Basınca Duyarlı Çorap Eklentisi: 18 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Özel ortez seçimi söz konusu olduğunda, ayaklarınızın ihtiyaçları için hangi tip ek parçanın en iyi olduğuna karar vermenize yardımcı olabilecek pek çok güvenilir test seçeneği yoktur. Ve mevcut seçenekler neredeyse her zaman özellikle hareketsiz dururken ayaklarınızdaki kuvvetlerin dengesizliğini test eder. Gerçekte, sadece hareketsizken değil, yürüme koşullarında da rahatlık ve denge sağlamak için tabanlıklarınıza ihtiyacınız vardır. Bu sorunu çözmek için nasıl çalışmaya başlayabileceğimizi merak ederek, basit, uygun fiyatlı, basınç sensörlü bir çorap eki tasarlamaya karar verdik ve umarım gelecekte geliştirildiğinde, hastanın ayaklarındaki herhangi bir dengesizliği teşhis etmeye yardımcı olabilir.. Bu teşhis daha sonra potansiyel olarak mevcut tıbbi belgelerle birlikte hasta için özel tabanlık oluşturmak (veya mevcut olanları önermek) için kullanılabilir.

Mevcut tasarımımız (bu talimatta yapabileceğiniz), herhangi bir çorabın altına takılan ve basıldığında neopiksellerin (küçük ışıklar) yanmasına neden olan üç sensöre sahiptir. Tüm elektronik bileşenler bir ayak bileği bandına yerleştirilmiştir ve basınç verilerinin bluetooth aracılığıyla bilgisayarınıza gönderilmesine ve ardından gerçek zamanlı olarak çizilmesine izin verir. Gelecekte bu tasarımı güncellemeyi umuyoruz, ancak şimdilik mevcut prototipimizi nasıl oluşturacağımız burada!

(İşiniz bittiğinde ne yapacağını görmek için yukarıdaki videoyu izleyin.)

Hazırlık

Bu cihazı başarılı bir şekilde yapmak için bilmeniz gereken birkaç şey var. Proje için kullanılan kod dahil edilmiştir, ancak herhangi bir sorunla karşılaşırsanız ilgili mantık hakkında temel bilgiler faydalı olabilir. Bir sorununuz varsa, internette sorununuzu gönderebileceğiniz veya sorununuzla benzer bir sorunu arayabileceğiniz ve daha önce ele alınmış forumlar da vardır. Temel elektrik tesisatı bilgisi, çok karmaşık olmasa da, projenin biraz daha hızlı ilerlemesini sağlayabilir. Son olarak, bazı bağlantı elemanlarını Flora'ya lehimlemeniz gerekecek. Başlamadan önce temel bilgileri tazeleyin!

Emniyet

Projeye başlamadan önce, ele alınması gereken birkaç güvenlik endişesi var. Bitmiş ürünün kendisi size zarar vermez, ancak elektrik güvenliği her zaman yaygın bir bilgi değildir. Ekipmanlarınızdan herhangi birinin kısa devre yapmasını önlemek için, güç eklemeden önce topraklamanın cihazınıza bağlı olduğundan emin olun. Ayrıca iletken ipliğinizin hiçbirinin diğer iletken ipliği geçmediğinden emin olun. Aksi takdirde devre kısa devre yapabilir ve yangın çıkabilir. Bağlantı elemanlarını Flora'ya lehimlerken de dikkatli olunmalıdır. Lehimleme aletleri inanılmaz derecede sıcaktır ve yanlışlıkla uca dokunursanız aşırı derecede acı veren yanıklara neden olur. Kendinizi yakmamak veya devrelerinize zarar vermemek için ne yaptığınızı bildiğinizden emin olun.

İpuçları ve İpuçları

• Herhangi bir dikiş veya yapı yapmadan önce devrenin çalıştığından emin olmak için kontrol edin!
• Bir basınç sensöründen herhangi bir veri çıkışı alamıyorsanız, Flora'daki ilgili pinin çalışır durumda olduğundan emin olun (pimlerimizden biri kırıldı ve yeni bir Flora almak zorunda kaldık).
• İletken ipliklerin herhangi bir noktada kesişmesini önlemek için tüm bileşenleri ayak bileği bandına nasıl yerleştireceğinizi planlayın.
• Bant üzerine iletken ipliği dikmeyi planlarken kendinize fazladan yer bırakın. İpliklerin birbirine çok yakın olması, yanlışlıkla dokunma riski taşır.
• Zaman kazanmak için, birlikte dikmeden önce iplik yerleşiminizi planlayın. Her şeyin nereye gideceğine dair net bir fikriniz olmadan dikmeye çalışırsanız, hüsrana uğrarsınız ve zaten çoğunu tekrar yapmak zorunda kalırsınız.
• Bluetooth modülüne bağlanmada sorun yaşıyorsanız modülün fişini çekin, bilgisayarınızdaki Bluetooth ayarlarında cihazı unutun ve ardından yeniden bağlanın.
• Zaman kazanmak için YouTube'da giyilebilir elektroniklerin giysilere dikilmesiyle ilgili eğitim videoları izleyin

