Dispozitiv de motivare pentru fitness: 22 de pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Suntem studenți ingineri care caută să fie în formă fizică.

Știm cum este să ai prea multă muncă școlară pentru a ieși și a face mișcare. Pentru a scoate două păsări cu o singură piatră, am decis să folosim un proiect final într-una din clasele noastre de inginerie pentru a lua citiri de bază ale biosenzorilor în timpul exercițiului. Mai precis, acest proiect permite utilizatorului să ia citiri de pe un accelerometru (ACC) și electromiogramă (EMG) în timp ce transmite informații de ieșire către două LED-uri și un mic afișaj digital.

Dacă vă place circuitele, Arduino, prelucrarea lemnului, codificarea, ingineria biomedicală sau lipirea, acest proiect poate fi pentru dvs.!

Vezi ce faci

Înainte de a începe acest proiect, vă rugăm să luați un minut pentru a vedea ce faceți în videoclipul de mai sus.

În esență, acest proiect vă permite să combinați mai multe fațete ale a ceea ce știți. Dacă se întâmplă să fii nou în ingineria biomedicală (BME) sau în biosenzori, nicio problemă. Există doi senzori primari utilizați în acest proiect. Acești senzori sunt un accelerometru și o electromiogramă (EMG). După cum sugerează și numele, un accelerometru este pur și simplu un senzor care măsoară accelerația. Mai puțin intuitiv, o electromiogramă măsoară activitatea electrică în mușchiul de care sunt atașați electrozii săi corespunzători. În acest proiect, s-au folosit trei bioelectrozi cu gel de suprafață de la un cablu electric care a măsurat semnalele provenite de la vițelul subiectului atașat.

Materiale și instrumente

Materiale

Pentru a construi acest proiect, veți avea nevoie de următoarele:

• o placa Arduino Uno (care poate fi achizitionata de la
• o sursă de alimentare cu baterie de 9V (care poate fi achiziționată de la
• un kit conectat Bitalino (care poate fi achiziționat de pe www.bitalino.com)
• un ecran Adafruit de 1,8 "TFT și un ecran de protecție în plus față de o perma-protoboard pe jumătate (care poate fi achiziționată de pe www.adafruit.com)
• fire de jumper asortate, LED-uri, rezistențe de 220 Ohm, lipire și flux (pot fi achiziționate de pe www.radioshack.com)
• Șuruburi de lemn de 1/2 ", cuie de finisare de 5/8", o bucată de 4 "x4" din tablă de oțel de calibru 28, două balamale mici și un mecanism simplu de blocare (pot fi achiziționate de pe www.lowes.com)

• cinci picioare de lemn

  Notă: lemnul de esență tare poate fi achiziționat de pe www.lowes.com, dar vă recomandăm să găsiți un fierăstrău local și să folosiți lemn de la acea persoană. Dimensiunile lemnului utilizate în acest proiect nu sunt uimitor de obișnuite, astfel încât șansele de a găsi lemnul tăiat la dimensiunile necesare ale grosimii sunt destul de mici

  Instrumente

• un fier de lipit (care poate fi achiziționat de pe www.radioshack.com)

• multe instrumente pentru prelucrarea lemnului, care sunt incluse în fotografiile de mai sus și listate aici

  • un ferăstrău unghiular (care poate fi achiziționat de pe www.lowes.com)
  • un ferăstrău de masă Shopsmith sau echivalent (care poate fi achiziționat de pe www.shopsmith.com)
  • o rindea cu grosime (care poate fi achiziționată de pe www.sears.com)
  • un ciocan, burghie, o bandă de măsurare și un creion (pot fi achiziționate de pe www.lowes.com)
  • un burghiu și o baterie fără fir (pot fi achiziționate de pe www.sears.com)
  • un ferăstrău cu bandă (poate fi achiziționat de pe www.grizzly.com)

Instrumente opționale

• un fier de lipit (poate fi achiziționat de pe www.radioshack.com)
• o rindelă de îmbinare (poate fi achiziționată de pe www.sears.com)

Pregătirea

Deși acest lucru nu este cel mai dificil de instruit, nu este nici cel mai simplu. Sunt necesare cunoștințe prealabile în codificare, circuite de cablare, lipire și prelucrarea lemnului. În plus, munca anterioară cu Arduino sau Adafruit va fi utilă.

