Správny zástupca: 16 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

„Zdvíhaš dokonca Bro?“

Pre nováčikov v telocvični môže byť naučenie sa zdvíhať záťažou. Cviky pôsobia neprirodzene a každý opakovanie sa vám zdá neúspešné. Aby toho nebolo málo, k nepríjemnostiam sa prizerajú diváci, ktorí bolestne hľadia na vašu zlú techniku a vychrtlé paže.

Ak sa vám táto smutná scéna podobá, potom je biosenzor Right Rep pre vás! Začiatočníkom v posilňovni s veľkým mozgom, ktorí chcú získať veľké chlapské paže, biosenzor Right Rep pomôže zaistiť, aby ste vždy našli správneho zástupcu. Tento biosenzor počíta opakovania bicepsu a ukazuje, či pracujete dostatočne tvrdo a používate celý rozsah pohybu. So správnym opakovaním sa naučíte správne opakovať.

Krok 1: Materiály a nástroje

Nasleduje zoznam materiálov a nástrojov pre tento projekt:

Materiály

1. Mikroprocesor Arduino Uno (23,00 dolárov)
2. Chlebová doska polovičnej veľkosti (4 balenia - 5,99 dolárov)
3. 16 -segmentový LCD displej (2 balenie - 6,49 dolárov)
4. BITalino EMG senzor (27,00 dolárov)
5. 1 x 3 hlavné príslušenstvo (21,47 dolárov)
6. Kábel snímača (10,87 dolárov)
7. 3 predželatínované 3M jednorazové elektródy (50 balení - 20,75 dolára)
8. 4 220 ohmový odpor (100 balení - 6,28 dolárov)
9. 1 odpor 10K Ohm (100 balení - 5,99 dolárov)
10. 1 potenciometer (10 balení - 9,99 dolára)
11. Pripojovacie vodiče (120 balení - 6,98 dolárov, zahŕňa M/F, M/M a F/F)
12. 9V batéria (4 balenia - 13,98 dolárov)
13. 2 sponky na papier (100 balení - 2,90 dolárov)
14. Scotch Mounting Putty (1,20 dolára)
15. Nositeľný rukáv (kúpený kompresný rukáv alebo si môžete rukáv vystrihnúť zo starej košele)

Spolu: 162,89 dolárov (Toto je jednoducho súčet vyššie uvedených cien. Cena za jednotku pre každý komponent by mala byť oveľa nižšia)

Nástroje

Počítač s kódovacími schopnosťami Arduino

Krok 2: Príprava a pozadie

Predtým, ako začnete zapojovať obvod Right Rep, je dôležité nájsť si čas na zoznámenie sa s akčnými potenciálmi a základnými obvodmi. Kostrové svaly majú dve základné vlastnosti, sú excitabilné a stiahnuteľné. Vzrušujúci význam - reagujú na podnety a zmršťujúce sa významy - sú schopné vytvárať napätie. Pri každom zdvihnutí závažia sa svalové vlákna vzrušujú kvôli malému napätiu vo svale, ktoré sa nazýva akčné potenciály. Right Rep monitoruje tieto akčné potenciály pomocou elektromyogramového senzora (EMG), aby sa ubezpečil, že vaše svaly pracujú na plný výkon. Viac informácií o snímačoch EMG nájdete tu.

Na rozsah tohto nezvládnuteľného problému by mali stačiť skúsenosti s elektroinštaláciou elektrických obvodov. Na výrobu biosenzora Right Rep budete potrebovať k obvodu zapojiť niekoľko zariadení. Hlavnými zariadeniami sú mikroprocesor Arduino Uno, 16 -segmentový Liquid Cristal Display (LCD), snímač BITalino EMG a domáci goniometer.

Mikroprocesor Arduino Uno je počítač, ktorý funguje ako „mozog“systému. LCD používa 16 segmentový displej na označenie opakovaní. Snímač EMG meria akčné potenciály vyššie uvedeným spôsobom. Nakoniec domáci goniometer používa na meranie celého rozsahu pohybu rotačný potenciometer. Vykonáva to meraním premenlivého výstupného napätia daného meniacim sa odporom potenciometra.

