ضمیمه جوراب سنجش فشار: 18 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

وقتی نوبت به انتخاب ارتزهای سفارشی می رسد ، گزینه های تست قابل اطمینان زیادی وجود ندارد که بتواند به شما کمک کند تصمیم بگیرید چه نوع اینسرت برای نیازهای پاهای شما مناسب است. و گزینه های موجود تقریباً همیشه به طور خاص عدم تعادل نیروها را در حالت ایستاده آزمایش می کنند. در حقیقت ، شما به کفی خود نیاز دارید تا در شرایط پیاده روی نیز راحتی و ثبات را ایجاد کند ، نه فقط در حالت سکون. با کنجکاوی در مورد چگونگی شروع کار برای رفع این مشکل ، تصمیم گرفتیم یک جوراب ساده ، مقرون به صرفه و حسگر فشار را طراحی کنیم که امیدواریم پس از بهبود در آینده ، بتواند برای تشخیص عدم تعادل در پای بیمار هنگام راه رفتن استفاده شود. به این تشخیص می تواند به طور بالقوه ، همراه با اسناد پزشکی موجود ، برای ایجاد کفی سفارشی برای بیمار (یا توصیه کفی های موجود) استفاده شود.

طرح کنونی ما (طرحی که می توانید در این قسمت آموزشی ایجاد کنید) دارای سه سنسور است که به پایین هر جورابی متصل می شوند و در نتیجه فشار آنها باعث می شود نئوپیکسل ها (چراغ های کوچک) روشن شوند. همه قطعات الکترونیکی در یک بند مچ پا قرار دارند و اجازه می دهند داده های فشار از طریق بلوتوث به رایانه شما ارسال شود و سپس در زمان واقعی ترسیم شود. ما امیدواریم که این طرح را در آینده به روز کنیم ، اما در حال حاضر نحوه ساخت نمونه اولیه فعلی ما است!

(ویدیوی بالا را ببینید تا ببینید پس از اتمام کار چه می کند.)

آماده سازی

برای ساخت موفقیت آمیز این دستگاه ، چند نکته وجود دارد که باید بدانید. کد مورد استفاده برای پروژه گنجانده شده است ، اما اگر با مشکلی روبرو شوید ، دانش اساسی از منطق موجود می تواند مفید باشد. اگر مشکلی دارید ، انجمن هایی نیز در اینترنت موجود است که می توانید مشکل خود را در آن بنویسید یا به دنبال مشکلی باشید که مشابه مشکل شماست که قبلاً به آن پرداخته شده است. دانش اولیه در مورد سیم کشی برق ، اگرچه چندان پیچیده نیست ، اما می تواند پروژه را کمی سریعتر انجام دهد. در نهایت ، شما باید تعدادی از اتصالات را روی فلور لحیم کنید. قبل از شروع به اصول اولیه بپردازید!

ایمنی

قبل از شروع به کار پروژه ، چند نگرانی ایمنی وجود دارد که باید برطرف شود. خود محصول نهایی به شما آسیبی نمی رساند ، اما ایمنی الکتریکی همیشه دانش عمومی نیست. برای جلوگیری از کوتاه شدن هر یک از تجهیزات خود ، قبل از اضافه کردن برق ، مطمئن شوید که زمین به دستگاه شما متصل است. همچنین اطمینان حاصل کنید که هیچ یک از نخ های رسانای شما از نخ های رسانای دیگر عبور نمی کند. انجام این کار می تواند باعث کوتاه شدن مدار و آتش سوزی شود. هنگام لحیم کردن اتصال دهنده ها بر روی فلور نیز باید مراقب باشید. ابزارهای لحیم کاری فوق العاده داغ هستند و اگر به طور تصادفی نوک آن را لمس کنید باعث سوختگی بسیار دردناک می شوند. مطمئن شوید که می دانید چه می کنید تا خود را نسوزانید یا به مدار خود آسیب نرسانید.

