не касались наконечника утюга.

Электроинструменты также требуют электричества. При этом соблюдайте приведенные выше меры предосторожности по электробезопасности. Кроме того, знайте, что у электроинструментов много движущихся частей. Поэтому держите свое тело и все, что вам небезразлично, подальше от этих частей, когда инструменты используются. Помните, что инструмент не знает, что он режет или обрабатывает. Как оператор, вы несете ответственность за безопасную работу электроинструмента. Во время работы электроинструмента не снимайте защитные ограждения и щитки.

Советы и подсказки

Следующая информация может быть полезна в этом руководстве. Не все подсказки или подсказки применимы к каждому шагу, но здравый смысл должен быть руководством к тому, какие подсказки и подсказки применимы в каждом конкретном случае.

• При разводке цвет провода значения не имеет. Однако может быть полезно установить цветовую схему и согласовываться с ней на протяжении всего проекта. Например, может оказаться полезным использование красного провода для положительного подаваемого напряжения в цепи.
• Биоэлектроды необходимо класть на гладко выбритую часть тела. Волосы приводят к избыточному шуму и артефактам движения в собранных сигналах.
• Провода, прикрепленные к биоэлектродам, не должны двигаться больше, чем необходимо, чтобы избежать артефактов движения. Для закрепления этих проводов хорошо подойдет компрессионный носок или лента.
• Припаивайте соответствующим образом. Убедитесь, что каждого паяного соединения достаточно, и проверьте эти соединения, если цепь кажется исправной, но не работает должным образом.
• При строгании строгайте куски материала длиной не менее шести дюймов. Строгание деталей меньшей длины может привести к появлению бекасов или чрезмерной отдаче обрабатываемых деталей.
• Точно так же не стойте прямо перед рубанком. Лучше встаньте рядом с ним, пока заготовки загружаются в строгальный станок и принимаются от него.
• При использовании пил убедитесь, что заготовки остаются напротив соответствующих ограждений или ограждений. Это помогает обеспечить безопасную и точную резку.
• При креплении винтами или гвоздями предусмотреть направляющие отверстия. Пилотная коронка должна быть меньшего диаметра, чем предполагаемый крепеж, но не менее половины диаметра крепежа. Это помогает избежать раскалывания и раскалывания скрепляемой древесины за счет снятия чрезмерного напряжения из-за наличия застежки.
• При сверлении пилотных отверстий для гвоздей старайтесь, чтобы пилотное отверстие было на одну восьмую дюйма более мелким, чем предполагаемая длина гвоздя. Это помогает ногтю во что-то вонзиться и обеспечивает достаточное трение, чтобы помочь удерживать ноготь на месте, когда он вонзится.
• Забивая молотком, вбивайте прямо в головку гвоздя центром головки молотка. Делайте умеренные колебания, а не только консервативные, так как консервативные колебания обычно не дают достаточно энергии для забивания гвоздя, а, скорее, дают достаточно энергии, чтобы заставить ноготь закручиваться и изгибаться нежелательным образом.
• Используйте коготь молотка, чтобы удалить гвозди, которые не забиваются должным образом.
• . Следите за тем, чтобы руки не попали на линию реза пильных полотен. Если что-то пойдет не так, вы не хотите, чтобы вам порезали руку.
• Чтобы сэкономить время, дважды отмерьте и один раз отрежьте. В противном случае вам придется изготавливать некоторые изделия более одного раза.
• Используйте острые лезвия для строгального станка и пилы. На пилах полотна с большим числом зубьев хороши для обеспечения гладкого пропила почти с качеством чистовой обработки. При выполнении этого проекта мы использовали лезвие для прецизионной резки с 96 зубьями и 12 дюймов на угловой пиле Dewalt с двойным скосом, а на ленточной пиле - лезвие с минимум 6 зубцами на погонный дюйм.
• Поддерживайте двигатель в диапазоне скоростей, рекомендуемых для настольной пилы. Убедитесь, что стол отрегулирован на подходящую высоту и не выставляет лезвие больше, чем необходимо для выполнения каждого разреза.

Шаг 1. Приступим

Сначала создайте компонент схемы. Начните с подключения питания и заземления к плате Perma-protoboard.

Шаг 2: Добавление биосенсоров

Подключите биосенсоры к плате perma-protoboard и отметьте, какой датчик какой. В качестве акселерометра мы использовали сигнал слева на схеме.

Шаг 3: Включите светодиоды

Далее добавляем светодиоды. Имейте в виду, что направление светодиода имеет значение.

Шаг 4: Добавление дисплея

Добавьте цифровой дисплей. Для помощи используйте схему подключения, приведенную на этом веб-сайте:

Шаг 5: время кодирования

Поскольку схема завершена, загрузите в нее код. Прилагаемый код - это код, который мы использовали при завершении этого проекта. На картинке показан пример того, как должен выглядеть код при правильном открытии. Здесь можно полностью начать устранение неполадок. Если все работает нормально, сначала считываются сигналы с акселерометра. Если сигнал ниже порогового значения, загорается красный светодиод, зеленый светодиод не горит, а на дисплее отображается «Вставай!». Между тем, если сигнал акселерометра превышает пороговое значение, красный светодиод гаснет, зеленый светодиод включается, а на экране отображается «Давай!». Кроме того, затем считывается сигнал ЭМГ. Если сигнал ЭМГ превышает установленный порог, на цифровом дисплее отображается «Отличная работа!» Однако, если сигнал ЭМГ ниже порогового значения, на экране отображается «Начать!». Это повторяется с течением времени, и состояние светодиодов и экрана изменяется по мере того, как того требуют входные данные от акселерометра и ЭМГ. Пороговые значения, установленные для акселерометра и ЭМГ, должны устанавливаться на основе калибровки с конкретным объектом под рукой во время состояний покоя. и упражнения.

