Fitness Motivasyon Cihazı: 22 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bizler fiziksel olarak formda olmak isteyen mühendislik öğrencileriyiz.

Dışarı çıkıp egzersiz yapmak için görünüşte çok fazla okul işi yapmanın nasıl bir şey olduğunu biliyoruz. Bir taşla iki kuşu çıkarmak için, mühendislik derslerimizden birinde egzersiz yaparken temel biyosensör okumaları yapmak için bir bitirme projesi kullanmaya karar verdik. Daha spesifik olarak, bu proje, kullanıcının bir ivmeölçer (ACC) ve elektromiyogramdan (EMG) okumalar almasına izin verirken, çıktı bilgilerini iki LED'e ve küçük bir dijital ekrana aktarıyor.

Devre, Arduino, ağaç işleri, kodlama, biyomedikal mühendisliği veya lehimlemeden hoşlanıyorsanız, bu proje sizin için olabilir!

Ne Yaptığına Bak

Bu projeye başlamadan önce, lütfen yukarıdaki videoda ne yaptığınızı görmek için bir dakikanızı ayırın.

Özünde, bu proje bildiklerinizin birden çok yönünü birleştirmenize olanak tanır. Biyomedikal mühendisliğinde (BME) veya biyosensörlerde yeniyseniz, sorun değil. Bu projede kullanılan iki ana sensör vardır. Bu sensörler bir ivmeölçer ve bir elektromiyogramdır (EMG). Adından da anlaşılacağı gibi, bir ivmeölçer, basitçe ivmeyi ölçen bir sensördür. Daha az sezgisel olarak, bir elektromiyogram, karşılık gelen elektrotların bağlı olduğu kastaki elektriksel aktiviteyi ölçer. Bu projede, bağlı deneğin baldırından gelen sinyalleri ölçen bir elektrik kablosundan üç yüzey jel biyoelektrot kullanıldı.

Malzemeler ve Araçlar

Malzemeler

Bu projeyi inşa etmek için aşağıdakilere ihtiyacınız olacak:

• bir Arduino Uno kartı (https://www.arduino.cc/ adresinden satın alınabilir)
• 9V pil güç kaynağı (https://www.radioshack.com adresinden satın alınabilir)
• Bitalino takılı kit (www.bitalino.com adresinden satın alınabilir)
• Yarım boyutlu bir perma-protoboard'a (www.adafruit.com adresinden satın alınabilir) ek olarak bir Adafruit 1.8" TFT ekran çıkışı ve kalkanı
• çeşitli atlama telleri, LED'ler, 220 Ohm dirençler, lehim ve flux (www.radioshack.com adresinden satın alınabilir)
• 1/2" ağaç vidaları, 5/8" bitirme çivileri, 4"x4" 28 gauge çelik sac parçası, iki küçük menteşe ve basit bir mandal mekanizması (www.lowes.com adresinden satın alınabilir)

• beş tahta ayak ahşap

  Not: Sert ağaç www.lowes.com adresinden satın alınabilir, ancak yerel bir testere bulmanızı ve o kişiden ahşap kullanmanızı öneririz. Bu projede kullanılan ahşabın boyutları şaşırtıcı derecede yaygın değildir, bu nedenle gerekli kalınlık boyutlarına önceden kesilmiş ahşabı bulma olasılığı oldukça düşüktür

  Aletler

• bir havya (www.radioshack.com adresinden satın alınabilir)

• yukarıdaki fotoğraflara dahil olan ve burada listelenen birçok ağaç işleme aleti

  • gönye testere (www.lowes.com'dan satın alınabilir)
  • bir Shopsmith veya eşdeğer bir masa testeresi (www.shopsmith.com adresinden satın alınabilir)
  • bir kalınlık planya makinesi (www.sears.com adresinden satın alınabilir)
  • bir çekiç, matkap uçları, bir ölçüm bandı ve bir kurşun kalem (www.lowes.com adresinden satın alınabilir)
  • akülü matkap ve pil (www.sears.com adresinden satın alınabilir)
  • şerit testere (www.grizzly.com'dan satın alınabilir)

Opsiyonel Araçlar

• bir lehim havyası (www.radioshack.com adresinden satın alınabilir)
• ortak planya (www.sears.com adresinden satın alınabilir)

Hazırlık

Bu, üstlenilmesi en zorlayıcı talimat olmasa da, en basiti de değildir. Kodlama, kablolama devreleri, lehimleme ve ahşap işleme konularında ön koşul bilgisi gereklidir. Ek olarak, Arduino veya Adafruit ile önceki çalışmalar yardımcı olacaktır.