Po vytvorení systému mu musí byť poskytnutý kód. Tento projekt používa kód Arduino. Pred začatím tohto projektu by ste sa mali zoznámiť s knižnicou LCD a ďalším užitočným kódom Arduno, ktorý nájdete tu. Kód, ktorý sme použili pre tento projekt, sa nachádza na GitHub. Kód si môžete kedykoľvek stiahnuť a použiť vo svojom vlastnom projekte.

Krok 3: Bezpečnosť

Výstraha!

Správny biosenzor nie je zdravotníckou pomôckou a nemal by sa používať ako náhrada zdravotníckych prístrojov. Pred použitím biosenzora Right Rep sa poraďte so svojim lekárom o cvičení a zdvíhaní ťažkých váh.

Right Rep je elektrické zariadenie, ktoré môže spôsobiť úraz elektrickým prúdom. Preto, aby sa zaistilo, že pravý zástupca je bezpečný pre každého, mali by sa implementovať nasledujúce bezpečnostné opatrenia.

Tu je niekoľko tipov na elektrickú bezpečnosť, ktoré je potrebné dodržiavať:

• Pri úprave obvodov by malo byť odpojené napájanie.
• Neupravujte obvody mokrou alebo zlomenou pokožkou
• Udržujte všetky tekutiny a iné vodivé materiály mimo okruhu
• Nepoužívajte elektrické zariadenia počas búrok alebo v iných prípadoch, kde majú prepätia vyšší výskyt ako obvykle.
• Tento systém používa snímač EMG a elektródové podložky. Zaistite, aby ste dodržiavali správne umiestnenie elektród a bezpečnostné pokyny, ktoré nájdete tu.
• Pripojte všetky komponenty k zemi. To zaisťuje, že zo zariadenia do vás nemôže prúdiť zvodový prúd.

Elektrická energia je nebezpečná. Dodržiavaním týchto bezpečnostných opatrení zaistíte, aby bol váš nezničiteľný zážitok príjemný a bez nebezpečenstva.

Krok 4: Rady a tipy:

Biosenzory môžu byť vrtkavé, jedna vec funguje, druhá vec zlyhá. Nasleduje niekoľko rád a tipov, ako zaistiť bezproblémový chod snímača Right Rep.

Riešenie problémov:

• Ak displej LCD počíta opakovanie a kontrakcia neprebieha, zaistite, aby boli elektródy pevne prichytené k predmetu pomocou pásky. To znižuje nežiaduce artefakty pohybu. Ak prvý z nich stále nefunguje, zvážte úpravu prahu EMG v kóde Arduino.
• Rozsah pohybu sa líši u každého používateľa. To môže spôsobiť, že sa nepočítajú opakovania v celom rozsahu pohybu. Ak chcete zohľadniť variabilitu, upravte prah goniometra tak, aby zodpovedal tejto zmene.
• Stmaviť LCD? Skúste zvýšiť jas zmenou odporu na kolíku „Vo“. Alebo vyskúšajte tento príklad a uistite sa, že funguje správne.
• Ak Arduino stráca energiu, skontrolujte, či je 9V batéria vybitá.
• Ak všetko ostatné zlyhá, zaistite, aby boli všetky vodiče správne a bezpečne pripojené.

Tipy:

• Môže byť ľahké stratiť prehľad o tom, kadiaľ vedú drôty v obvode. Užitočným tipom by bolo vytvoriť farebnú schému a byť v celom projekte konzistentný. Napríklad pomocou červeného vodiča na kladné napätie a čierneho vodiča na uzemnenie.
• Zdvíhanie je pre vaše osobné zdravie, nenechajte názory ostatných ovplyvniť vaše cvičenie!

Krok 5: Výroba domáceho goniometra

Na výrobu domáceho goniometra je potrebné získať montážny tmel Scotch, rotačný potenciometer a 2 sponky na papier.

