Nástavec na ponožku snímajúci tlak: 18 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Pokiaľ ide o výber vlastných ortéz, neexistuje veľa spoľahlivých možností testovania, ktoré by vám mohli pomôcť rozhodnúť sa, ktorý typ vložky je pre potreby vašich nôh najvhodnejší. A možnosti, ktoré existujú, takmer vždy špecificky testujú nerovnováhu síl v nohách v stoji. V skutočnosti potrebujete, aby vám vložky poskytovali pohodlie a stabilitu aj počas chôdze, nielen pri státí. Keďže sme zvedaví, ako by sme mohli začať pracovať na vyriešení tohto problému, rozhodli sme sa navrhnúť jednoduchý, cenovo dostupný nástavec na ponožku so snímačom tlaku, ktorý, dúfajme, keď sa v budúcnosti zlepší, bude možné použiť na diagnostiku akejkoľvek nerovnováhy v nohách pacienta pri chôdzi. Táto diagnóza by sa potom mohla potenciálne použiť v spojení s existujúcou lekárskou dokumentáciou na vytvorenie vlastných vložiek pre pacienta (alebo odporučiť existujúce).

Náš súčasný dizajn (ten, ktorý môžete vyrobiť v tomto návode) má tri senzory, ktoré sa pripájajú k spodnej časti akejkoľvek ponožky a výsledkom sú po stlačení neopixely (malé svetlá). Všetky elektronické súčiastky sú uložené v páse okolo členka a umožňujú odosielanie údajov o tlaku do vášho počítača cez bluetooth a následné vykresľovanie v reálnom čase. Dúfame, že tento dizajn v budúcnosti aktualizujeme, ale zatiaľ tu je návod, ako postaviť náš súčasný prototyp!

(Pozrite sa na video vyššie, aby ste zistili, čo urobí, keď budete hotoví.)

Príprava

Aby ste mohli toto zariadenie úspešne vyrobiť, musíte vedieť niekoľko vecí. Kód použitý v projekte bol zahrnutý, ale základné znalosti logiky by mohli byť prospešné, ak sa stretnete s akýmikoľvek problémami. Ak máte problém, na internete sú k dispozícii aj fóra, na ktorých môžete uverejniť svoj problém alebo nájsť také, ktoré je podobné vášmu problému, ktorý už bol vyriešený. Základné znalosti o elektrickom vedení, aj keď nie sú príliš komplikované, môžu projekt zladiť o niečo rýchlejšie. Nakoniec budete musieť na Floru spájkovať niektoré upevňovacie prvky. Skôr ako začnete, oprášte základy!

Bezpečnosť

Predtým, ako začnete s projektom, je potrebné vyriešiť niekoľko bezpečnostných obáv. Samotný hotový výrobok vám neublíži, ale elektrická bezpečnosť nie je vždy všeobecne známa. Aby ste predišli skratu akéhokoľvek zariadenia, pred pripojením napájania sa uistite, že je k vášmu zariadeniu pripojená zem. Tiež sa uistite, že žiadna z vašich vodivých nití neprechádza cez inú vodivú niť. V opačnom prípade by mohlo dôjsť k skratu obvodu a vzniku požiaru. Tiež by ste mali byť opatrní pri spájkovaní spojovacích prvkov na Floru. Spájkovacie nástroje sú neuveriteľne horúce a ak sa náhodou dotknete hrotu, spôsobia extrémne bolestivé popáleniny. Uistite sa, že viete, čo robíte, aby ste sa nespálili a nepoškodili obvody.

Rady a tipy

• Pred akýmkoľvek šitím alebo stavbou skontrolujte, či obvod funguje!
• Ak sa vám zdá, že nemôžete získať žiadny výstup údajov zo snímača tlaku, skontrolujte, či je príslušný kolík na zariadení Flora funkčný (jeden z našich kolíkov bol zlomený a museli sme získať novú Floru).
• Naplánujte si, ako namontujete všetky komponenty na členkový pás, aby ste sa v každom mieste vyhli kríženiu vodivých nití.
• Pri plánovaní prišitia vodivej nite na pás si nechajte viac miesta. Mať vlákna príliš blízko seba predstavuje riziko ich náhodného dotyku.
• Aby ste ušetrili čas, naplánujte si umiestnenie nite pred jej zošitím. Ak sa to pokúsite ušiť, bez toho, aby ste mali jasnú predstavu o tom, kam všetko pôjde, budete frustrovaní a nakoniec toho veľa urobíte.
• Ak máte problémy s pripojením k modulu Bluetooth, odpojte modul, zabudnite zariadenie v nastaveniach Bluetooth v počítači a potom sa k nemu znova pripojte.
• Ak chcete ušetriť čas, pozrite si niekoľko video návodov na YouTube o šití nositeľnej elektroniky na oblečenie