Konuyla ilgili basit bir programlama kursu veya pratik deneyim, bu talimatın kapsamı için yeterli olmalıdır.

Lehimleme ve kablolama devreleri en iyi bu eylemleri gerçekleştirerek öğrenilir. Teorik devreler kursu, devrelerin teknik olarak anlaşılmasında faydalı olsa da, içinde bazı devreler inşa etmedikçe çok az faydası olur! Kablolama yaparken, kablolamayı mümkün olduğunca basit hale getirmeye çalışın. Mümkün olduğunda kabloları çaprazlamaktan veya gereğinden fazla uzun kablo kullanmaktan kaçının. Bu, tamamlanmış gibi göründüğünde ve düzgün çalışmadığında devrede sorun gidermenize yardımcı olacaktır. Lehim yaparken, lehimin istediğiniz yere akmasını sağlamak için yeterli akı kullandığınızdan emin olun. Çok az akı kullanmak, lehimleme işlemini olması gerekenden daha sinir bozucu hale getirecektir. Bununla birlikte, çok fazla lehim kullanmayın. Lehimleme söz konusu olduğunda, çok fazla lehim malzemesi eklemek genellikle lehimli bağlantıyı daha iyi hale getirmeye yardımcı olmaz. Aksine, çok fazla lehim, yanlış yapılmış olsa bile bağlantınızın makul görünmesini sağlayabilir.

Ağaç işleri, el işi bir ticarettir. Kesinlikle biraz pratik gerektirir. Ahşabın malzeme özelliklerinin arka planı, özellikle gelecekte daha fazla ağaç işleme projesi yapacaksanız, Eric Meier tarafından Wood'da sağlananlar gibi yardımcı olur. Ancak bu gerekli değildir. Bir zanaatkarın ahşabı işlemesini veya biraz ahşap işçiliğini kendiniz izlemiş olmak, bu proje için yeterli arka plan olmalıdır. Bir ahşap dükkanında yolunuzu bilmek de çok önemlidir. Hangi araçların belirli işlevleri yerine getirdiğini anlamak, projeyi başka türlü yapılabileceğinden daha hızlı ve güvenli bir şekilde tamamlamanıza yardımcı olacaktır.

Faydalı Siteler

• www.github.com; bu site kodun işlenmesine yardımcı olur
• www.adafruit.com; bu site size TFT ekranını nasıl bağlayacağınızı anlatıyor
• www.fritzing.com; bu site devreleri çizmenize ve kavramsallaştırmanıza yardımcı olur

Emniyet

Devam etmeden önce, güvenlik hakkında konuşmamız gerekiyor. Talimatları verirken veya hayattaki hemen hemen her şeyi yaparken güvenliğin her şeyden önce olması gerekir, çünkü biri incinirse, bu hiç kimse için eğlenceli değildir.

Bu talimat, biyosensörleri içermesine rağmen, ne parçalar ne de monte edilen cihaz tıbbi bir cihaz değildir. Tıbbi amaçlar için kullanılmamalı veya bu şekilde ele alınmamalıdır.

Bu talimat, elektrik, havya ve elektrikli aletlerin kullanımını içerir. İhmal veya anlayış eksikliği ile bu şeyler tehlikeli hale gelebilir.

Arduino, Adafruit ekran ve LED'lere güç sağlamak için elektrik gereklidir. 9V pil ile beslenir. Genel olarak konuşursak, elektrikle etkileşime girerken çok güvenli olmak zordur.

Bununla birlikte, bazı yararlı elektriksel güvenlik ipuçları şunlardır:

• Ellerinizi kuru tutun ve üzerlerindeki derinin bozulmadığından emin olun.
• Eğer sizden akım geçmesi gerekiyorsa, giriş ve çıkış noktalarını aynı uçta tutmaya çalışın.
• Tüm devreler için topraklama araçları, devre kesiciler ve arıza kesiciler sağlayın. Bunlar, cihazda veya elektrik yolunda bir şeyler ters giderse, devrelerin aşırı yüklenmesini veya akım sızıntısını önlemeye yardımcı olur.
• Elektrikli cihazları gök gürültülü fırtınalar sırasında veya güç dalgalanmalarının normalden daha yüksek bir insidans oranına sahip olduğu diğer durumlarda kullanmayın.
• Elektrikli cihazları suya daldırmayın veya sulu bir ortamda kullanmaya çalışmayın.
• Devreleri yalnızca güç bağlantısı kesildiğinde değiştirin.

