Přípojka ponožky snímající tlak: 18 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Pokud jde o výběr vlastní ortotiky, neexistuje mnoho spolehlivých možností testování, které by vám mohly pomoci rozhodnout, jaký typ vložky je nejlepší pro potřeby vašich nohou. A možnosti, které existují, téměř vždy konkrétně testují nerovnováhu sil ve vašich nohou, když stojíte na místě. Ve skutečnosti potřebujete, aby vám vložky poskytovaly pohodlí a stabilitu i při chůzi, nejen při stání. Zvědaví, jak bychom mohli začít pracovat na vyřešení tohoto problému, jsme se rozhodli navrhnout jednoduchý, cenově dostupný nástavec na ponožku senzoru tlaku, který, doufejme, jakmile bude v budoucnu vylepšen, by mohl být použit k diagnostice jakékoli nerovnováhy v nohou pacienta při chůzi. Tato diagnóza by pak mohla být potenciálně použita ve spojení s existující lékařskou dokumentací k vytvoření vlastních stélek pro pacienta (nebo doporučit stávající).

Náš současný design (ten, který můžete vyrobit v tomto návodu) má tři senzory, které se připevňují ke spodní části jakékoli ponožky, což má za následek rozsvícení neopixelů (malých světel) po jejich stisknutí. Všechny elektronické komponenty jsou uloženy v kotníku a umožňují odesílání údajů o tlaku do vašeho počítače přes bluetooth a poté vykreslování v reálném čase. Doufáme, že v budoucnu tento design aktualizujeme, ale prozatím zde je návod, jak postavit náš současný prototyp!

(Podívejte se na video výše, abyste věděli, co to udělá, až budete hotovi.)

Příprava

Abyste toto zařízení úspěšně vyrobili, musíte vědět několik věcí. Kód použitý pro projekt byl zahrnut, ale základní znalost logiky by mohla být prospěšná, pokud narazíte na nějaké problémy. Pokud máte problém, jsou na internetu k dispozici také fóra, kde můžete svůj problém zveřejnit nebo vyhledat takové, které je podobné vašemu problému, který již byl řešen. Základní znalosti elektrického vedení, i když nejsou příliš komplikované, mohou projekt spojit o něco rychleji. Nakonec budete muset na Floru připájet některé spojovací prvky. Před začátkem oprášte základy!

Bezpečnost

Než začnete s projektem, je třeba vyřešit několik bezpečnostních problémů. Samotný hotový výrobek vám neublíží, ale elektrická bezpečnost není vždy všeobecně známá. Abyste předešli zkratu některého z vašich zařízení, před připojením napájení se ujistěte, že je k vašemu zařízení připojena zem. Také se ujistěte, že žádný z vašich vodivých závitů nepřekračuje jiný vodivý závit. Mohlo by dojít ke zkratu obvodu a vzniku požáru. Je třeba také dbát na pájení spojovacích prvků na Floru. Pájecí nástroje jsou neuvěřitelně horké a pokud se omylem dotknete hrotu, způsobí extrémně bolestivé popáleniny. Ujistěte se, že víte, co děláte, abyste se nespálili nebo nepoškodili obvody.

Tipy a triky

• Před jakýmkoli šitím nebo stavbou zkontrolujte, zda obvod funguje!
• Pokud se vám zdá, že nemůžete získat žádný výstup dat ze snímače tlaku, zkontrolujte, zda je příslušný kolík na Floře funkční (jeden z našich kolíků byl zlomený a museli jsme získat novou Floru).
• Naplánujte si, jak hodláte nasadit všechny komponenty na kotník, abyste se vyhnuli křížení vodivých vláken v kterémkoli bodě.
• Při plánování přišití vodivého vlákna na pásek si ponechte další prostor. Mít nitě příliš blízko sebe představuje riziko jejich náhodného dotyku.
• Chcete -li ušetřit čas, naplánujte si umístění nitě před sešitím. Pokud se to pokusíte ušít, aniž byste měli jasnou představu o tom, kam všechno půjde, budete frustrovaní a nakonec toho stejně hodně uděláte.
• Pokud máte potíže s připojením k modulu Bluetooth, odpojte modul, zapomeňte na zařízení v nastavení Bluetooth v počítači a poté se k němu znovu připojte.
• Chcete -li ušetřit čas, podívejte se na několik video návodů na šití nositelné elektroniky na oblečení

