Atașament șosete de detectare a presiunii: 18 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Când vine vorba de alegerea ortezelor personalizate, nu există multe opțiuni de testare fiabile care să vă ajute să decideți ce tip de inserție este cel mai potrivit pentru nevoile picioarelor. Iar opțiunile care există aproape întotdeauna testează în mod specific dezechilibrele forțelor din picioare în timp ce stați pe loc. În realitate, aveți nevoie de tălpi interioare pentru a vă oferi confort și stabilitate și în condițiile de mers pe jos, nu doar când stați. Curioși de modul în care am putea începe să lucrăm pentru rezolvarea acestei probleme, am decis să proiectăm un accesoriu de șosete senzor de presiune simplu, accesibil, care, sperăm, odată îmbunătățit în viitor, ar putea fi folosit pentru a ajuta la diagnosticarea oricăror dezechilibre la nivelul picioarelor unui pacient în timpul mersului. Acest diagnostic ar putea fi apoi potențial utilizat, împreună cu documentația medicală existentă, pentru a crea branțuri personalizate pentru pacient (sau pentru a recomanda cele existente).

Designul nostru actual (cel pe care îl puteți face în acest instructable) are trei senzori care se atașează la partea inferioară a oricărui șoset și duc la aprinderea neopixelilor (lumini mici) atunci când sunt apăsate. Toate componentele electronice sunt găzduite într-o bandă pentru gleznă și permit transmiterea datelor de presiune către computerul dvs. prin Bluetooth și apoi reprezentate în timp real. Sperăm să actualizăm acest design în viitor, dar pentru moment iată cum să construim prototipul nostru actual!

(Vedeți videoclipul de mai sus pentru a vedea ce va face când ați terminat.)

Pregătirea

Pentru a realiza acest dispozitiv cu succes, trebuie să știți câteva lucruri. Codul utilizat pentru proiect a fost inclus, dar o cunoaștere de bază a logicii implicate ar putea fi benefică dacă întâmpinați probleme. Dacă aveți o problemă, există și forumuri disponibile pe internet unde puteți posta problema dvs. sau puteți căuta una similară cu problema dvs. care a fost deja abordată. Cunoașterea de bază a cablajului electric, deși nu prea complicat, poate face ca proiectul să meargă împreună mai repede. În cele din urmă, va trebui să lipiți niște elemente de fixare pe Flora. Pensulați elementele de bază înainte de a începe!

Siguranță

Înainte de a începe cu proiectul, există câteva probleme de siguranță care trebuie soluționate. Produsul finit în sine nu vă va face rău, dar siguranța electrică nu este întotdeauna cunoscută. Pentru a evita scurtcircuitarea oricărui echipament, asigurați-vă că pământul este conectat la dispozitiv înainte de a adăuga energie. De asemenea, asigurați-vă că niciun fir conductiv nu traversează alt fir conductiv. Acest lucru ar putea scurtcircuita circuitul și ar putea declanșa un incendiu. De asemenea, trebuie să aveți grijă la lipirea elementelor de fixare pe Flora. Instrumentele de lipit sunt incredibil de fierbinți și vor provoca arsuri extrem de dureroase dacă atingeți accidental vârful. Asigurați-vă că știți ce faceți, astfel încât să nu vă ardeți sau să vă deteriorați circuitele.

Sugestii și sfaturi

• Verificați pentru a vă asigura că circuitul funcționează înainte de a coase sau construi!
• Dacă nu puteți obține date de la un senzor de presiune, verificați dacă pinul asociat de pe Flora este funcțional (unul dintre pinii noștri a fost rupt și a trebuit să obținem o nouă Flora).
• Planificați modul în care veți monta toate componentele de pe banda gleznei, pentru a evita traversarea firelor conductoare în orice punct.
• Lăsați-vă spațiu suplimentar atunci când intenționați să coaseți firul conductor pe bandă. A avea firele prea apropiate unele de altele prezintă riscul ca acestea să se atingă accidental.
• Pentru a economisi timp, planificați amplasarea firului înainte de a-l coase împreună. Dacă încercați să-l coaseți fără să aveți o idee clară despre unde va merge totul, veți fi frustrat și veți ajunge oricum să refaceți mult din el.
• Dacă întâmpinați probleme la conectarea la modulul Bluetooth, deconectați modulul, uitați dispozitivul din setările Bluetooth de pe computer, apoi reconectați-vă la acesta.
• Pentru a economisi timp, urmăriți câteva tutoriale video pe YouTube despre cusutul de articole electronice purtabile pe haine