Havya, elektrikli bir cihazdır. Burada, elektrikli cihazlar için tüm güvenlik önlemleri geçerlidir. Ancak ütünün ucu da çok ısınır. Yanmaktan kaçınmak için ütünün ucuyla temastan kaçının. Ütüyü ve lehimi öyle bir tutun ki, parçalardan biri elinizden kayarsa, elleriniz ütünün ucuna değmeyecektir.

Elektrikli aletler de elektrik gerektirir. Burada, yukarıda gösterilen elektriksel güvenlik önlemlerine uyun. Ek olarak, elektrikli el aletlerinin birçok hareketli parçası olduğunu bilin. Bu nedenle, aletler kullanımdayken vücudunuzu ve önemsediğiniz her şeyi bu parçalardan uzak tutun. Takımın neyi kestiğini veya işlediğini bilmediğini unutmayın. Operatör olarak elektrikli aletlerin güvenli kullanımından siz sorumlusunuz. Elektrikli aletleri çalıştırırken güvenlik korumalarını ve kalkanları yerinde tutun.

İpuçları ve İpuçları

Aşağıdaki bilgiler bu talimat boyunca yararlı olabilir. Her ipucu veya püf noktası her adım için geçerli değildir, ancak sağduyu, her durumda hangi ipuçlarının ve püf noktalarının geçerli olduğu konusunda bir rehber olmalıdır.

• Kablolama yaparken kablo rengi önemli değildir. Ancak, bir renk şeması oluşturmanız ve projeniz boyunca onunla tutarlı olmanız yararlı olabilir. Örneğin, devrede pozitif besleme gerilimi için kırmızı kablo kullanmak yardımcı olabilir.
• Biyoelektrotlar vücudun temiz tıraşlı bir kısmına yerleştirilmelidir. Saç, toplanan sinyallerde aşırı gürültüye ve hareket artefaktına yol açar.
• Hareket artefaktını önlemek için biyoelektrotlara bağlı tellerin gereğinden fazla hareket etmesi engellenmelidir. Bir kompresyon çorabı veya bant, bu telleri sabitlemede iyi sonuç verir.
• Uygun şekilde lehimleyin. Her lehimli bağlantının yeterli olduğundan emin olun ve devre tamamlanmış görünüyor ancak düzgün çalışmıyorsa bu bağlantıları kontrol edin.
• Planya yaparken, altı inçten az olmayan düz malzeme parçaları. Bu uzunluktan daha kısa planya parçaları su çulluğuna veya iş parçalarının aşırı geri tepmesine neden olabilir.
• Benzer şekilde, doğrudan planyanın önünde durmayın. Bunun yerine, iş parçaları planyaya beslenirken ve ondan alınırken yanında durun.
• Testereleri kullanırken, iş parçalarının uygun korumalara veya çitlere dayandığından emin olun. Bu, güvenli, doğru kesimin sağlanmasına yardımcı olur.
• Vida veya çivi ile sabitlerken pilot delikler sağlayın. Pilot uç, amaçlanan bağlantı elemanından daha küçük bir çapta olmalı, ancak bağlantı elemanının çapının yarısından az olmamalıdır. Bu, tutturucunun varlığından kaynaklanan aşırı gerilimi azaltarak bağlanan ahşabın ayrılmasını ve parçalanmasını önlemeye yardımcı olur.
• Çiviler için pilot delikler deliyorsanız, pilot deliği istenen çivi uzunluğundan bir inçin sekizde biri daha sığ tutmaya çalışın. Bu, tırnağa batacak bir şey vermeye yardımcı olur ve tırnağı batırıldığında yerinde tutmaya yardımcı olmak için yeterli sürtünme sağlar.
• Çekiçle çakarken, çekicin başının merkezi ile doğrudan çivinin başına sürün. Muhafazakar salınımlar genellikle tırnağı çakmak için yeterli enerji sağlamadığından, yalnızca tırnağın devrilmesine ve istenmeyen şekillerde bükülmesine neden olacak kadar enerji sağladığından, yalnızca koruyucu salınımların aksine orta düzeyde salınımlar yapın.
• Amaçlandığı gibi gitmeyen çivileri çıkarmak için çekicin tırnağını kullanın.
• . Ellerinizi testere bıçaklarının kesme hattından uzak tutun. Bir şeyler ters giderse, elinizin kesilmesini istemezsiniz.
• Zaman kazanmak için iki kez ölçün ve bir kez kesin. Bunu yapmamak, bazı parçaları birden fazla yapmak zorunda kalmanıza neden olacaktır.
• Kalınlık planyasında ve testerelerde keskin bıçaklar kullanın. Testerelerde, daha yüksek diş sayısına sahip bıçaklar, bitiş kalitesine yakın düzgün bir kesim sağlamak için iyidir. Bu projeyi yaparken, Dewalt çift eğimli gönye testerede 96 dişli 12" hassas kesim bıçağı ve şerit testerede lineer inç başına en az 6 dişe sahip bir bıçak kullandık.
• Tezgahtarın motorunu, masa testere konfigürasyonu için önerilen hız aralığında tutun. Tablanın uygun bir yüksekliğe ayarlandığından ve her bir kesimi yapmak için gerekenden fazla bıçak açığa çıkmadığından emin olun.