Krok 1: Shromážděte materiály a nástroje

Vytvořte přílohu ponožky snímající tlak. Existuje několik věcí, které budete potřebovat, pokud chcete, aby fungovala. Některé z věcí v níže uvedeném seznamu jsou povinné a některé jsou vyžadovány pro snadnost.

1. Flora (najdete zde za 15 $)
2. Bluetooth modul. Použili jsme Arduino (HC06 BT), ale můžete použít i nositelný modul Flora BLE.
3. Vodivý materiál citlivý na tlak, jako je Velostat (dostupný zde od Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, alespoň tři. (Balíček 4 je k dispozici od společnosti Adafruit za přibližně 8 dolarů zde.)
5. Vodivá nit
6. Propojovací vodiče (které vypadají takto s alespoň jednou zásuvkou). Budete potřebovat 4.
7. Klipy krokodýlů připevněné k vodičům (volitelné, ale velmi užitečné)
8. Šicí jehla
9. Postačit by měla malá baterie 3,7V (k dispozici zde od Adafruit za zhruba 8 dolarů). Ujistěte se, že baterie má správný konektor pro Flora.
10. Podložka na suchý zip, alespoň 2 x 4 palce, plus body na suchý zip.
11. Malé (5 mm) našité patentky. Budete potřebovat alespoň 18.
12. Pájka a páječka
13. Staré tričko
14. Tavitelná propojovací tkanina, Lze ji zakoupit ve většině obchodů s řemesly nebo šitím. Zde si přečtěte několik tipů a triků.
15. Staré tričko
16. Nůžky, páska a trpělivost.

Krok 2: Vytvořte tlakové snímače

1. Z vodivé látky vystřihněte 3 kusy. Jeden by měl být dostatečně malý, aby se vešel pod patu průměrného člověka, a další dva by měly mít zhruba 1 palec x 1 palec (ale na tvaru ve skutečnosti tolik nezáleží).
2. Odřízněte šest 18palcových kusů vodivých nití.
3. Přilepte jeden kus nitě na každou stranu všech tří předem nastříhaných kusů látky. Nit by měla být podlepena páskou ve tvaru „J“, jak je znázorněno na obrázku výše, a měla by se odvíjet od látky na opačných stranách, jak je znázorněno (mezi ocasy vláken by měla být asi půl palce prostoru).

Krok 3: Připojte tlakové senzory k Floře

1. Pomocí aligátorových svorek pro každý tlakový senzor připevněte jeden vodivý konec závitu k uzemňovacímu kolíku na Floře a druhý k jednomu z kolíků 6, 9 nebo 10 (připojení je znázorněno na obrázku výše vlevo). Kód, který budete používat, označuje snímač na pinu 9 jako ten, který bude umístěn na patě, snímač na pinu 6 jako ten, který bude umístěn na kouli nohy, a snímač na pinu 10 jako ten, který bude být umístěn pod vnější částí chodidla (pod místem, kde se nachází kloub vašeho nejmenšího prstu). Pokud jste senzory tvarovali speciálně pro použití v jednom z těchto míst, ujistěte se, že jsou připojeny ke správnému kolíku.
2. Umístěte senzory tak, aby byly na stole rovné a žádné z vláken nebylo překříženo ani se ho nedotýkalo.

(Poznámka: Pokud potřebujete na jeden kolík Flory vložit více aligátorových spon, přilepte konec malého drátu mezi stávající připojení a poté připevněte klip k vyčnívajícímu konci, jak je uvedeno výše na obrázku vpravo.)