نکات و راهنمایی ها

• قبل از انجام دوخت یا ساخت ، مطمئن شوید که مدار کار می کند!
• اگر به نظر نمی رسد خروجی داده ای از سنسور فشار دریافت کنید ، مطمئن شوید که پین مربوطه روی Flora عملکردی دارد (یکی از پین های ما خراب شده است و ما مجبور به دریافت فلور جدید هستیم).
• برنامه ریزی کنید که چگونه می خواهید همه اجزا را روی نوار مچ پا قرار دهید تا از عبور نخ های رسانا در هر نقطه جلوگیری کنید.
• هنگام برنامه ریزی برای دوختن نخ رسانا بر روی باند ، فضای بیشتری برای خود بگذارید. نزدیک بودن نخ ها به یکدیگر خطر لمس تصادفی آنها را ایجاد می کند.
• برای صرفه جویی در وقت ، قبل از دوختن نخ به هم ، محل قرارگیری نخ خود را برنامه ریزی کنید. اگر سعی کنید آن را بدون داشتن تصور روشنی از اینکه همه چیز به کجا می انجامد بدوزید ، ناامید می شوید و به هر حال کارهای زیادی را دوباره انجام می دهید.
• اگر در اتصال به ماژول بلوتوث مشکل دارید ، ماژول را از برق بکشید ، دستگاه را در تنظیمات بلوتوث رایانه خود فراموش کرده و سپس دوباره به آن متصل شوید.
• برای صرفه جویی در وقت ، چند فیلم آموزشی در مورد دوختن وسایل الکترونیکی پوشیدنی روی لباس تماشا کنید

مرحله 1: مواد و ابزارها را جمع آوری کنید

برای ایجاد اتصال جوراب سنجش فشار ، چند چیز وجود دارد که اگر می خواهید کار کند ، به آنها نیاز خواهید داشت. برخی از موارد موجود در لیست زیر الزامی است و برخی از آنها برای سهولت مورد نظر است.

1. فلورا (با قیمت 15 دلار در اینجا یافت می شود)
2. ماژول بلوتوث ما از Arduino one (HC06 BT) استفاده کردیم اما شما می توانید از ماژول پوشیدنی Flora BLE نیز استفاده کنید.
3. ماده رسانای حساس به فشار مانند Velostat (در اینجا از Adafruit موجود است)
4. Flora RGB NeoPixels ، حداقل سه. (یک بسته 4 تایی از Adafruit با قیمت حدود 8 دلار در اینجا موجود است.)
5. نخ هادی
6. سیمهای جامپر (که حداقل با یک طرف زن شبیه اینها هستند). شما به 4 مورد نیاز خواهید داشت.
7. گیره تمساح متصل به سیم (اختیاری ، اما بسیار مفید)
8. یک سوزن دوخت
9. یک باتری کوچک ، 3.7 ولت باید کافی باشد (در حدود 8 دلار در اینجا از Adafruit موجود است). مطمئن شوید که باتری دارای کانکتور مناسب برای فلورا باشد.
10. پد Velcro ، حداقل 2 "x 4" ، بعلاوه نقاط Velcro.
11. دوخت کوچک (5 میلی متری) را روی بست های محکم ببندید. شما حداقل به 18 مورد نیاز خواهید داشت.
12. لحیم و آهن لحیم کاری
13. یه تیشرت قدیمی
14. پارچه تداخل قابل استفاده ، می توان آن را از اکثر صنایع دستی یا خیاطی خریداری کرد. برخی نکات و ترفندها را اینجا بخوانید.
15. یه تیشرت قدیمی
16. قیچی ، نوار و صبر.

مرحله 2: ایجاد سنسورهای فشار

1. 3 تکه را از پارچه رسانا جدا کنید. یکی باید به اندازه کافی کوچک باشد تا زیر پاشنه افراد معمولی قرار بگیرد و دو تای دیگر باید تقریباً 1 اینچ در 1 اینچ مربع باشند (اما شکل در واقع آنقدرها هم مهم نیست).
2. شش تکه نخ هادی 18 اینچی را ببرید.
3. از هر سه تکه پارچه از قبل برش خورده یک تکه نخ را به هر طرف بچسبانید. همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده ، نخ باید به شکل "J" چسبانده شود ، و باید از پارچه در طرفهای مقابل عقب بیفتد (حدود نیم اینچ فاصله بین دم نخ ها را حفظ کنید).