Un scop simplu de programare sau o experiență practică în acest subiect ar trebui să fie suficient pentru scopul acestui instructiv.

Circuitele de lipire și cablare sunt cel mai bine învățate prin efectuarea acestor acțiuni. Deși un curs de circuite teoretice poate fi util în înțelegerea tehnică a circuitelor, este de puțin folos, cu excepția cazului în care ați construit câteva circuite în el! În timp ce conectați, încercați să faceți cablarea cât mai simplă posibil. Evitați traversarea firelor sau utilizarea firelor mai lungi decât este necesar, ori de câte ori este posibil. Acest lucru vă va ajuta să depanați circuitul atunci când pare să fie finalizat și nu funcționează corect. Când lipiți, asigurați-vă că utilizați suficient flux pentru a menține lipirea curgând acolo unde doriți. Folosirea unui flux prea mic va face pur și simplu procesul de lipire mai frustrant decât trebuie. Cu toate acestea, nu utilizați prea mult lipire. Când vine vorba de lipire, adăugarea prea multor materiale de lipit nu ajută în general la îmbunătățirea conexiunii lipite. Mai degrabă, prea multă lipire poate face ca conexiunea dvs. să pară rezonabilă, chiar dacă a fost făcută necorespunzător.

Prelucrarea lemnului este o meserie practică. Cu siguranță este nevoie de puțină practică. Fundalul în proprietățile materiale ale lemnului ajută, cum ar fi cel furnizat în lemn de Eric Meier, mai ales dacă veți face mai multe proiecte de prelucrare a lemnului în viitor. Cu toate acestea, acest lucru nu este necesar. După ce ați urmărit un meșter care lucra lemnul sau că ați lucrat singuri la prelucrarea lemnului, ar trebui să aveți un fundal amplu pentru acest proiect. Este esențial să-ți cunoști drumul în jurul unui magazin de lemn. Înțelegerea instrumentelor care îndeplinesc funcțiile date vă va ajuta să faceți proiectul mai rapid și mai sigur decât s-ar putea face altfel.

Site-uri utile

• www.github.com; acest site ajută la manipularea codului
• www.adafruit.com; acest site vă spune cum să conectați ecranul TFT
• www.fritzing.com; acest site vă ajută să desenați și să conceptualizați circuite

Siguranță

Înainte de a continua, trebuie să vorbim despre siguranță. Siguranța trebuie să rămână în primul rând în a face instructabile sau aproape orice altceva în viață, deoarece dacă cineva este rănit, nu este distractiv pentru nimeni.

Chiar dacă acest instructable încorporează biosenzori, nici piesele sau dispozitivul asamblat nu sunt un dispozitiv medical. Acestea nu trebuie utilizate în scopuri medicale sau manipulate ca atare.

Acest instructable implică utilizarea de electricitate, un fier de lipit și unelte electrice. Cu neglijență sau lipsă de înțelegere, aceste lucruri pot deveni periculoase.

Este necesară electricitate pentru a alimenta Arduino, afișajul Adafruit și LED-urile. Este furnizat de o baterie de 9V. În general vorbind, atunci când interacționați cu electricitatea, este greu să fiți prea în siguranță.

Cu toate acestea, urmează câteva sfaturi utile de siguranță electrică:

• Păstrați-vă mâinile uscate și asigurați-vă că pielea de pe ele este neîntreruptă.
• Dacă trebuie să treci un curent prin tine, încearcă să păstrezi punctele de intrare și ieșire pe aceeași extremitate.
• Furnizați mijloace de împământare, întreruptoare și întrerupătoare de eroare pentru toate circuitele. Acestea ajută la prevenirea supraîncărcării circuitelor sau a scurgerilor de curent, dacă ceva nu merge bine cu dispozitivul sau traseul electricului.
• Nu utilizați dispozitive electrice în timpul furtunilor sau în alte cazuri în care supratensiunile au o rată de incidență mai mare decât în mod normal.
• Nu scufundați dispozitivele electrice și nu încercați să le utilizați atunci când vă aflați într-un mediu apos.
• Modificați circuitele numai atunci când alimentarea este deconectată.