Krok 6: Dajte to všetko dohromady

Na vytvorenie goniometra narovnajte dve spinky. Ďalej obalte číselník potenciometra montážnym tmelom. Vezmite jednu z narovnaných kancelárskych sponiek a vložte ju do montážneho tmelu. Toto bude variabilná noha goniometra, ktorá sa pohybuje predlaktím. V prípade referenčnej nohy pripevnite kancelársku sponku k základni potenciometra pomocou montážneho tmelu. Táto noha bude fixovaná rovnobežne s bicepsom.

Krok 7: Začíname

Na konštrukciu obvodov začnite zapojením napájania a uzemnenia od Arduino Uno k proto-doske.

Krok 8: Pridanie EMG a goniometra

Pripojte každý EMG a goniometer k napájaniu, uzemneniu a analógovému kolíku. V prípade vyššie uvedeného diagramu malý senzor vľavo predstavuje EMG a potenciometer predstavuje goniometer. Všimnite si, v ktorom pine je každý snímač, máme EMG v A0 a goniometer v A1.

Krok 9: Pridanie výstupov LED

Pripojte dve diódy LED k zemi a digitálny kolík. Jedna LED dióda indikuje, kedy je dokončené opakovanie, a druhá LED dióda indikuje, keď je dokončená sada. Všimnite si digitálneho kolíka, v ktorom sú všetky LED diódy pre kódovaciu časť. Máme jednu LED diódu idúcu na pin 8 a druhú smerujúcu na pin 9. Každá LED dióda by mala byť zapojená k zemi pomocou rezistora 220Ohm.

Krok 10: Pridanie výstupu digitálneho displeja

Ak chcete pridať digitálny displej, postupujte opatrne podľa vyššie uvedeného zapojenia. Tretím kolíkom zľava prechádza odporový delič. Rezistor 10K Ohm beží od napájania aj uvedeného kolíka a odpor 220Ohm beží od rovnakého kolíka k zemi.

Krok 11: Pridanie tlačidla

Umiestnite tlačidlo na dosku, ako je znázornené na obrázku vyššie. Napájajte tlačidlo a uzemnite ho pomocou odporu 220 Ohm. Spustite výstup tlačidla na digitálny pin (použili sme pin 7).

Krok 12: Inštalácia goniometra a drôtených príloh

Akonáhle je konštrukcia goniometra dokončená, ste pripravení pripevniť goniometer k kompresnému puzdru. To sa robí tkaním narovnaných kancelárskych sponiek do kompresného puzdra. Pre variabilnú nohu goniometra, pripevnenú k číselníku potenciometra, splietajte kancelársku sponku rovnobežne s predlaktím. Podobne pre referenčnú nohu spojenú so základňou potenciometra splietajte kancelársku sponku rovnobežne s bicepsom.

Ďalej na zapojenie goniometra do vášho obvodu použite 9 prepojovacích vodičov typu female - male. Dve hroty potenciometra sú pripojené k napájaniu a uzemneniu. Jednosmerná strana potenciometra je pripojená k analógovému vstupu A1.

Krok 13: Umiestnenie elektródy EMG

Ak chcete integrovať snímač BITalino EMG do Arduina, prvým krokom je správne umiestnenie elektród. Budú potrebné 3 elektródové podložky. Dve elektródy sú umiestnené pozdĺž brucha bicepsového svalu a jedna je umiestnená na lakťovej kosti. Na pripojenie týchto elektród k Bitalinu sú červené, biele a čierne zvody. Biele vedenie je pripevnené k elektróde na lakte. Červené a čierne elektródy sú pripevnené k elektródam na bruchu bicepsového svalu. Poznámka: červený vodič je zapojený vyššie na bicepse a čierny vodič nižšie na bicepse. Nakoniec, ak chcete pripojiť snímač EMG k Arduinu, pripojte červený a čierny vodič k napájaniu a uzemneniu. Fialový vodič by mal ísť do analógového kolíka A0.