Krok 1: Zhromaždite materiály a nástroje

Vytvorte prílohu ponožky snímajúcej tlak. Existuje niekoľko vecí, ktoré budete potrebovať, ak chcete, aby fungovala. Niektoré z vecí v zozname nižšie sú povinné a niektoré z nich sú požadované pre jednoduchosť.

1. Flora (nájdete ju tu za 15 dolárov)
2. Bluetooth modul. Použili sme Arduino (HC06 BT), ale môžete použiť aj nositeľný modul Flora BLE.
3. Vodivý materiál citlivý na tlak, ako je Velostat (dostupný tu od Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, najmenej tri. (Štvorbalenie je k dispozícii od spoločnosti Adafruit za približne 8 dolárov tu.)
5. Vodivá niť
6. Prepojovacie vodiče (ktoré vyzerajú aspoň takto s najmenej jednou ženskou stranou). Budete potrebovať 4.
7. Klipy aligátora pripevnené k drôtom (voliteľné, ale veľmi užitočné)
8. Šijacia ihla
9. Malá batéria, 3,7 V, by mala stačiť (k dispozícii tu od spoločnosti Adafruit za približne 8 dolárov). Uistite sa, že batéria má správny konektor pre Flora.
10. Podložka na suchý zips, najmenej 2 x 4 palce, plus bodky na suchý zips.
11. Malé (5 mm) prišité patentky. Budete potrebovať najmenej 18.
12. Spájka a spájkovačka
13. Staré tričko
14. Taviteľná spojovacia tkanina, dá sa kúpiť vo väčšine obchodov s remeslami alebo šitím. Prečítajte si niekoľko tipov a trikov tu.
15. Staré tričko
16. Nožnice, páska a trpezlivosť.

Krok 2: Vytvorte snímače tlaku

1. Z vodivej tkaniny vystrihnite 3 kusy. Jeden by mal byť dostatočne malý, aby sa zmestil pod pätu priemerného človeka, a ďalšie dva by mali mať zhruba 1 palec x 1 palec (ale na tvare v skutočnosti až tak nezáleží).
2. Odrežte šesť 18-palcových kúskov vodivého vlákna.
3. Prilepte jeden kus nite na každú stranu všetkých troch vopred narezaných kusov látky. Niť by mala byť podlepená páskou v tvare „J“, ako je znázornené na obrázku vyššie, a mala by sa odvíjať od tkaniny na protiľahlých stranách, ako je znázornené (medzi chvostmi nití by mal byť priestor asi pol palca).

Krok 3: Pripojte snímače tlaku k zariadeniu Flora

1. Pre každý snímač tlaku pomocou aligátorových svoriek pripevnite jeden vodivý chvost závitu k uzemňovaciemu kolíku na Flore a druhý k jednému z pinov 6, 9 alebo 10 (spojenia znázornené na obrázku vyššie vľavo). Kód, ktorý budete používať, označuje snímač na kolíku 9 ako ten, ktorý bude umiestnený na päte, snímač na kolíku 6 ako ten, ktorý bude umiestnený na nohe, a snímač na kolíku 10 ako ten, ktorý bude byť umiestnené pod vonkajšou časťou chodidla (pod miestom, kde sa nachádza kĺb vášho najmenšieho prsta). Ak ste senzory tvarovali špeciálne na použitie v jednom z týchto miest, uistite sa, že sú pripevnené k správnemu kolíku.
2. Senzory umiestnite tak, aby boli na stole ploché a aby sa žiadne z nití neprekrížilo ani sa ho nedotýkalo.

(Poznámka: Ak potrebujete na jeden kolík rastliny Flora pripevniť viacero svoriek aligátora, prilepte koniec malého drôtu medzi existujúce pripojenie a potom sponku pripevnite k vyčnievajúcemu koncu, ako je to znázornené vyššie na obrázku vpravo.)