مرحله 3: سنسورهای فشار را به فلور وصل کنید

1. با استفاده از گیره تمساح ، برای هر سنسور فشار ، یک دم رشته رسانا را به پین زمینی روی فلور و دیگری را به یکی از پایه های 6 ، 9 یا 10 وصل کنید (اتصالات نشان داده شده در تصویر بالا در سمت چپ). کدی که از آن استفاده خواهید کرد ، سنسور روی پین 9 را نشان می دهد که روی پاشنه قرار دارد ، سنسور روی پایه 6 همان چیزی است که در قسمت پایینی پا قرار دارد و سنسور روی پین 10 به عنوان حسگر است. در قسمت بیرونی پا (زیر انگشت کوچک انگشتان پا) قرار داشته باشد. اگر سنسورهای خود را به طور خاص برای استفاده در یکی از این مکان ها شکل داده اید ، مطمئن شوید که به پین صحیح وصل شده است.
2. سنسورها را طوری قرار دهید که روی میز صاف باشند و هیچ یک از نخ ها متقاطع یا لمس نشوند.

(توجه: در صورت نیاز به بستن چند گیره تمساح بر روی یک پین فلور ، انتهای یک سیم کوچک را بین اتصال موجود بچسبانید و سپس گیره خود را به انتهای بیرون زده وصل کنید ، همانطور که در تصویر بالا در تصویر بالا نشان داده شده است.)

مرحله 4: NeoPixels را به فلور وصل کنید

1. هر NeoPixel را به GND وصل کنید. همه آنها می توانند به یک زمین متصل شوند.
2. NeoPixels را به صورت سری وصل کنید ، اولین مورد به پین 12 در Flora متصل می شود.
3. توجه کنید که فلش ها به کدام سمت نشان می دهند. پیکان به سمت مرکز سیگنال ورودی است و پیکان که از مرکز دور است سیگنال خروجی است.
4. هر NeoPixel را به VBATT وصل کنید.

نمودار سیم کشی در تصویر بالا به عنوان مرجع نشان داده شده است.

مرحله 5: بلوتوث را به فلور وصل کنید

1. پین GND را روی ماژول بلوتوث به پین GND در Flora وصل کنید.
2. پین VCC روی ماژول بلوتوث را به پین 3.3V در Flora وصل کنید.
3. TXD را روی ماژول بلوتوث به RX #0 در Flora وصل کنید.
4. RXD را روی ماژول بلوتوث به TX #1 در Flora وصل کنید.

اگر سیم ماژول بلوتوث به اشتباه سیم کشی شود ، ممکن است منجر به سرخ شدن مدار یا ارتباط نادرست بین ماژول و کامپیوتر شود.

مرحله 6: ساختن مدار

با استفاده از نمودار مدار بالا ، همه اجزا را مونتاژ کنید (هنوز از نخ رسانا استفاده نکنید. در حال حاضر ، فقط از گیره تمساح و سیمهای عایق یا سایر سیمهای موقت به انتخاب خود استفاده کنید)

مرحله 7: کد را بارگیری کرده و Flora را به رایانه خود متصل کنید

1. کد را با استفاده از لینک زیر بارگیری کرده و در Arduino IDE باز کنید.
2. اگر کتابخانه Adafruit NeoPixel را نصب نکرده اید ، آن را از GitHub بارگیری کنید. این کتابخانه را نصب کنید و مطمئن شوید که آن را در پوشه کتابخانه های Arduino خود قرار دهید.
3. اگر کتابخانه فیلترهای Arduino را نصب نکرده اید ، آن را از GitHub اینجا بارگیری کنید. آن را نصب کنید و حتما آن را در پوشه کتابخانه های آردوینو خود قرار دهید.
4. Flora را با کابل micro USB به USB به رایانه خود وصل کنید (تصویر بالا).
5. روی "Tools"> "Board"> "Adafruit Playground" کلیک کنید تا به نرم افزار از سخت افزاری که استفاده می کنید اطلاع دهید.
6. روی "Tools"> "Port" کلیک کنید و سپس در منوی کشویی پورت COM را که Flora شما در رایانه شما متصل است انتخاب کنید.