Pasul 1: Strângeți materiale și instrumente

Pentru a crea atașamentul de șosete de detectare a presiunii, există câteva lucruri de care veți avea nevoie dacă doriți să funcționeze. Unele dintre lucrurile de pe lista de mai jos sunt necesare, iar unele dintre ele sunt dorite pentru ușurință.

1. A Flora (se găsește aici la 15 USD)
2. Modul Bluetooth. Am folosit cel Arduino (HC06 BT), dar puteți utiliza și un modul purtabil Flora BLE.
3. Un material conductiv sensibil la presiune, cum ar fi Velostat (disponibil aici de la Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, cel puțin trei. (Un pachet de 4 este disponibil de la Adafruit pentru aproximativ 8 USD aici.)
5. Fir conductiv
6. Sârme jumper (care arată ca acestea cu cel puțin o parte feminină). Veți avea nevoie de 4.
7. Cleme de aligator atașate la fire (opțional, dar extrem de util)
8. Un ac de cusut
9. O baterie mică, de 3,7 V ar trebui să fie suficientă (disponibilă aici de la Adafruit pentru aproximativ 8 USD). Asigurați-vă că bateria are conectorul adecvat pentru Flora.
10. Tampon cu velcro, cel puțin 2 "x 4", plus puncte cu velcro.
11. Cusute mici (5 mm) pe elementele de fixare. Veți avea nevoie de cel puțin 18.
12. Lipit și un fier de lipit
13. Un tricou vechi
14. Țesătură de interfață fuzibilă, poate fi achiziționată de la majoritatea magazinelor de artizanat sau de cusut. Citiți câteva sfaturi și trucuri aici.
15. Un tricou vechi
16. Foarfece, bandă și răbdare.

Pasul 2: Creați senzorii de presiune

1. Decupați 3 bucăți din țesătura conductivă. Unul ar trebui să fie suficient de mic pentru a se încadra sub călcâiul unei persoane obișnuite, iar celelalte două ar trebui să aibă pătrate de aproximativ 1 inch x 1 inch (dar forma nu contează atât de mult).
2. Tăiați șase bucăți de fir conductiv de 18 inci.
3. Bandați o bucată de fir pe fiecare parte a tuturor celor trei bucăți de țesătură pre-tăiate. Firul trebuie fixat în formă de „J”, așa cum se arată în imaginea de mai sus, și trebuie să treacă de pe țesături pe laturile opuse, așa cum se arată (păstrând aproximativ o jumătate de centimetru de spațiu între cozile firelor).

Pasul 3: Conectați senzorii de presiune la Flora

1. Folosind cleme de aligator, pentru fiecare senzor de presiune atașați o coadă de fir conductor la un știft de masă de pe Flora și celălalt la unul dintre știfturile 6, 9 sau 10 (conexiunile prezentate în imaginea de mai sus din stânga). Codul pe care îl veți folosi desemnează senzorul de pe pinul 9 ca cel care va fi situat pe călcâie, senzorul de pe pinul 6 ca cel care va fi situat pe bila piciorului și senzorul de pe pinul 10 ca cel care va fi să fie situat sub porțiunea exterioară a piciorului (sub locul în care se află articulația celui mai mic deget de la picior). Dacă ați configurat senzorii în mod special pentru a fi utilizați într-una dintre aceste locații, asigurați-vă că este atașat la pinul corect.
2. Amplasați senzorii astfel încât să fie plătiți pe masă și niciunul dintre fire să nu fie încrucișat sau să se atingă.

(Notă: dacă trebuie să montați mai multe cleme de aligator pe un pin al Florei, lipiți capătul unui fir mic între conexiunea existentă și apoi atașați clipul la capătul proeminent așa cum se arată mai sus în imaginea din dreapta.)