Adım 1: Malzemeleri ve Araçları Toplayın

Basınca duyarlı çorap ekini oluşturmak için, çalışmasını istiyorsanız ihtiyacınız olacak birkaç şey var. Aşağıdaki listedeki bazı şeyler gerekli, bazıları ise kolaylık sağlamak için isteniyor.

1. Bir Flora (15 $ için burada bulunabilir)
2. Bluetooth modülü. Arduino'yu (HC06 BT) kullandık, ancak bir Flora BLE giyilebilir modülü de kullanabilirsiniz.
3. Velostat gibi basınca duyarlı iletken bir malzeme (burada Adafruit'ten temin edilebilir)
4. Flora RGB NeoPixels, en az üç. (Adafruit'ten burada yaklaşık 8 $ karşılığında 4'lü bir paket mevcuttur.)
5. İletken iplik
6. Atlama telleri (en az bir dişi tarafı ile bunlara benzeyen). 4'e ihtiyacınız olacak.
7. Tellere bağlı timsah klipsleri (isteğe bağlı, ancak son derece yararlı)
8. Bir dikiş iğnesi
9. Küçük bir pil, 3.7V yeterli olacaktır (burada Adafruit'ten yaklaşık 8 $ karşılığında alınabilir). Pilin Flora için uygun konektöre sahip olduğundan emin olun.
10. Velcro ped, en az 2" x 4" artı Velcro noktaları.
11. Küçük (5 mm) çıtçıtları dikin. En az 18'e ihtiyacınız olacak.
12. Lehim ve bir havya
13. Eski bir tişört
14. Eriyebilir arabirim kumaşı, Çoğu zanaat veya dikiş mağazasından satın alınabilir. Burada bazı ipuçlarını ve püf noktalarını okuyun.
15. Eski bir tişört
16. Makas, bant ve sabır.

Adım 2: Basınç Sensörlerini Oluşturun

1. İletken kumaştan 3 parça kesin. Biri ortalama bir kişinin topuğunun altına sığacak kadar küçük olmalı ve diğer ikisi kabaca 1 inç x 1 inç kareler olmalıdır (ancak şekil aslında o kadar da önemli değil).
2. Altı adet 18 inçlik iletken iplik parçası kesin.
3. Önceden kesilmiş üç kumaş parçasının her iki tarafına birer iplik parçası bantlayın. İplik, yukarıdaki resimde gösterildiği gibi 'J' şeklinde bantlanmalı ve gösterildiği gibi zıt kenarlardan kumaştan dışarı doğru çekilmelidir (ipliklerin uçları arasında yaklaşık yarım inç boşluk bırakılmalıdır).

Adım 3: Basınç Sensörlerini Flora'ya bağlayın

1. Timsah klipsleri kullanarak, her basınç sensörü için bir iletken iplik ucunu Flora'daki bir topraklama pimine ve diğerini 6, 9 veya 10 pimlerinden birine takın (bağlantılar yukarıdaki soldaki resimde gösterilmiştir). Kullanacağınız kod, pim 9'daki sensörü topukta yer alacak sensör olarak, pim 6'daki sensörü ayak küresinde yer alacak ve pim 10'daki sensörü de topuğa yerleştirilecek sensör olarak tanımlar. ayağın dış kısmının altına yerleştirilmelidir (en küçük parmağınızın boğumunun altında). Sensörlerinizi bu konumlardan birinde kullanılmak üzere özel olarak şekillendirdiyseniz, doğru pime takıldığından emin olun.
2. Sensörleri masanın üzerine düz olacak ve dişlerin hiçbiri çapraz veya temas etmeyecek şekilde yerleştirin.

(Not: Flora'nın bir pimine birden fazla timsah klipsi takmanız gerekiyorsa, küçük bir telin ucunu mevcut bağlantı arasına yapıştırın ve ardından sağdaki resimde gösterildiği gibi klipsinizi çıkıntılı uca takın.)