این هم کد مورد نیاز شما!

توجه: ممکن است برای تعیین زمان روشن/خاموش کردن NeoPixel ، آستانه های کد را تنظیم کنید. هر کدام را برای هر سنسور تنظیم کنید.

مرحله 8: بارگذاری کد در Flora

1. روی پیکان "بارگذاری" در گوشه سمت چپ بالای IDE (در تصویر بالا حلقه زده) کلیک کنید.
2. از آنجا که کد بارگذاری شده است ، اکنون می توانید اتصال Flora را از رایانه خود قطع کنید. ارتباط بین فلورا و رایانه شما از اینجا به بعد از طریق اتصال بلوتوث انجام می شود.

مرحله 9: ماژول بلوتوث را به کامپیوتر وصل کنید

1. چراغ ماژول بلوتوث در این مرحله باید چشمک بزند.
2. تنظیمات برگزیده بلوتوث را در رایانه خود باز کنید.
3. با کلیک روی گزینه 'HC-06' به ماژول متصل شوید.
4. پس از اتصال ، چراغ HC-06 باید چشمک بزند و ثابت بماند ، همانطور که در تصویر بالا مشاهده می شود.

مرحله 10: تست عملکرد

1. در این مرحله ، ماژول بلوتوث باید داده ها را از سنسورهای فشار ایجاد شده به کامپیوتر شما منتقل کند.
2. کد بارگیری شده این داده ها را گرفته و به صورت سه خط جداگانه (یک خط برای هر سنسور) ترسیم می کند.
3. در IDE ، روی "Tools"> "Serial Plotter" کلیک کنید.
4. شما باید سه خط ذکر شده را مشاهده کنید ، که همه آنها احتمالاً در مقادیر شروع متفاوت هستند.
5. هر یک از سنسورهای فشار را یک به یک فشار دهید تا مطمئن شوید که در خط رسم شده مربوطه پاسخ می بینید (فشار باید منجر به افت در منحنی شود).
6. اگر هیچ داده ای را ترسیم نمی کنید ، بررسی کنید تا مطمئن شوید که نرخ باود روی نمودار روی 9600 تنظیم شده است.
7. تا اطمینان حاصل نکنید که داده ها جمع آوری شده اند و نمودارها به فشار روی سنسورهای فشار پاسخ نمی دهند ، به مرحله بعدی نروید.

مرحله 11: سنسورها را بپوشانید

1. تکه های پارچه نازک و غیر رسانا (ما از تی شرت قدیمی استفاده کردیم) را به همان شکل سنسورهای فشار خود (کمی بزرگتر) برش دهید. برای هر سنسور 2 تکه پارچه برش دهید.
2. هر سنسور را بین 2 تکه پارچه تعیین شده ساندویچ کنید و سپس دور هر سنسور را دوختید (مطمئن باشید که آن را سوراخ نکنید).
3. پس از اتمام دوخت ، 3 قطعه Velcro (سمت خشن) به همان شکل و اندازه سنسورهای خود را برش دهید.
4. Velcro را به سنسورهای مربوطه که تازه پوشانده شده اند (فقط در یک طرف هر کدام) بچسبانید.
5. اگر Velcro به پارچه شما خوب نمی چسبد ، می توانید آن را نیز بدوزید. اما باز هم مراقب باشید سنسورها را سوراخ نکنید. Velcro به عنوان روشی برای اتصال سنسورها به جوراب عمل می کند.