Чтобы получить доступ к этому коду в GitHub, нажмите ЗДЕСЬ!

Шаг 6: строгание

Начните делать коробки, чтобы содержать схему и батарею.

Обратите внимание, что на всех рисунках, показанных ниже, размеры указаны в дюймах, если не указано иное.

Начните с строгания древесины, необходимой для проекта, до нужной толщины с помощью строгального станка. Приблизительно три с половиной ножки доски следует строгать до толщины 1/2 дюйма. Половину ножки доски следует строгать до толщины 3/8 дюйма. Другая половина ножки доски должна быть строгана до толщины 1/4 дюйма. Последняя половина ножки доски должна быть такой, чтобы можно было сделать U-образный канал, образующий корпус аккумуляторного отсека, как описано на более позднем этапе.

Шаг 7: нижняя часть основной коробки

Сделайте нижнюю часть первичной коробки до указанных размеров и прикрепите к ней печатную плату и Arduino. Нажмите на изображение, чтобы увидеть эти размеры.

Шаг 8: Концы первичной коробки

Сделайте концы первичной коробки указанными размерами и прикрепите их к нижней части первичной коробки.

Шаг 9: Стороны первичной коробки - сторона датчика

Затем сделайте сенсорную сторону первичной коробки указанными размерами и прикрепите ее к остальной части коробки с помощью гвоздей.

Шаг 10: Стороны основного блока - сторона экрана

Сделайте экранную сторону основного блока заданными размерами и прикрепите его к остальной части блока.

Шаг 11: проверьте, что у вас есть

На этом этапе проверьте, чтобы общая форма основного блока была такой, как показано здесь, даже если некоторые из размеров должны отличаться из-за вашего выбора оборудования или размещения оборудования.

Шаг 12: верх первичной коробки

Сделайте верх основной коробки, как показано. Щелкните показанное изображение, чтобы развернуть его до полного размера и увидеть соответствующие размеры.

Шаг 13: все зависит от этого

Прикрепите верхнюю часть первичного блока к остальной части первичного блока с помощью петли на конце со светодиодами. Перед тем, как прикрепить одну из маленьких петель, убедитесь, что верх коробки совпадает с остальной частью коробки.

Шаг 14: защелкните

Установите небольшую защелку на переднем конце коробки, на конце, противоположном петле. Это предотвращает открывание основной коробки, кроме случаев, когда это необходимо.

Шаг 15: пристегнитесь

Чтобы сделать это устройство портативным, согните тонкий кусок листовой стали по одному из его размеров, чтобы между ним и дном первичной коробки мог пройти ремень. После сгибания прикрепите его к основанию первичной коробки шурупами.

Шаг 16: Основание аккумуляторного отсека

Пришло время сделать аккумуляторный ящик. Сделайте основание этого ящика с указанными размерами.

Шаг 17: Концы батарейного отсека

При изготовлении концов батарейного отсека мы использовали материал 3/8 . Используйте указанные размеры, чтобы сделать концы и прикрепить их к основанию батарейного отсека.

Шаг 18: верх аккумуляторного отсека

Мы сделали верх аккумуляторного отсека, отрезав кусок материала толщиной 1/4 дюйма с помощью торцовочной пилы и до нужной ширины с помощью ленточной пилы. Чтобы увидеть размеры, нажмите на изображение, чтобы увеличить его.

Шаг 19: закройте крышку батарейного отсека

Используя ту же процедуру, что и при закрытии крышки первичного блока, прикрепите крышку батарейного отсека к корпусу батарейного отсека.

Шаг 20: проверьте аккумуляторный ящик

На этом этапе посмотрите на батарейный отсек, чтобы убедиться, что он похож на изображение, показанное здесь. Если нет, сейчас самое время вернуться к некоторым из предыдущих шагов!

Шаг 21: прикрепите батарейный отсек к основному отсеку

Поместите батарейный отсек на верхнюю часть основного отсека. Используйте шурупы для дерева или гвозди для окончательной фиксации батарейного отсека к основному отсеку.

Шаг 22: Дальнейшие идеи

Если вы выполнили эти шаги, вы сделали это! После внедрения аппаратного и программного обеспечения мы смогли использовать устройство. В нынешнем виде устройство имеет ограниченное применение, но по-прежнему представляет собой интересное сочетание различных аспектов дизайна. Выходы делают все, что мы планировали, после получения сигналов от входов биосенсоров. В целом устройство весит несколько килограммов.

В будущих версиях было бы интересно сделать устройство меньше по весу и занимать меньше места. Если бы это было возможно, устройство стало бы более полезным, и его можно было бы легче носить во время упражнений. Чтобы сделать это возможным, мы рекомендуем поэкспериментировать с использованием Arduino micro и трехмерной печати коробок. Чтобы сэкономить место, было бы неплохо поэкспериментировать с использованием перезаряжаемой батареи, которая занимает меньше места, чем простая батарея на 9 В. Соответственно, размер батарейного отсека можно уменьшить.