Adım 4: NeoPixel'leri Flora'ya bağlayın

1. Her NeoPixel'i GND'ye bağlayın. Hepsi aynı toprağa bağlanabilir.
2. İlki Flora'daki pim 12'ye bağlı olacak şekilde NeoPikselleri seri olarak bağlayın.
3. Okların hangi yöne baktığına dikkat edin. Merkeze bakan ok gelen sinyaldir ve merkezden uzağa bakan ok giden sinyaldir.
4. Her NeoPixel'i VBATT'a bağlayın.

Bağlantı şeması referans olarak yukarıdaki resimde gösterilmiştir.

Adım 5: Bluetooth'u Flora'ya bağlayın

1. Bluetooth modülündeki GND pinini Flora üzerindeki bir GND pinine bağlayın.
2. Bluetooth modülündeki VCC pinini Flora üzerindeki 3.3V pinine bağlayın.
3. Bluetooth modülündeki TXD'yi Flora'daki RX #0'a bağlayın.
4. Bluetooth modülündeki RXD'yi Flora'daki TX #1'e bağlayın.

Bluetooth modülü yanlış bağlanırsa, devrenin kızarmasına veya modül ile bilgisayar arasında yanlış iletişim kurulmasına neden olabilir.

Adım 6: Devreyi Oluşturun

Yukarıdaki devre şemasını kullanarak tüm bileşenleri birleştirin (Henüz iletken iplik kullanmayı denemeyin. Şimdilik, sadece timsah klipsleri ve yalıtımlı kabloları veya seçtiğiniz diğer geçici kabloları kullanın)

Adım 7: Kodu İndirin ve Flora'yı Bilgisayarınıza Bağlayın

1. Aşağıdaki bağlantıyı kullanarak kodu indirin ve Arduino IDE'de açın.
2. Adafruit NeoPixel Kitaplığı kurulu değilse, GitHub'dan indirin. Bu kütüphaneyi kurun ve Arduino Kütüphaneleri klasörünüze eklediğinizden emin olun.
3. Arduino Filtre Kitaplığı kurulu değilse, buradan GitHub'dan indirin. Kurun ve Arduino Kitaplıkları klasörünüze eklediğinizden emin olun.
4. Flora'yı bilgisayarınıza bir mikro USB - USB kablosuyla bağlayın (yukarıdaki resimde).
5. Yazılıma hangi donanımı kullandığınızı söylemek için "Tools" > "Board" > "Adafruit Playground"a tıklayın.
6. "Araçlar" > "Bağlantı Noktası"na tıklayın ve ardından açılır menüden Flora'nızın bilgisayarınızda bağlı olduğu COM bağlantı noktasını seçin.

İşte ihtiyacınız olan kod!

NOT: NeoPixel'in ne zaman açılıp/kapatılacağını belirlemek için koddaki eşikleri ayarlamanız gerekebilir. Her sensör için her birini ayarlayın.

Adım 8: Flora'ya Kodu Yükle

1. IDE'nin sol üst köşesindeki (yukarıdaki resimde daire içine alınmış) "Yükle" okuna tıklayın.
2. Kod yüklendiğinden, artık Flora'yı bilgisayarınızdan ayırabilirsiniz. Flora ile bilgisayarınız arasındaki iletişim buradan itibaren Bluetooth bağlantısı ile yapılacaktır.

9. Adım: Bluetooth Modülünü Bilgisayara Bağlayın

1. Bluetooth modülündeki ışık bu noktada yanıp sönüyor olmalıdır.
2. Bilgisayarınızda Bluetooth tercihlerini açın.
3. 'HC-06' seçeneğine tıklayarak modüle bağlanın.
4. Bağlandıktan sonra, HC-06 üzerindeki ışık, yukarıdaki resimde görüldüğü gibi yanıp sönmeyi bırakmalı ve sabit kalmalıdır.

Adım 10: İşlevselliği Test Edin

1. Bu noktada Bluetooth modülü oluşturduğunuz basınç sensörlerinden bilgisayarınıza veri aktarıyor olmalıdır.
2. İndirilen kod bu verileri alır ve üç ayrı satır (her sensör için bir tane) olarak çizer.
3. IDE'de "Araçlar" > "Seri Çizici"ye tıklayın.
4. Bahsedilen üç satırı, muhtemelen farklı başlangıç değerlerinde görmelisiniz.
5. İlgili çizilen çizgide bir yanıt gördüğünüzden emin olmak için her bir basınç sensörüne birer birer bastırın (basınç eğride bir düşüşe neden olmalıdır).
6. Çizilen herhangi bir veri görmüyorsanız, çizimdeki baud hızının 9600 olarak ayarlandığından emin olun.
7. Verilerin toplandığından ve grafiklerin basınç sensörleri üzerindeki basınca yanıt verdiğinden emin olana kadar bir sonraki adıma geçmeyin.