مرحله 12: موضوع خود را برنامه ریزی کنید

اکنون که یک پیش نویس خشن نمونه اولیه را جمع آوری کرده اید و تأیید کرده اید که واقعاً کار می کند ، می توانید آن را برای محصول نهایی به هم بدوزید. به یاد داشته باشید ، از نخ رسانای خود عبور نکنید و قبل از دوخت ، دوخت خود را برنامه ریزی کنید. امکانات بی پایان برای محل قرار دادن Flora ، Bluetooth و NeoPixels وجود دارد. تصویر بالا یکی از احتمالاتی است که به نظر ما کار شده است. سه NeoPixel به صورت سری به هم متصل هستند و هر کدام به برق و زمین متصل هستند. علاوه بر این ، هیچ سیم متقابل نیست! این را به یک طرح عالی تبدیل می کند

مرحله 13: مونتاژ نمونه اولیه: دوخت قسمت 1

سنسورها پوشانده شده اند ، کد کار می کند ، و شما برای رشته خود برنامه ریزی کرده اید. اکنون زمان جمع آوری محصول نهایی است. ما همه چیز را روی یک بند مچ پا (ساخته شده از یک تی شرت قدیمی) دوختیم که می توان آن را دور Velcro پیچید و محکم کرد. شما می توانید همین ایده را امتحان کنید ، اما ما بازی با آن را تشویق می کنیم و مجموعه ای را پیدا می کنیم که برای شما مناسب است! مراحل زیر را دنبال کنید و مطمئن شوید که ارتباطات خود را تماشا می کنید!

1. رابط کاربری را روی نوار تی شرت اتو کنید ، دقت کنید که کدام طرف رو به پایین است. نوار باید به اندازه ای بلند باشد که به دور مچ پا بپیچد و به اندازه کافی پهن باشد تا بتواند روی Flora ، Bluetooth و NeoPixels دوخت کند.
2. تصمیم بگیرید که کجا می خواهید Flora ، ماژول بلوتوث و NeoPixels را قرار دهید.
3. قسمت زنانه شلیک ها را روی تی شرت که می خواهید Flora را در آن قرار دهید بدوزید. هیچ یک از ضربه محکم و ناگهانی نباید یکدیگر را لمس کنند.
4. اطمینان حاصل کنید که هنگام دوختن محل هر ضربه محکم و ناگهانی را بررسی می کنید تا مطمئن شوید که آنها با پین مناسب Flora مطابقت دارند. (در تصویر بالا مشاهده می شود.)

به یاد داشته باشید که در تمام این مراحل به طرح نخ خود اشاره کنید تا از سیم ها عبور نکنید یا اتصال چیزی را فراموش نکنید.

مرحله 14: مونتاژ نمونه اولیه: دوخت قسمت 2

حالا که چارچوب را پایین آورده اید ، بیایید به اجزای دوخت برویم:

1. NeoPixels را در جایی که می خواهید بچسبانید. این به شدت ضروری نیست ، اما برای نگه داشتن آنها در هنگام دوختن آنها مفید است.
2. NeoPixels را روی تی شرت بدوزید.
3. بلوتوث را روی تی شرت بدوزید. ما یک جیب کوچک درست کردیم ، همانطور که در تصویر بالا دیده می شود ، اما ذهن خلاق خود را تمرین دهید تا بهترین راه را برای نگه داشتن آن تصمیم بگیرید.
4. با استفاده از نخ رسانا ، اتصالات بین کلیدهای فلورا ، بلوتوث و NeoPixels را بچسبانید.
5. از نخ ها عبور نکنید! اگر عبور نخ ها اجتناب ناپذیر است ، نوعی عایق بین نخ ها مانند قسمتی از پیراهن قرار دهید.

مرحله 15: مونتاژ نمونه اولیه: دوخت قسمت 3

پس از دوختن NeoPixels ، به سنسورهای فشار به مدار وصل شوید:

1. یک خط شش ضربه ای در حدود یک اینچ زیر NeoPixels بدوزید.
2. سیمهای رسانا را بین فلورا و خط جدید ضربه محکم کنید. اینها به عنوان نقاط اتصال سنسورهای فشار عمل خواهند کرد. (باید سه عدد به GND و سه عدد به پایه های سیگنال آنالوگ 6 ، 9 و 10 متصل باشد).
3. ما سیم های هر سنسور فشار را به پشت مچ پا آوردیم و آنها را در قسمتی از تی شرت عبور دادیم تا از تماس آنها با یکدیگر جلوگیری شود.
4. سمت نر شش ضربه محکم و ناگهانی را به انتهای نخ رسانا از سنسورهای فشار محکم کنید.
5. این ضربه محکم و ناگهانی باید روی خطی که به تازگی آن را دوخته اید بچسبد.