Pasul 4: Conectați NeoPixels la Flora

1. Conectați fiecare NeoPixel la GND. Toate pot fi conectate la aceeași masă.
2. Conectați NeoPixels în serie, cu primul conectat la pinul 12 de pe Flora.
3. Fii atent la ce direcție indică săgețile. Săgeata îndreptată spre centru este semnalul de intrare, iar săgeata îndreptată spre centru este semnalul de ieșire.
4. Conectați fiecare NeoPixel la VBATT.

Schema de cablare este prezentată în imaginea de mai sus ca referință.

Pasul 5: conectați Bluetooth la Flora

1. Conectați pinul GND de pe modulul Bluetooth la un pin GND de pe Flora.
2. Conectați pinul VCC de pe modulul Bluetooth la un pin de 3,3V de pe Flora.
3. Conectați TXD de pe modulul Bluetooth la RX # 0 de pe Flora.
4. Conectați RXD de pe modulul Bluetooth la TX # 1 de pe Flora.

Dacă modulul Bluetooth este conectat incorect, acesta poate duce la prăjirea circuitului sau la o comunicare greșită între modul și computer.

Pasul 6: Construiți circuitul

Folosind schema de circuite de mai sus, asamblați toate componentele (NU încercați încă să folosiți filet conductor. Deocamdată, utilizați doar cleme de aligator și fire izolate sau alte fire temporare la alegere)

Pasul 7: Descărcați codul și conectați Flora la computer

1. Descărcați codul folosind linkul de mai jos și deschideți-l în Arduino IDE.
2. Dacă nu aveți instalată Biblioteca Adafruit NeoPixel, descărcați-o de pe GitHub. Instalați această bibliotecă și asigurați-vă că o includeți în folderul Arduino Libraries.
3. Dacă nu aveți instalată Biblioteca de filtre Arduino, descărcați-o aici de pe GitHub. Instalați-l și asigurați-vă că îl includeți în folderul Arduino Libraries.
4. Conectați Flora la computer cu un cablu micro USB la USB (în imaginea de mai sus).
5. Faceți clic pe „Tools”> „Board”> „Adafruit Playground” pentru a spune software-ului ce hardware utilizați.
6. Faceți clic pe „Instrumente”> „Port” și apoi în meniul derulant selectați portul COM la care este conectat Flora pe computer.

Iată codul de care aveți nevoie!

NOTĂ: Este posibil să trebuiască să ajustați pragurile din cod pentru a determina când să porniți / dezactivați un NeoPixel. Reglați fiecare pentru fiecare senzor.

Pasul 8: Încărcați codul în Flora

1. Faceți clic pe săgeata „Încărcați” din colțul din stânga sus al IDE (încercuită în imaginea de mai sus).
2. Deoarece codul a fost încărcat, acum puteți deconecta Flora de la computer. Comunicarea dintre Flora și computerul dvs. de aici înainte se va face prin conexiune Bluetooth.

Pasul 9: Conectați modulul Bluetooth la computer

1. Lumina de pe modulul Bluetooth ar trebui să clipească în acest moment.
2. Deschideți preferințele Bluetooth pe computer.
3. Conectați-vă la modul făcând clic pe opțiunea „HC-06”.
4. Odată conectat, lumina de pe HC-06 ar trebui să înceteze să clipească și să rămână constantă, așa cum se vede în imaginea de mai sus.

Pasul 10: testați funcționalitatea

1. În acest moment, modulul Bluetooth ar trebui să transmită date de la senzorii de presiune pe care i-ați creat către computer.
2. Codul descărcat ia aceste date și le trasează ca trei linii separate (una pentru fiecare senzor).
3. În IDE, faceți clic pe „Instrumente”> „Serial Plotter”.
4. Ar trebui să vedeți cele trei linii menționate, toate probabil la valori de pornire diferite.
5. Apăsați pe fiecare senzor de presiune unul câte unul pentru a vă asigura că vedeți un răspuns în linia sa reprezentată (presiunea ar trebui să conducă la o scădere a curbei).
6. Dacă nu vedeți nicio diagramă, verificați pentru a vă asigura că rata de transmisie pe parcela este setată la 9600.
7. Nu treceți la pasul următor până nu vă asigurați că datele sunt colectate și parcele răspund la presiunea asupra senzorilor de presiune