Adım 1: Başlayalım

Önce devre bileşenini oluşturun. Perma-protoboard'a güç ve toprak bağlantısı yaparak başlayın.

Adım 2: Biyosensörlerin Eklenmesi

Biyosensörleri kalıcı protokole bağlayın ve hangi sensörün hangisi olduğunu not edin. Diyagramda soldaki sinyali ivmeölçer olarak kullandık.

Adım 3: LED'leri dahil etme

Ardından, LED'leri ekleyin. LED'in yönünün önemli olduğunu unutmayın.

4. Adım: Ekranı Ekleme

Dijital ekranı ekleyin. Yardım için bu web sitesinde verilen kabloları kullanın: https://www.adafruit.com/product/358.

Adım 5: Kodlama Süresi

Devre artık tamamlandığından, kodu ona yükleyin. Ekli kod, bu projeyi tamamlarken kullandığımız koddur. Resim, düzgün açıldığında kodun nasıl görünmesi gerektiğine dair bir örnektir. Sorun giderme tam olarak burada başlayabilir. İşler düzgün çalışıyorsa, önce ivmeölçerden gelen sinyaller okunur. Sinyal eşiğin altındaysa, kırmızı LED yanar, yeşil LED yanmaz ve ekranda "Kalk!" mesajı görüntülenir. Bu arada ivmeölçer sinyali eşiğin üzerindeyse kırmızı LED söner, yeşil LED yanar ve ekranda "Hadi!" yazar. Ek olarak, bir EMG sinyali daha sonra okunur. EMG sinyali belirlenen eşiğin üzerindeyse, dijital ekranda "Harika iş!" Ancak, EMG sinyali eşiğin altındaysa ekranda "Git!" yazıyor. Bu zaman içinde tekrarlanır ve ivmeölçer ve EMG'den gelen girdiler talep ettikçe LED'lerin ve ekranın durumu değişir. İvmeölçer ve EMG için ayarlanan eşikler, dinlenme durumları sırasında eldeki belirli konu ile yapılan kalibrasyona dayalı olarak ayarlanmalıdır. ve egzersiz.

Bu koda GitHub'da erişmek için lütfen BURAYA tıklayın!

Adım 6: Planlama

Devreyi ve pili içerecek kutuları yapmaya başlayın.

Bundan sonra gösterilen tüm çizimlerin, aksi belirtilmedikçe, inç cinsinden belirtilen boyutlara sahip olduğuna dikkat edin.

Proje için gerekli ahşabı, kalınlık planyasıyla uygun kalınlığa kadar planlayarak başlayın. Yaklaşık üç buçuk tahta ayak 1/2" kalınlığa kadar rendelenmelidir. Yarım tahta ayak 3/8" kalınlığa kadar rendelenmelidir. Diğer bir yarım tahta ayağı 1/4" kalınlığında planlanmalıdır. Son yarım tahta ayağı, daha sonraki bir adımda açıklandığı gibi pil kutusunun gövdesini oluşturan bir u-kanalı oluşturulabilecek şekilde olmalıdır.

Adım 7: Birincil Kutunun Altında

Birincil kutunun altını gösterilen boyutlarda yapın ve devre kartını ve Arduino'yu ona sabitleyin. Bu boyutları ortaya çıkarmak için resme tıklayın.

Adım 8: Birincil Kutunun Uçları

Birincil kutunun uçlarını gösterilen boyutlara getirin ve bunları birincil kutunun altına sabitleyin.