Krok 4: Připojte NeoPixely k Floře

1. Připojte každý NeoPixel k GND. Všechny mohou být připojeny ke stejné zemi.
2. Připojte NeoPixely do série, přičemž první připojte ke kolíku 12 na Floře.
3. Věnujte pozornost tomu, kterým směrem šipky směřují. Šipka směřující do středu je příchozí signál a šipka směřující od středu je odchozí signál.
4. Připojte každý NeoPixel k VBATT.

Schéma zapojení je znázorněno na obrázku výše jako reference.

Krok 5: Připojte Bluetooth k Floře

1. Připojte pin GND na modulu Bluetooth ke kolíku GND na Floře.
2. Připojte pin VCC na modulu Bluetooth k 3,3V pinu na Floře.
3. Připojte TXD na modulu Bluetooth k RX #0 na Floře.
4. Připojte RXD na modulu Bluetooth k TX #1 na Floře.

Pokud je modul Bluetooth zapojen nesprávně, může dojít k přerušení obvodu nebo nesprávné komunikaci mezi modulem a počítačem.

Krok 6: Sestavte obvod

Pomocí výše uvedeného schématu zapojení sestavte všechny součásti (NEZKOUŠEJTE zatím používat vodivý závit. Prozatím stačí použít krokosvorky a izolované vodiče nebo jiné dočasné vodiče podle vašeho výběru)

Krok 7: Stáhněte si kód a připojte Floru k počítači

1. Stáhněte si kód pomocí níže uvedeného odkazu a otevřete jej v Arduino IDE.
2. Pokud nemáte nainstalovanou knihovnu Adafruit NeoPixel, stáhněte si ji z GitHub. Nainstalujte si tuto knihovnu a nezapomeňte ji zahrnout do složky Arduino Libraries.
3. Pokud nemáte nainstalovanou knihovnu filtrů Arduino, stáhněte si ji zde z GitHub. Nainstalujte si jej a nezapomeňte jej zahrnout do složky Arduino Libraries.
4. Připojte Flora k počítači kabelem micro USB na USB (na obrázku výše).
5. Kliknutím na „Nástroje“> „Deska“> „Adafruit Playground“softwaru sdělíte, jaký hardware používáte.
6. Klikněte na „Nástroje“> „Port“a poté v rozevírací nabídce vyberte port COM, ke kterému je vaše Flora ve vašem počítači připojena.

Zde je kód, který potřebujete!

POZNÁMKA: Možná budete muset upravit prahové hodnoty v kódu pro určení, kdy zapnout/vypnout NeoPixel. Upravte každý pro každý senzor.

Krok 8: Nahrajte kód do Flora

1. Klikněte na šipku „Nahrát“v levém horním rohu IDE (zakroužkováno na obrázku výše).
2. Protože byl kód nahrán, můžete nyní Floru odpojit od počítače. Komunikace mezi Florou a vaším počítačem odtud bude probíhat prostřednictvím připojení Bluetooth.

Krok 9: Připojte modul Bluetooth k počítači

1. V tomto místě by mělo blikat světlo na modulu Bluetooth.
2. Otevřete v počítači předvolby Bluetooth.
3. Připojte se k modulu kliknutím na možnost „HC-06“.
4. Po připojení by světlo na HC-06 mělo přestat blikat a zůstat konstantní, jak je vidět na obrázku výše.

Krok 10: Otestujte funkčnost

1. V tomto okamžiku by měl modul Bluetooth přenášet data ze snímačů tlaku, které jste vytvořili do počítače.
2. Stažený kód vezme tato data a vykreslí je jako tři samostatné řádky (jeden pro každý senzor).
3. V IDE klikněte na „Nástroje“> „Sériový plotter“.
4. Měli byste vidět tři zmíněné řádky, všechny pravděpodobně na různých počátečních hodnotách.
5. Zatlačte na každý tlakový senzor jeden po druhém, aby se zajistila odezva v příslušné zakreslené linii (tlak by měl mít za následek pokles křivky).
6. Pokud nevidíte vykreslování žádných dat, zkontrolujte, zda je přenosová rychlost na grafu nastavena na 9600.
7. Nepokračujte v dalším kroku, dokud nezajistíte sběr dat a grafy nereagují na tlak na tlakových senzorech