Krok 4: Pripojte NeoPixely k Flore

1. Pripojte každý NeoPixel k GND. Všetky je možné pripojiť k tej istej zemi.
2. Pripojte NeoPixely do série, pričom prvý z nich je zapojený do kolíka 12 na zariadení Flora.
3. Dávajte pozor, akým smerom šípky smerujú. Šípka smerujúca do stredu je prichádzajúci signál a šípka smerujúca mimo stredu je odchádzajúci signál.
4. Pripojte každý NeoPixel k VBATT.

Schéma zapojenia je znázornená na obrázku vyššie ako referencia.

Krok 5: Pripojte Bluetooth k Flore

1. Pripojte kolík GND na module Bluetooth ku kolíku GND na zariadení Flora.
2. Pripojte kolík VCC na module Bluetooth k 3,3 V kolíku na zariadení Flora.
3. Pripojte TXD na module Bluetooth k RX #0 na Flore.
4. Pripojte RXD na module Bluetooth k TX #1 na zariadení Flora.

Ak je modul Bluetooth zapojený nesprávne, môže to viesť k prerušeniu obvodu alebo nesprávnej komunikácii medzi modulom a počítačom.

Krok 6: Zostrojte obvod

Pomocou vyššie uvedeného schémy zapojenia zostavte všetky súčiastky (NESKÚŠAJTE ešte používať vodivý závit. Zatiaľ používajte iba krokosvorky a izolované vodiče alebo iné dočasné vodiče podľa vlastného výberu)

Krok 7: Stiahnite si kód a pripojte zariadenie Flora k počítaču

1. Stiahnite si kód pomocou nižšie uvedeného odkazu a otvorte ho v Arduino IDE.
2. Ak nemáte nainštalovanú knižnicu Adafruit NeoPixel, stiahnite si ju z GitHub. Nainštalujte si túto knižnicu a zahrňte ju do priečinka Knižnice Arduino.
3. Ak nemáte nainštalovanú knižnicu filtrov Arduino, stiahnite si ju tu z GitHub. Nainštalujte ho a nezabudnite ho zahrnúť do priečinka Knižnice Arduino.
4. Pripojte Floru k počítaču káblom micro USB na USB (na obrázku vyššie).
5. Kliknutím na „Nástroje“> „Board“> „Adafruit Playground“softvéru oznámite, ktorý hardvér používate.
6. Kliknite na „Nástroje“> „Port“a potom v rozbaľovacej ponuke vyberte port COM, ku ktorému je vaša Flora pripojená vo vašom počítači.

Tu je kód, ktorý potrebujete!

POZNÁMKA: Možno budete musieť upraviť prahové hodnoty v kóde, aby ste určili, kedy sa má zapnúť/vypnúť NeoPixel. Upravte každý pre každý senzor.

Krok 8: Nahrajte kód do Flora

1. Kliknite na šípku „Nahrať“v ľavom hornom rohu IDE (zakrúžkované na obrázku vyššie).
2. Pretože bol kód nahraný, teraz môžete Floru odpojiť od počítača. Komunikácia medzi Flora a vašim počítačom odteraz bude prebiehať prostredníctvom pripojenia Bluetooth.

Krok 9: Pripojte modul Bluetooth k počítaču

1. V tomto mieste by malo blikať svetlo na module Bluetooth.
2. V počítači otvorte predvoľby Bluetooth.
3. Pripojte sa k modulu kliknutím na možnosť „HC-06“.
4. Po pripojení by svetlo na HC-06 malo prestať blikať a zostať konštantné, ako je vidieť na obrázku vyššie.

Krok 10: Otestujte funkčnosť

1. V tomto mieste by modul Bluetooth mal prenášať údaje zo senzorov tlaku, ktoré ste vytvorili, do počítača.
2. Stiahnutý kód vezme tieto údaje a vykreslí ich ako tri samostatné riadky (jeden pre každý senzor).
3. V IDE kliknite na „Nástroje“> „Sériový plotter“.
4. Mali by ste vidieť tri uvedené riadky, všetky pravdepodobne s rôznymi počiatočnými hodnotami.
5. Zatlačte na každý snímač tlaku jeden po druhom, aby ste zaistili odozvu v príslušnej vykreslenej čiare (tlak by mal mať za následok pokles krivky).
6. Ak nevidíte vykresľovanie žiadnych údajov, skontrolujte, či je prenosová rýchlosť na grafe nastavená na 9600.
7. Neprejdite na ďalší krok, pokiaľ nezistíte, že sa zhromažďujú údaje a grafy reagujú na tlak na tlakových snímačoch