در این مراحل به طرح نخ خود مراجعه کنید تا مطمئن شوید از سیم ها عبور نمی کنید و چفت های مناسب را به هم وصل می کنید.

مرحله 16: مونتاژ نمونه اولیه: لحیم کاری

اکنون به سراغ لحیم کاری می رویم. به یاد داشته باشید که ایمنی خود را مرور کنید زیرا لحیم کاری آهن در صورت لمس می تواند بسیار دردناک باشد.

1. قسمت نر چسب را روی فلور لحیم کنید. (در تصویر بالا در سمت چپ مشاهده می شود.)
2. پس از لحیم کاری هر ضربه محکم و ناگهانی ، موقعیت آن را با چفت های دوخته شده دوبار بررسی کنید. سریعتر تنظیم یک ضربه محکم و ناگهانی با لحیم کاری نسبت به دوخت مجدد همه چفت ها به دلیل اینکه آنها به درستی در یک ردیف قرار نگرفته اند.
3. پس از اتصال قطعات چسبنده به فلور ، می توانید قسمت خشن قطعات را به آن وصل کنید تا نحوه مناسب بودن آن را در تصویر سمت راست مشاهده کنید.

مرحله 17: جمع آوری نمونه اولیه: آماده سازی

1. ما قسمت پشتی نوار (جایی که همه نخ ها و گره ها نمایان هستند) را با قسمت دیگری از تی شرت پوشانده ایم. شرم آور است اگر یک سیم گیر کند و پاره کند!
2. در صورت تمایل یک جیب کوچک برای باتری ایجاد کنید.
3. ما یک فلپ برای پوشش همه اجزا ایجاد کردیم ، اما این کاملاً به شما بستگی دارد!
4. نقاط Velcro را به نوار تی شرت اضافه کنید. این به عنوان یک اندازه قابل تنظیم برای نگه داشتن نوار در اطراف مچ پا عمل می کند.
5. یکی را که تمام کردید ، اندازه آن را امتحان کنید و ببینید آیا کار می کند!

مرحله 18: ایده های بیشتر

در آینده نزدیک ، ما امیدواریم که برای دستیابی به یک سیگنال واضح ، پردازش بیشتری را اضافه کنیم و بازخوردی را برای اطلاع کاربران از عدم تعادل بین قرائت سنسور فشار ایجاد کنیم. امیدوارم این عدم تعادل ها بعداً برای ارائه پیشنهادات کفی برای کاربر مورد استفاده قرار گیرد (باز هم ، داشتن شبکه حسگر دقیق و کامل این کار را آسان تر می کند).

در آینده آینده ، این پروژه می تواند گسترش یابد و مجموعه ای دقیق تر از سنسورهای فشار را شامل شود. اگر مثلاً از نوعی شبکه حسگر فشار استفاده شود ، می تواند مجموعه ای بسیار دقیق تر از داده ها را ایجاد کند. سپس می توان از این داده ها برای ایجاد تصویری رندر شده در زمان واقعی از پا استفاده کرد که دارای نواحی با فشار بیشتر و پایین تر از طیف وسیعی از رنگ ها است. این می تواند اتصال سنسور را در محیط بالینی بسیار مفیدتر کند ، زیرا پزشک می تواند ناهنجاری های توزیع نیرو در پای فرد را هنگام راه رفتن تشخیص دهد. او سپس می تواند داده های عددی را بررسی کند و بر اساس یافته ها ، درمان این بیماری (یعنی چه نوع کفی را برای بهبود راحتی بخرد) توصیه کند. چنین عملکردی برای این پروژه فاصله زیادی دارد ، اما ما معتقدیم که این دستورالعمل قطعاً پتانسیل زیادی دارد!

بسیار سپاسگزارم که وقت گذاشتید و آموزش ما را مطالعه کردید و (شاید!) آن را امتحان کنید. در صورت داشتن هرگونه پیشنهاد یا بازخورد در قسمت نظرات زیر ، به ما اطلاع دهید.