Un fier de lipit este un dispozitiv electric. Aici se aplică toate măsurile de siguranță pentru dispozitivele electrice. Cu toate acestea, vârful fierului devine, de asemenea, foarte fierbinte. Pentru a evita arderea, evitați contactul cu vârful fierului. Țineți fierul de călcat și lipit în așa fel încât, dacă unul dintre articole alunecă din mâner, mâinile dvs. nu vor contacta vârful fierului.

Uneltele electrice necesită, de asemenea, energie electrică. Aici, respectați măsurile de siguranță electrică prezentate mai sus. În plus, știți că uneltele electrice au multe părți mobile. Ca atare, țineți corpul și orice altceva la care vă interesează departe de aceste părți atunci când instrumentele sunt folosite. Amintiți-vă că instrumentul nu știe ce este tăierea sau prelucrarea. În calitate de operator, sunteți responsabil pentru operarea în siguranță a sculelor electrice. Păstrați dispozitivele de protecție și scuturile în poziție în timp ce folosiți sculele electrice.

Sugestii și sfaturi

Următoarele informații ar putea fi utile pe parcursul acestui instructable. Nu fiecare indiciu sau sfat se aplică fiecărui pas, dar bunul simț ar trebui să fie un ghid cu privire la indicii și sfaturi care se aplică în fiecare caz.

• La cablare, culoarea firului nu contează. Cu toate acestea, poate fi util să stabiliți o schemă de culori și să fiți în concordanță cu aceasta pe tot parcursul proiectului. De exemplu, folosirea firului roșu pentru o tensiune alimentată pozitivă în circuit poate fi utilă.
• Bioelectrozii trebuie așezați pe o parte a corpului rasă. Părul duce la exces de zgomot și artefact de mișcare în semnalele colectate.
• Sârmele atașate la bioelectrozi trebuie împiedicate să se miște mai mult decât este necesar pentru a evita artefactul mișcării. O șosetă de compresie sau o bandă funcționează bine la securizarea acestor fire.
• Lipiți corespunzător. Asigurați-vă că fiecare conexiune lipită este suficientă și verificați aceste conexiuni dacă circuitul pare complet, dar nu funcționează corect.
• Când planificați, planificați bucăți de material de cel puțin șase centimetri lungime. Rindeluirea pieselor mai mici de această lungime poate provoca snipe sau retragere excesivă a pieselor de prelucrat.
• În mod similar, nu stați direct în fața rindelei. Mai degrabă, stați lângă el, în timp ce piesele de prelucrare sunt introduse și primite de la rindea.
• Când folosiți ferăstrăul, asigurați-vă că piesele de lucru rămân împotriva apărătorilor sau gardurilor corespunzătoare. Acest lucru ajută la asigurarea tăierii sigure și precise.
• Asigurați găuri pilot la fixarea cu șuruburi sau cuie. Bitul pilot trebuie să aibă un diametru mai mic decât elementul de fixare prevăzut, dar nu mai puțin de jumătate din diametrul elementului de fixare. Acest lucru ajută la evitarea despicării și așchierii lemnului prin prindere prin ameliorarea stresului excesiv datorat prezenței elementului de fixare.
• Dacă găuriți găuri pilot pentru cuie, încercați să păstrați orificiul pilot cu o optime de inch mai puțin adânc decât lungimea prevăzută a cuiului. Acest lucru ajută la conferirea unghiei ceva în care să se scufunde și oferă o frecare amplă pentru a ajuta la menținerea unghiei în loc atunci când este scufundată.
• Când ciocăniți, conduceți direct pe capul cuiului cu centrul capului ciocanului. Luați leagăne moderate, spre deosebire de leagăne doar conservatoare, întrucât leagăne conservatoare nu furnizează în general suficientă energie pentru a conduce unghia, ci mai degrabă furnizează suficientă energie pentru a face ca unghia să se învârtă și să se îndoaie în moduri nedorite.
• Folosiți gheara ciocanului pentru a îndepărta cuiele care nu circulă conform intenției.
• . Păstrați-vă mâinile departe de linia de tăiere a lamelor de ferăstrău. Dacă ceva nu merge bine, nu vrei să-ți tai mâna.
• Pentru a economisi timp, măsurați de două ori și tăiați o dată. În caz contrar, va trebui să faceți mai multe piese de mai multe ori.
• Utilizați lame ascuțite pe rindelușul gros și pe ferăstraie. Pe ferăstrău, lamele cu un număr mai mare de dinți sunt bune pentru a oferi o tăiere netedă aproape de calitate. Pentru realizarea acestui proiect, am folosit o lamă tăiată cu precizie de 96 "dinți de 12" pe ferăstrăul cu unghi dublu Dewalt și o lamă cu cel puțin 6 dinți pe inch liniar pe ferăstrăul cu bandă.
• Păstrați motorul Shopsmith în intervalul de viteză recomandat pentru configurația ferăstrăului de masă. Asigurați-vă că masa este reglată la o înălțime adecvată, expunând nu mai mult din lamă decât este necesar pentru a face fiecare tăiere.