Krok 11: Zakryte snímače

1. Vystrihnite kúsky tenkej nevodivej látky (použili sme staré tričko) v rovnakých tvaroch ako vaše snímače tlaku (len o niečo väčšie). Pre každý senzor vystrihnite 2 kusy látky.
2. Vložte každý snímač medzi určené 2 kusy látky a potom ich prišite (uistite sa, že ho neprepichnete).
3. Po dokončení šitia vystrihnite 3 kusy suchého zipsu (hrubá strana) rovnakého tvaru a veľkosti ako vaše senzory.
4. Pripevnite suchý zips k zodpovedajúcim novo zakrytým senzorom (iba na jednej strane každého).
5. Ak sa vám suchý zips na tkanine dobre nelepí, môžete ho aj prišiť. Opäť však dávajte pozor, aby ste snímače neprepichli. Suchý zips bude slúžiť ako spôsob pripevnenia senzorov k ponožke.

Krok 12: Naplánujte si závitovanie

Teraz, keď ste zostavili hrubý návrh prototypu a overili ste si, že skutočne funguje, môžete ho skúsiť ušiť na konečný výrobok. Nezabudnite, že pred šitím neprekrížte vodivú niť a naplánujte si prešitie. Existuje nekonečné množstvo možností, kam umiestniť kamery Flora, Bluetooth a NeoPixels. Vyššie uvedený obrázok je jednou z možností, ktoré sme považovali za fungujúce. Tri NeoPixely sú zapojené do série a každý je pripojený k napájaniu a uzemneniu. Navyše, žiadne drôty sa krížia! čo z neho robí vynikajúce rozloženie.

Krok 13: Zostavenie prototypu: šitie, časť 1

Senzory sú zakryté, kód funguje a vy ste si naplánovali navliekanie. Teraz je čas zostaviť konečný výrobok. Všetko sme ušili na členkový pás (vyrobený zo starého trička), ktorý je možné omotať a zaistiť suchým zipsom. Môžete skúsiť ten istý nápad, ale odporúčame vám hrať sa s ním a nájsť nastavenie, ktoré vám vyhovuje! Postupujte podľa nižšie uvedených krokov a sledujte svoje pripojenia!

1. Rozhranie zažehlite na pás trička, pričom dávajte pozor, ktorou stranou máte lícom nadol. Pruh by mal byť dostatočne dlhý na to, aby sa dal obopnúť okolo členka, a dostatočne široký na to, aby ste naň mohli prišiť Flora, Bluetooth a NeoPixels.
2. Rozhodnite sa, kam chcete umiestniť Floru, modul Bluetooth a NeoPixels.
3. Prišite ženskú stranu patentiek na tričko, kam chcete umiestniť Flóru. Žiadny zo západiek by sa nemal navzájom dotýkať.
4. Uistite sa, že ste pri šití skontrolovali umiestnenie každého patentu, aby ste sa presvedčili, že je v zákryte so správnym kolíkom na Flore. (Videné vyššie na obrázku.)

V týchto fázach sa neustále odvolávajte na svoj plán navliekania, aby ste neprekrížili drôty alebo niečo nezabudli pripojiť.

Krok 14: Zostavenie prototypu: šitie, časť 2

Teraz, keď máte rámec dole, prejdeme k komponentom šitia:

1. Prilepte NeoPixely tam, kde ich chcete mať. Nie je to úplne nevyhnutné, ale môže to pomôcť udržať ich na mieste, kým ich zošijete.
2. Prišite NeoPixely na tričko.
3. Prišite Bluetooth na tričko. Vytvorili sme malé vrecko, ako je vidieť na obrázku vyššie, ale precvičte svoju tvorivú myseľ a rozhodnite sa, ako ho najlepšie podržať.
4. Pomocou vodivého vlákna našite spoje medzi patentkami pre Flora, Bluetooth a NeoPixels.
5. Neprekračujte vlákna! Ak je kríženie nití nevyhnutné, dajte medzi vlákna nejakú izoláciu, napríklad časť trička.