Adım 9: Birincil Kutu-Sensör Tarafının Tarafları

Birincil kutunun sensörlü tarafını gösterilen boyutlara getirerek devam edin ve kutunun geri kalanına bitirme çivileri ile tutturun.

Adım 10: Birincil Kutu Ekran Tarafının Yanları

Birincil kutunun ekran tarafını belirtilen boyutlara getirin ve kutunun geri kalanına takın.

11. Adım: Elinizde Neler Olduğunu Kontrol Edin

Bu noktada, donanım veya donanım yerleşimi seçiminiz nedeniyle bazı boyutların farklı olması gerekse bile, birincil kutunun genel şeklinin burada gösterilen gibi olduğundan emin olun.

Adım 12: Birincil Kutunun Üstü

Birincil kutunun üstünü gösterildiği gibi yapın. Tam boyuta genişletmek ve ilgili boyutları görmek için gösterilen resme tıklayın.

Adım 13: Her Şey Buna Bağlı

LED'lerin ucundaki menteşeyi kullanarak birincil kutunun üst kısmını birincil kutunun geri kalanına sabitleyin. Küçük menteşelerden birini takmadan önce kutunun üst kısmının kutunun geri kalanıyla kare olduğundan emin olun.

Adım 14: Mandalla

Kutunun ön ucuna, menteşenin karşısındaki uca küçük bir mandal takın. Bu, birincil kutunun gerekmedikçe açılmasını önler.

Adım 15: Kemerlerinizi Bağlayın

Bu cihazı taşınabilir hale getirmeye yardımcı olmak için, ince çelik sac parçasını boyutlarından biri boyunca bükün, böylece onunla birincil kutunun altı arasına bir kayış oturabilir. Büküldükten sonra, ahşap vidalarla birincil kutunun altına tutturun.

Adım 16: Pil Kutusunun Tabanı

Şimdi pil kutusunu yapma zamanı. Bu kutunun tabanını gösterilen boyutlara getirin.

Adım 17: Pil Kutusunun Uçları

Pil kutusunun uçlarını yaparken 3/8 malzeme kullandık. Uçlarını yapmak için belirtilen ölçüleri kullanın ve pil kutusunun tabanına sabitleyin.

Adım 18: Pil Kutusunun Üstü

Pil kutusunun üst kısmını gönye testere ile 1/4 malzemeyi boy ve şerit testere kullanarak uygun genişlikte keserek yaptık. Boyutları görmek için resmin üzerine tıklayarak genişletin.

Adım 19: Pil Kutusunun Kapağını Yerleştirin

Birincil kutunun kapağını takmak için kullanılan prosedürün aynısını kullanarak pil kutusunun kapağını pil kutusunun gövdesine takın.

Adım 20: Pil Kutusunu Kontrol Edin

Bu noktada, burada gösterilen resim gibi göründüğünden emin olmak için pil kutusuna bakın. Olmazsa, şimdi önceki adımlardan bazılarını tekrar gözden geçirmenin tam zamanı!

Adım 21: Pil Kutusunu Birincil Kutuya Sabitleyin

Pil kutusunu birincil kutunun üzerine yerleştirin. Pil kutusunu birincil kutuya sabitlemeyi tamamlamak için ahşap vidalar veya son işlem çivileri kullanın.

Adım 22: Daha Fazla Fikir

Bu adımları izlediyseniz, yaptınız! Donanım ve yazılımı uyguladıktan sonra cihazı kullanabildik. Mevcut haliyle, cihaz sınırlı bir uygulamaya sahiptir, ancak yine de tasarımın farklı yönlerinin ilginç bir kombinasyonudur. Çıkışlar, biyosensör girişlerinden sinyal aldıktan sonra istediğimiz her şeyi yapıyor. Toplamda, cihaz birkaç kilo ağırlığında.

Gelecekteki yorumlamalarda, cihazın daha hafif olması ve daha az yer kaplaması ilginç olacaktır. Bu mümkün olsaydı, cihaz daha kullanışlı hale gelirdi ve egzersiz sırasında daha kolay giyilebilirdi. Bunu başarmak için, kutuları bir Arduino mikro ve 3 boyutlu olarak yazdırmayı denemenizi öneririz. Yerden tasarruf etmeye yardımcı olmak için, basit bir 9V pilden daha az yer kaplayan şarj edilebilir bir pil kullanmayı denemek iyi olur. Pil kutusunun boyutu buna göre azaltılabilir.