Pasul 11: Acoperiți senzorii

1. Decupați bucăți de țesătură subțire, neconductivă (am folosit un tricou vechi) în aceleași forme ca și senzorii de presiune (doar puțin mai mari). Decupați 2 bucăți de țesătură pentru fiecare senzor.
2. Introduceți fiecare senzor între cele două bucăți de țesătură desemnate, apoi coaseți în jurul fiecărui senzor (asigurându-vă că nu îl înțepați).
3. Odată ce cusutul este finalizat, decupați 3 bucăți de Velcro (partea aspră) de aceeași formă și dimensiune ca și senzorii dvs.
4. Lipiți Velcro de senzorii corespunzători nou acoperiți (doar pe o parte a fiecăruia).
5. Dacă Velcro nu se lipeste bine de materialul dvs., îl puteți coase și pe el. Din nou, totuși, aveți grijă să nu înțepați senzorii. Velcro va servi ca metodă pentru atașarea senzorilor la o șosetă.

Pasul 12: Planificați-vă filetarea

Acum că ați asamblat o schiță brută a prototipului și ați verificat că funcționează într-adevăr, puteți încerca să-l coaseți pentru un produs final. Amintiți-vă, nu traversați firul conductor și planificați-vă cusăturile înainte de a coase. Există posibilități nesfârșite de unde să plasați Flora, Bluetooth și NeoPixels. Imaginea de mai sus este o posibilitate pe care am găsit-o funcționată. Cei trei NeoPixeli sunt conectați în serie și fiecare este conectat la curent și la masă. În plus, nu există fire încrucișate! făcând din aceasta un aspect excelent.

Pasul 13: Asamblarea unui prototip: Cusutul Partea 1

Senzorii sunt acoperiți, codul funcționează și v-ați planificat filetarea. Acum este timpul să asamblați un produs final. Am cusut totul pe o bandă pentru gleznă (făcută dintr-un tricou vechi) care poate fi înfășurată și fixată cu velcro. Puteți încerca aceeași idee, dar vă încurajăm să vă jucați și să găsiți o configurație care să vă funcționeze! Urmați pașii de mai jos și asigurați-vă că vă urmăriți conexiunile!

1. Calcați interfața pe o bandă a tricoului, având grijă cu privire la care parte este cu fața în jos. Banda trebuie să fie suficient de lungă pentru a se înfășura în jurul unei glezne și suficient de largă pentru a coase Flora, Bluetooth și NeoPixels.
2. Decideți unde doriți să plasați Flora, modulul Bluetooth și NeoPixels.
3. Coaseți partea feminină a butoanelor pe tricou unde doriți să plasați Flora. Niciunul dintre clipuri nu trebuie să se atingă.
4. Asigurați-vă că verificați locațiile fiecărei clape în timp ce coaseți pentru a vă asigura că acestea se vor alinia cu pinul corect de pe Flora. (Văzut mai sus în imagine.)

Nu uitați să continuați să vă referiți la planul de filetare pe parcursul acestor etape, astfel încât să nu traversați firele sau să uitați să conectați ceva.

Pasul 14: Asamblarea unui prototip: Cusutul partea 2

Acum că aveți cadrul în jos, să trecem la componentele de cusut:

1. Lipiți NeoPixels acolo unde doriți să fie. Acest lucru nu este strict necesar, dar este util pentru menținerea lor în loc în timp ce le coaseți.
2. Coaseți NeoPixels pe tricou.
3. Coaseți Bluetooth-ul pe tricou. Am făcut un buzunar mic, așa cum se vede în imaginea de mai sus, dar exercitați-vă mintea creativă pentru a decide cea mai bună modalitate de a o ține apăsată.
4. Folosind fir conductiv, coaseți conexiunile între clapetele pentru Flora, Bluetooth și NeoPixels.
5. Nu traversa firele! Dacă traversarea firelor este inevitabilă, puneți un fel de izolație între fire, ca o parte a tricoului.