Krok 15: Zostavenie prototypu: šitie, časť 3

Akonáhle sú NeoPixely zašité, pokračujte k pripojeniu tlakových senzorov k obvodom:

1. Šite riadok šiestich úchytiek asi palec pod NeoPixely.
2. Vodivé vodiče prevlečte medzi Flóru a nový rad západiek. Budú slúžiť ako spojovacie body pre snímače tlaku. (Mali by byť tri pripojené k GND a tri k analógovým signálovým pinom 6, 9 a 10.)
3. Previedli sme drôty z každého tlakového senzora hore na členok a prevliekli ich cez časť trička, aby sa navzájom nedotýkali.
4. Zaistite samčiu stranu šiestich západiek na konci vodivého závitu zo senzorov tlaku.
5. Tieto patentky by mali zacvaknúť na líniu, ktorú ste práve zošili.

Počas týchto krokov sa vráťte k svojmu plánu navliekania, aby ste sa uistili, že neprekrížite vodiče a zapojíte správne západky.

Krok 16: Zostavenie prototypu: spájkovanie

Teraz prejdeme k spájkovaniu. Nezabudnite skontrolovať svoju bezpečnosť, pretože spájkovačky môžu byť pri dotyku veľmi bolestivé.

1. Spájkujte mužskú stranu západiek na Floru. (Videné na obrázku vyššie vľavo.)
2. Potom, čo sa každý cvok spájkuje, dvakrát skontrolujte jeho polohu pomocou prišitých patentiek. Je rýchlejšie prispôsobiť jeden patent pájkou, ako znova ušiť všetky patentky, pretože nie sú správne zarovnané.
3. Akonáhle sú patentky spájkované s Florou, môžete k nej pripevniť hrubú zostavu dielov, aby ste zistili, ako zapadajú, ako je to znázornené na obrázku vpravo.

Krok 17: Zostavenie prototypu: Dokončenie

1. Zadnú stranu pásika (kde sú odhalené všetky nite a uzly) sme prikryli ďalšou časťou trička. Bola by škoda, keby sa drôt zachytil a roztrhol!
2. V prípade potreby vytvorte pre batériu malé vrecko.
3. Vytvorili sme klapku, ktorá pokryje všetky komponenty, ale je to úplne na vás!
4. Na prúžok trička pridajte bodky na suchý zips. To bude slúžiť ako zaistenie nastaviteľnej veľkosti na držanie pásky okolo členku.
5. Ten, ktorý ste dokončili, vyskúšajte na veľkosti a zistite, či funguje!

Krok 18: Ďalšie nápady

Dúfame, že v blízkej budúcnosti pridáme ďalšie spracovanie na dosiahnutie jasnejšieho signálu a spätnú väzbu, aby sme používateľov informovali o nerovnováhach medzi hodnotami snímačov tlaku. Dúfajme, že tieto nerovnováhy by sa potom dali použiť na navrhnutie vložky pre užívateľa (opäť by to uľahčilo presnejšie a úplnejšie usporiadanie snímačov).

V budúcnosti by sa tento projekt mohol rozšíriť o presnejšiu zostavu tlakových senzorov. Ak by sa povedzme použila nejaká mriežka na snímanie tlaku, mohlo by to vytvoriť oveľa podrobnejší zber údajov. Tieto údaje by potom bolo možné použiť na vytvorenie vykresleného obrazu nohy v reálnom čase s oblasťami vyššieho a nižšieho tlaku označenými radom farieb. Vďaka tomu bude uchytenie senzora oveľa užitočnejšie v klinickom prostredí, pretože lekár pri chôdzi dokáže vizuálne rozpoznať abnormality v distribúcii síl na niekoho chodidle. Potom by sa mohol pozrieť na číselné údaje a na základe zistení odporučiť liečbu daného stavu (t. J. Aký typ vložky si kúpiť na zvýšenie pohodlia). K tejto funkčnosti je pre tento projekt ďaleko, ale veríme, že tento Instructable má rozhodne veľký potenciál!

Ďakujeme vám, že ste si našli čas na prečítanie nášho tutoriálu a (možno!) Že ho vyskúšate. Dajte nám vedieť, ak máte nejaké návrhy alebo spätnú väzbu v sekcii komentárov nižšie.