Krok 11: Zakryjte senzory

1. Vystřihněte kousky tenké nevodivé látky (použili jsme staré tričko) ve stejných tvarech jako vaše tlakové senzory (jen o něco větší). Pro každý senzor vystřihněte 2 kusy látky.
2. Vložte každý senzor mezi určené 2 kusy látky a poté jej obšijte (určitě jej nepropíchněte).
3. Jakmile je šití dokončeno, vystřihněte 3 kusy suchého zipu (hrubá strana) stejného tvaru a velikosti jako vaše senzory.
4. Připevněte suchý zip k odpovídajícím nově zakrytým senzorům (pouze na jedné straně každého).
5. Pokud se vám suchý zip na tkanině špatně drží, můžete jej také přišít. Opět si však dejte pozor, abyste senzory neprorazili. Suchý zip bude sloužit jako způsob připevnění senzorů k ponožce.

Krok 12: Naplánujte si vlákno

Nyní, když jste sestavili hrubý návrh prototypu a ověřili jste si, že skutečně funguje, můžete jej zkusit sešít pro konečný produkt. Pamatujte, nepřecházejte vodivou nit a naplánujte si šití před šitím. Existuje nekonečné množství možností, kam umístit Floru, Bluetooth a NeoPixely. Výše uvedený obrázek je jednou z možností, kterou jsme našli funkční. Tři NeoPixely jsou zapojeny do série a každý je připojen k napájení a zemi. Navíc se žádné dráty nekříží! což z něj činí vynikající rozvržení.

Krok 13: Sestavení prototypu: šití Část 1

Senzory jsou zakryté, kód funguje a vy jste si naplánovali navlékání. Nyní je čas sestavit finální produkt. Vše jsme přišili na kotníkový pásek (vyrobený ze starého trička), který lze omotat a zajistit suchým zipem. Můžete zkusit stejný nápad, ale doporučujeme si s ním pohrát a najít nastavení, které vám bude vyhovovat! Postupujte podle níže uvedených kroků a nezapomeňte sledovat svá připojení!

1. Vyžehlete rozhraní na proužek trička, dávejte si pozor na to, která strana je lícem dolů. Pás by měl být dostatečně dlouhý, aby se omotal kolem kotníku, a dostatečně široký, aby bylo možné přišít Floru, Bluetooth a NeoPixels.
2. Rozhodněte se, kam chcete umístit Floru, modul Bluetooth a NeoPixels.
3. Přišijte ženskou stranu patentek na tričko, kam chcete umístit Floru. Žádný z puků by se neměl navzájem dotýkat.
4. Ujistěte se, že při šití kontrolujete umístění každého patentu, abyste se ujistili, že budou zarovnány se správným kolíkem na Floře. (Viděno výše na obrázku.)

V těchto fázích nezapomínejte na odkaz na svůj plán navlékání, abyste nepřekřížili dráty ani nezapomněli něco připojit.

Krok 14: Sestavení prototypu: šití Část 2

Nyní, když máte rámec dolů, přejděte k šicím komponentám:

1. Nalepte NeoPixely tam, kde je chcete mít. Není to nezbytně nutné, ale pomůže vám to držet je na místě, zatímco je sešijete.
2. Na tričko našijte NeoPixely.
3. Přišijte Bluetooth na tričko. Udělali jsme malou kapsu, jak je vidět na obrázku výše, ale cvičte svou kreativní mysl, abyste se rozhodli, jak ji nejlépe držet.
4. Pomocí vodivého vlákna našijte spojení mezi západkami pro Floru, Bluetooth a NeoPixely.
5. Nepřekračujte nitky! Pokud je křížení nití nevyhnutelné, vložte mezi nitě nějaký druh izolace, jako součást trička.