Pasul 15: Asamblarea unui prototip: Cusutul Partea 3

Odată ce NeoPixels sunt cusute, treceți la conectarea senzorilor de presiune la circuit:

1. Coaseți o linie de șase snaps la aproximativ un centimetru sub NeoPixels.
2. Filetați firele conductoare între Flora și noua linie de snaps. Acestea vor acționa ca puncte de conectare pentru senzorii de presiune. (Ar trebui să existe trei conectate la GND și trei conectate la pinii de semnal analogici 6, 9 și 10.)
3. Am adus firele de la fiecare senzor de presiune pe partea din spate a gleznei și le-am infiletat printr-o parte a tricoului pentru a le împiedica să se atingă.
4. Asigurați partea masculină a celor șase butoane pe capătul firului conductor de la senzorii de presiune.
5. Aceste clipuri ar trebui să se fixeze pe linia pe care tocmai ați cusut-o.

Consultați înapoi planul de filetare în timpul acestor pași pentru a vă asigura că nu traversați firele și că conectați clipurile potrivite.

Pasul 16: Asamblarea unui prototip: lipire

Acum trecem la lipire. Nu uitați să vă revizuiți siguranța, deoarece fierul de lipit poate fi foarte dureros dacă este atins.

1. Lipiți partea masculină a clemelor pe Flora. (Văzut în imaginea de mai sus din stânga.)
2. După ce fiecare prindere este lipită, verificați dublu poziția acesteia cu prinderile cusute. Este mai rapid să reglați un snap cu lipire decât să coaseți din nou toate snap-urile, deoarece acestea nu sunt aliniate corect.
3. Odată ce butoanele sunt lipite cu Flora, puteți atașa ansamblul brut al pieselor pentru a vedea cum se potrivește, văzut în imaginea din dreapta.

Pasul 17: Asamblarea unui prototip: Finalizarea

1. Am acoperit partea din spate a benzii (unde sunt expuse toate filetările și nodurile) cu o altă porțiune de tricou. Ar fi păcat dacă un fir s-ar fi înfipt și rupt!
2. Creați un mic buzunar pentru baterie, dacă doriți.
3. Am creat o clapetă pentru a acoperi toate componentele, dar depinde în totalitate de dvs.!
4. Adăugați puncte de velcro pe banda de tricou. Acest lucru va servi ca o dimensiune reglabilă de fixare pentru a ține banda în jurul gleznei.
5. Unul pe care l-ați terminat, încercați-l pentru dimensiune și vedeți dacă funcționează!

Pasul 18: Idei suplimentare

În viitorul apropiat, sperăm să adăugăm prelucrări suplimentare pentru a obține un semnal mai clar și feedback pentru a informa utilizatorii despre dezechilibrele dintre citirile senzorului de presiune. Aceste dezechilibre ar putea fi folosite, sperăm, pentru a oferi sugestii de branț pentru utilizator (din nou, dacă o grilă de senzori mai precisă și mai completă ar face acest lucru mai ușor).

În viitorul viitor, acest proiect ar putea fi extins pentru a include o gamă mai precisă de senzori de presiune. Dacă, să zicem, s-ar folosi un fel de rețea de detectare a presiunii, s-ar putea crea o colecție de date mult mai detaliată. Aceste date ar putea fi apoi utilizate pentru a crea o imagine redată în timp real a unui picior cu zone de presiune mai mare și mai mică, desemnate printr-o gamă de culori. Acest lucru ar face ca atașamentul senzorului să fie mult mai util într-un cadru clinic, deoarece un medic ar putea recunoaște vizual anomalii în distribuția forței pe piciorul cuiva în timp ce merge. El sau ea ar putea apoi să analizeze datele numerice și, pe baza constatărilor, să recomande tratamentul pentru afecțiune (adică ce tip de branț să cumpere pentru a îmbunătăți confortul). O astfel de funcționalitate este departe de acest proiect, dar credem că acest Instructable are cu siguranță un mare potențial!

Vă mulțumesc foarte mult pentru că ați avut timp să citiți tutorialul nostru și (poate!) Să-l încercați. Spuneți-ne dacă aveți sugestii sau feedback în secțiunea de comentarii de mai jos.