Pasul 1: Să începem

Construiți mai întâi componenta circuitului. Începeți prin cablarea puterii și împământarea la perma-protoboard.

Pasul 2: Adăugarea biosenzorilor

Conectați biosenzorii pe perma-protoboard și notați care senzor este care. Am folosit semnalul din stânga în diagramă ca accelerometru.

Pasul 3: Include LED-uri

Apoi, adăugați LED-urile. Rețineți că direcția LED-ului contează.

Pasul 4: Adăugarea ecranului

Adăugați afișajul digital. Utilizați cablajul oferit pe acest site web pentru a ajuta:

Pasul 5: Timp de codare

Deoarece circuitul este complet, încărcați codul în acesta. Codul atașat este codul pe care l-am folosit la finalizarea acestui proiect. Imaginea este un eșantion de cum ar trebui să arate codul atunci când este deschis corect. Aici poate începe depanarea completă. Dacă lucrurile funcționează corect, semnalele de pe accelerometru sunt citite mai întâi. Dacă semnalul este sub prag, LED-ul roșu se aprinde, LED-ul verde rămâne aprins și pe afișaj apare „Ridică-te!”. Între timp, dacă semnalul accelerometrului este peste prag, LED-ul roșu este oprit, LED-ul verde este aprins și pe ecran apare „Haide!”. În plus, este apoi citit un semnal EMG. Dacă semnalul EMG depășește pragul stabilit, afișajul digital afișează „Great job!” Cu toate acestea, dacă semnalul EMG este sub prag, pe ecran se afișează „Începeți!”. Acest lucru se repetă de-a lungul timpului, iar starea LED-urilor și a ecranului se schimbă pe măsură ce intrările din accelerometru și EMG solicită acest lucru. și exercițiu.

Pentru a accesa acest cod în GitHub, vă rugăm să faceți clic AICI!

Pasul 6: planificare

Începeți să creați cutii pentru a conține circuitul și bateria.

Rețineți că toate desenele prezentate în continuare au dimensiuni specificate în inci, cu excepția cazului în care este marcat altfel.

Începeți prin rindeluirea lemnului necesar proiectului până la grosimea corespunzătoare cu rindeluita de grosime. Aproximativ trei picioare de tablă și jumătate ar trebui să fie planificate la 1/2 "grosime. O jumătate de picior de tablă ar trebui să fie planificate la 3/8" grosime. O altă jumătate de picior de bord ar trebui să fie planată la 1/4 "grosime. Ultima jumătate de picior de bord ar trebui să fie astfel încât să se poată realiza un canal în u care formează corpul cutiei bateriei, așa cum este descris într-un pas ulterior.

Pasul 7: Partea inferioară a casetei principale

Faceți partea inferioară a cutiei primare la dimensiunile afișate și fixați placa de circuit și Arduino pe ea. Faceți clic pe imagine pentru a dezvălui aceste dimensiuni.

Pasul 8: Sfârșitul casetei principale

Faceți capetele casetei primare la dimensiunile afișate și fixați-le în partea de jos a casetei primare.

Pasul 9: laturile cutiei primare - partea senzorului

Continuați făcând partea senzorului cutiei primare la dimensiunile afișate și atașați-o la restul cutiei cu cuie de finisare.