Adım 11: Sensörleri Kapatın

1. Basınç sensörlerinizle aynı şekillerde (sadece biraz daha büyük) ince, iletken olmayan kumaş parçalarını (eski bir tişört kullandık) kesin. Her sensör için 2 parça kumaş kesin.
2. Her sensörü belirlenen 2 kumaş parçası arasına sıkıştırın ve ardından her bir sensörün çevresini dikin (delik oluşturmamaya dikkat edin).
3. Dikiş tamamlandığında, sensörlerinizle aynı şekil ve boyutta 3 adet Velcro (pürüzlü taraf) kesin.
4. Velcro'yu ilgili yeni kaplanmış sensörlere yapıştırın (her birinin yalnızca bir tarafında).
5. Velcro kumaşınıza iyi yapışmazsa, onu da dikebilirsiniz. Yine de sensörleri delmemeye dikkat edin. Velcro, sensörleri bir çoraba takma yöntemi olarak hizmet edecektir.

Adım 12: Diş Açma İşleminizi Planlayın

Artık prototipin kaba bir taslağını oluşturduğunuza ve gerçekten işe yaradığını doğruladığınıza göre, nihai bir ürün için birlikte dikmeyi deneyebilirsiniz. Unutmayın, iletken ipliğinizi çaprazlamayın ve dikişinizi dikmeden önce planlayın. Flora, Bluetooth ve NeoPixels'in nereye yerleştirileceği konusunda sonsuz olasılık var. Yukarıdaki görüntü, işe yaradığını bulduğumuz bir olasılık. Üç NeoPiksel seri olarak bağlanır ve her biri güç ve toprağa bağlıdır. Ayrıca, kablolar kesişmez! bunu mükemmel bir düzen haline getiriyor.

Adım 13: Bir Prototip Montajı: Dikiş Bölüm 1

Sensörler kapalı, kod çalışıyor ve iş parçacığınızı planladınız. Şimdi nihai ürünü bir araya getirme zamanı. Her şeyi, etrafına sarılabilen ve Velcro ile sabitlenebilen bir ayak bileği bandına (eski bir tişörtten yapılmış) diktik. Aynı fikri deneyebilirsiniz, ancak onunla oynamanızı ve sizin için uygun bir kurulum bulmanızı öneririz! Aşağıdaki adımları izleyin ve bağlantılarınızı izlediğinizden emin olun!

1. Arabirimi, hangi tarafın aşağı baktığına dikkat ederek tişörtün bir şeridine ütüleyin. Şerit, bir ayak bileğini saracak kadar uzun ve Flora, Bluetooth ve NeoPixels'i dikmek için yeterince geniş olmalıdır.
2. Flora, Bluetooth modülü ve NeoPixels'i nereye yerleştirmek istediğinize karar verin.
3. Çıtçıtların dişi tarafını, Flora'yı yerleştirmek istediğiniz tişörtün üzerine dikin. Çıtçıtların hiçbiri birbirine değmemelidir.
4. Flora üzerinde doğru iğne ile hizalanacaklarından emin olmak için dikerken her bir çıtçıtın yerlerini kontrol ettiğinizden emin olun. (Yukarıdaki resimde görülüyor.)

Kabloları aşmamak veya bir şey bağlamayı unutmamak için bu aşamalar boyunca diş açma planınıza başvurmayı unutmayın.

Adım 14: Bir Prototip Montajı: Bölüm 2'yi Dikme

Artık çerçeveye sahip olduğunuza göre, dikiş bileşenlerine geçelim:

1. NeoPikselleri olmasını istediğiniz yere yapıştırın. Bu kesinlikle gerekli değildir, ancak onları dikerken yerinde tutmanıza yardımcı olur.
2. NeoPixels'i tişörtün üzerine dikin.
3. Bluetooth'u tişörtün üzerine dikin. Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi küçük bir cep yaptık, ancak onu tutmanın en iyi yoluna karar vermek için yaratıcı zihninizi kullanın.
4. İletken iplik kullanarak Flora, Bluetooth ve NeoPixels için çıtçıtlar arasında bağlantılar dikin.
5. Konuları geçmeyin! İplikleri geçmek kaçınılmazsa, t-shirtün bir parçası gibi ipliklerin arasına bir çeşit yalıtım koyun.