Krok 15: Sestavení prototypu: šití Část 3

Jakmile jsou NeoPixely sešity, přejděte k připojení snímačů tlaku k obvodům:

1. Šijte řadu šesti západek asi palec pod NeoPixely.
2. Navlečte vodivé dráty mezi Floru a novou řadu západek. Ty budou fungovat jako spojovací body pro tlakové senzory. (Měly by být tři připojené k GND a tři připojené k pinům analogového signálu 6, 9 a 10.)
3. Přivedli jsme dráty z každého tlakového senzoru na zadní část kotníku a provlékli je částí trička, aby se navzájem nedotýkaly.
4. Zajistěte vnější stranu šesti západek na konci vodivého závitu ze snímačů tlaku.
5. Tyto patentky by se měly přichytit k linii, kterou jste právě přišili.

Při těchto krocích se vraťte zpět ke svému plánu navlékání, abyste se ujistili, že nepřekračujete dráty a že připojujete správné západky.

Krok 16: Sestavení prototypu: pájení

Nyní přejdeme k pájení. Nezapomeňte zkontrolovat svoji bezpečnost, protože páječky mohou být při dotyku velmi bolestivé.

1. Zapájejte mužskou stranu západek na Floru. (Viděno na obrázku výše vlevo.)
2. Poté, co se každý patent připájí, dvakrát zkontrolujte jeho polohu pomocí přišitých patentek. Je rychlejší upravit jeden patent pájkou, než znovu přišít všechny patentky, protože nejsou správně seřazené.
3. Jakmile jsou západky připájeny k Floře, můžete k ní připevnit hrubou sestavu dílů, abyste viděli, jak sedí, jak je vidět na obrázku vpravo.

Krok 17: Sestavení prototypu: Dokončení

1. Zakryli jsme zadní stranu proužku (kde jsou odhaleny všechny nitě a uzly) další částí trička. Byla by škoda, kdyby se drát zachytil a roztrhl!
2. V případě potřeby vytvořte malou kapsu pro baterii.
3. Vytvořili jsme klapku, která pokryje všechny součásti, ale je to zcela na vás!
4. Na proužek trička přidejte tečky na suchý zip. To bude sloužit jako zajištění velikosti s nastavitelnou velikostí, které drží pásek kolem kotníku.
5. Jeden jste dokončili, vyzkoušejte si velikost a zjistěte, zda funguje!

Krok 18: Další nápady

Doufáme, že v blízké budoucnosti přidáme další zpracování pro dosažení jasnějšího signálu a zpětnou vazbu, abychom informovali uživatele o nerovnováhách mezi hodnotami snímačů tlaku. Tyto nerovnováhy by snad mohly být použity k vytváření návrhů stélky pro uživatele (opět by to usnadnilo přesnější a úplnější mřížka senzorů).

V budoucnu by tento projekt mohl být rozšířen o přesnější řadu tlakových senzorů. Pokud by se řekněme použila nějaká mřížka snímající tlak, mohlo by to vytvořit mnohem podrobnější sběr dat. Tato data by pak mohla být použita k vytvoření vykresleného obrazu nohy v reálném čase s oblastmi vyššího a nižšího tlaku označenými řadou barev. Díky tomu by byl nástavec senzoru v klinickém prostředí mnohem užitečnější, protože lékař mohl při chůzi vizuálně rozpoznat abnormality v rozložení sil na něčí noze. Poté by se mohl podívat na číselné údaje a na základě zjištění doporučit léčbu daného stavu (tj. Jaký typ stélky koupit, aby se zlepšilo pohodlí). Taková funkčnost je pro tento projekt daleko, ale věříme, že tento Instructable má rozhodně velký potenciál!

Děkujeme, že jste si našli čas na přečtení našeho tutoriálu a (možná!) To vyzkoušeli. Dejte nám vědět, pokud máte nějaké návrhy nebo zpětnou vazbu v sekci komentáře níže.