Pasul 10: laturile cutiei primare - partea ecranului

Asigurați partea de ecran a casetei principale la dimensiunile specificate și atașați-o la restul casetei.

Pasul 11: Verificați ce aveți

În acest moment, verificați pentru a vă asigura că forma generală a casetei primare este similară celei prezentate aici, chiar dacă unele dintre dimensiuni trebuie să difere din cauza alegerii dvs. de hardware sau de amplasare hardware.

Pasul 12: Partea de sus a casetei principale

Faceți partea de sus a casetei principale așa cum se arată. Faceți clic pe imaginea afișată pentru ao extinde la dimensiunea completă și pentru a vedea dimensiunile asociate.

Pasul 13: totul depinde de asta

Fixați partea superioară a cutiei primare pe restul cutiei primare utilizând balama la capăt cu LED-urile. Asigurați-vă că partea superioară a cutiei este pătrată cu restul cutiei înainte de a atașa una dintre balamalele mici.

Pasul 14: Blochează-l

Instalați un zăvor mic pe capătul frontal al cutiei, la capătul opus balamalei. Acest lucru împiedică deschiderea cutiei primare, cu excepția cazului în care este necesar.

Pasul 15: Cataramă

Pentru a face acest dispozitiv portabil, îndoiți bucata subțire de tablă de oțel de-a lungul uneia dintre dimensiunile sale, astfel încât o centură să se potrivească între acesta și partea inferioară a cutiei primare. După îndoire, atașați-l la fundul cutiei primare cu șuruburi pentru lemn.

Pasul 16: baza cutiei bateriei

Acum este timpul să faceți cutia bateriei. Faceți baza acestei casete la dimensiunile afișate.

Pasul 17: Capetele cutiei bateriei

Pe măsură ce realizam capetele cutiei bateriei, am folosit material de 3/8 . Utilizați dimensiunile specificate pentru a realiza capetele și fixați-le pe baza cutiei bateriei.

Pasul 18: Partea de sus a cutiei bateriei

Am realizat partea superioară a cutiei bateriei tăind un material de 1/4 la lungime cu ferăstrăul mitră și la lățimea corespunzătoare folosind un ferăstrău cu bandă. Pentru a vedea dimensiunile, faceți clic pe imagine pentru ao extinde.

Pasul 19: Puneți capacul pe cutia bateriei

Folosind aceeași procedură utilizată pentru a pune capacul pe cutia primară, atașați capacul cutiei bateriei la corpul cutiei bateriei.

Pasul 20: Verificați cutia bateriei

În acest moment, uitați-vă peste cutia bateriei pentru a vă asigura că arată oarecum ca imaginea prezentată aici. În caz contrar, ar fi momentul potrivit să revedem câțiva pași anteriori!

Pasul 21: Fixați cutia bateriei la cutia primară

Așezați cutia bateriei deasupra cutiei principale. Folosiți șuruburi pentru lemn sau cuie de finisare pentru a termina fixarea cutiei bateriei de cutia primară.

Pasul 22: Idei suplimentare

Dacă ați urmat acești pași, ați făcut-o! După implementarea hardware-ului și software-ului, am putut folosi dispozitivul. În forma sa actuală, dispozitivul are o aplicație limitată, dar este în continuare o combinație interesantă a diferitelor aspecte ale designului. Ieșirile fac tot ce ne-am propus după ce am primit semnale de la intrările biosenzorului. În total, dispozitivul cântărește câteva kilograme.

În versiunile viitoare, ar fi interesant ca dispozitivul să cântărească mai puțin și să ocupe mai puțin spațiu. Dacă acest lucru ar fi posibil, dispozitivul ar deveni mai util și ar putea fi purtat mai ușor în timpul exercițiului. Pentru a face acest lucru realizabil, vă recomandăm să experimentați utilizarea unui Arduino micro și 3-D tipărind cutiile. Pentru a economisi spațiu, ar fi bine să experimentați utilizarea unei baterii reîncărcabile care ocupă mai puțin spațiu decât o baterie simplă de 9V. Dimensiunea cutiei bateriei ar putea fi redusă corespunzător.