Adım 15: Bir Prototip Montajı: Dikiş Bölüm 3

NeoPikseller dikildikten sonra, basınç sensörlerini devreye bağlamaya geçin:

1. NeoPixels'in yaklaşık bir inç altına altı çıtçıtlı bir çizgi dikin.
2. Flora ve yeni çıtçıt hattı arasına iletken teller geçirin. Bunlar, basınç sensörleri için bağlantı noktaları görevi görecektir. (GND'ye bağlı üç adet ve analog sinyal pinleri 6, 9 ve 10'a bağlı üç adet olmalıdır.)
3. Her bir basınç sensöründen gelen kabloları ayak bileğinin arkasına getirdik ve birbirine temas etmelerini önlemek için tişörtün bir kısmından geçirdik.
4. Altı çıtçıtın erkek tarafını basınç sensörlerinden gelen iletken ipliğin ucuna sabitleyin.
5. Bu çıtçıtlar, az önce diktiğiniz çizgiye oturmalıdır.

Kabloları geçmediğinizden ve doğru çıtçıtları bağladığınızdan emin olmak için bu adımlar sırasında diş açma planınıza bakın.

Adım 16: Bir Prototip Montajı: Lehimleme

Şimdi lehimlemeye geçiyoruz. Güvenliğinizi gözden geçirmeyi unutmayın çünkü havyalar dokunulduğunda çok acı verici olabilir.

1. Çıtçıtların erkek tarafını Flora'ya lehimleyin. (Yukarıdaki resimde solda görülüyor.)
2. Her çıtçıt lehimlendikten sonra, dikili çıtçıtlarla konumunu iki kez kontrol edin. Düzgün sıralanmadıkları için tüm çıtçıtları yeniden dikmekten daha lehimle bir çıtçıt ayarlamak daha hızlıdır.
3. Çıtçıtlar Flora'ya lehimlendikten sonra, sağdaki resimde görüldüğü gibi, nasıl oturduğunu görmek için parçaların kaba montajını takabilirsiniz.

Adım 17: Bir Prototip Montajı: Bitirme

1. Şeridin arka tarafını (tüm ipliklerin ve düğümlerin açıkta olduğu) başka bir tişört kısmıyla kapladık. Bir tel takılıp koparsa yazık olur!
2. İsterseniz pil için küçük bir cep oluşturun.
3. Tüm bileşenleri kapsayacak şekilde bir kanatçık oluşturduk, ancak bu tamamen size kalmış!
4. Tişört şeridine Velcro noktaları ekleyin. Bu, bandı ayak bileği çevresinde tutmak için ayarlanabilir bir boyut sabitleme işlevi görecektir.
5. Bitirdiğiniz bir tane, boyutunu deneyin ve çalışıp çalışmadığını görün!

Adım 18: Daha Fazla Fikir

Yakın gelecekte, daha net bir sinyal elde etmek için daha fazla işlem ve kullanıcıları basınç sensörü okumaları arasındaki dengesizlikler hakkında bilgilendirmek için geri bildirim eklemeyi umuyoruz. Bu dengesizlikler daha sonra kullanıcıya bir iç taban önerisi yapmak için kullanılabilir (yine, daha kesin ve eksiksiz bir sensör ızgarasına sahip olmak bunu daha kolay hale getirecektir).

Gelecekte, bu proje daha hassas bir dizi basınç sensörünü içerecek şekilde genişletilebilir. Diyelim ki, bir tür basınç algılama ızgarası kullanılsaydı, çok daha ayrıntılı bir veri koleksiyonu oluşturabilirdi. Bu veriler daha sonra, bir dizi renkle belirlenen daha yüksek ve daha düşük basınç alanlarına sahip bir ayağın gerçek zamanlı işlenmiş bir görüntüsünü oluşturmak için kullanılabilir. Bu, sensör eklentisini klinik bir ortamda çok daha kullanışlı hale getirecektir, çünkü bir doktor, yürürken birinin ayağındaki kuvvet dağılımındaki anormallikleri görsel olarak tanıyabilir. Daha sonra sayısal verilere bakabilir ve bulgulara dayanarak, durum için tedavi önerebilir (örneğin, konforu artırmak için ne tür bir iç taban satın alınması gerekir). Bu tür bir işlevsellik bu proje için çok uzak, ancak bu Eğitilebilir Tablonun kesinlikle çok fazla potansiyele sahip olduğuna inanıyoruz!

Öğreticimizi okumaya ve (belki!) denemeye zaman ayırdığınız için çok teşekkür ederiz. Aşağıdaki yorumlar bölümünde herhangi bir öneriniz veya geri bildiriminiz varsa bize bildirin.