Krok 14: Kódovanie Biosenzora pravého zástupcu

Teraz, keď je obvod kompletný, je pripravený na nahranie kódu. Priložený kód je úplný kód použitý na dokončenie tohto projektu. Obrázok vyššie ako ukážka toho, ako by mal kód po otvorení vyzerať. Keď kód funguje správne, dôjde k nasledujúcemu:

1. Signály EMG a goniometra sa čítajú pomocou funkcie analogRead ().

2. Program pomocou príkazu if () skontroluje, či sú signály EMG a goniometra vyššie ako ich príslušné prahové hodnoty. Ak sú oba signály vyššie, na LCD displej sa pridá opakovanie a zelená LED dióda sa rozsvieti, čo znamená, že opakovanie bolo dokončené. Ak niektorý zo signálov nedosiahne svoj prah, LED dióda zhasne a nebude sa počítať žiadne opakovanie.

3. Signál odosiela dátový bod rýchlo, takže existuje riadok kódu, ktorý kontroluje, koľko času uplynulo medzi opakovaniami. Ak od predchádzajúceho opakovania uplynie pol sekundy, bude počítať nové opakovanie, pokiaľ budú splnené prahové hodnoty EMG a goniometra.

4. Ďalej kód skontroluje, či je počet dokončených opakovaní väčší alebo rovný počtu opakovaní na sadu (túto hodnotu nastavíme na 10 opakovaní na sadu). Ak je počet opakovaní väčší alebo rovný tejto hodnote, rozsvieti sa modrá LED dióda, čo znamená, že sada bola dokončená.

5. Nakoniec kód skontrolujte, či nie je stlačené tlačidlo. Ak stlačíte tlačidlo, počet opakovaní sa nastaví späť na 0 a LCD displej sa podľa toho aktualizuje.

Ak sa chcete k tomuto kódu dostať na GitHub, kliknite SEM!

Krok 15: SPRÁVNA SPRÁVA EAGLE SCHÉMA

Tu je schéma orla rovnakého zostavenia obvodu vo vyššie uvedených krokoch. Všetky komponenty, okrem LCD displeja, smerujú priamo k drôtu. Pripomienka k LCD displeju: pozorne sledujte vodiče zobrazené na diagrame. Aj keď digitálne piny, ku ktorým prechádza každý vodič, nie sú pevné, pre jednoduchosť odporúčame použiť konfiguráciu, ktorú sme použili. Ak sa piny nezhodujú s vodičom uvedeným v kóde, program nepracuje správne. Možno budete musieť dvakrát alebo trikrát skontrolovať, či je všetko tam, kde má byť.

Krok 16: ĎALŠIE NÁPADY

Myšlienkou, ktorou by sme mali softvér ďalej podporovať, je pridať na displej rôzne fázy. Tieto frázy budú závisieť od údajov prichádzajúcich do programu. Keď je napríklad počet opakovaní vzdialený jedno alebo dve opakovania od konca sady, na displeji LCD sa môže zobrazovať text „Takmer hotovo“alebo „Len niekoľko ďalších!“. Ďalším príkladom môžu byť správy závislé od času. Ak dt nedosiahne minimálny čas medzi opakovaniami, na displeji sa môže zobraziť „spomalenie“.

Ďalšou myšlienkou softvéru by mohla byť funkcia vlastnej kalibrácie. Namiesto toho, aby ste museli kontrolovať sériový monitor a nájsť vhodný prah, kód ho mohol nájsť za vás. Úroveň kódovania, ktorá to vyžaduje, je jednoducho nad rámec našich súčasných znalostí, a preto je to len ďalší nápad.

Inováciou hardvéru môže byť namiesto deliča rezistora použitie potenciometra pre LCD displej. Kolík, cez ktorý prechádza delič rezistora, riadi jas textu na displeji. Použitie potenciometra by umožnilo užívateľovi stlmiť jas pomocou číselníka, a nie mať pevnú úroveň jasu.