Đính kèm vớ cảm biến áp suất: 18 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Khi nói đến việc lựa chọn nẹp chỉnh hình tùy chỉnh, không có nhiều tùy chọn kiểm tra đáng tin cậy có thể giúp bạn quyết định loại miếng chèn nào là tốt nhất cho nhu cầu của đôi chân của bạn. Và các tùy chọn tồn tại hầu như luôn kiểm tra cụ thể sự mất cân bằng của lực ở chân bạn khi đứng yên. Trên thực tế, bạn cũng cần đế lót của mình để mang lại sự thoải mái và ổn định trong điều kiện đi bộ, không chỉ khi đứng yên. Tò mò về cách chúng tôi có thể bắt đầu làm việc để khắc phục sự cố này, chúng tôi quyết định thiết kế một phần đính kèm vớ cảm biến áp suất đơn giản, giá cả phải chăng, hy vọng rằng, một khi được cải tiến trong tương lai, có thể được sử dụng để giúp chẩn đoán bất kỳ sự mất cân bằng nào ở bàn chân của bệnh nhân khi đi bộ. Sau đó, chẩn đoán này có thể được sử dụng cùng với các tài liệu y tế hiện có, để tạo ra các miếng lót tùy chỉnh cho bệnh nhân (hoặc giới thiệu những miếng lót hiện có).

Thiết kế hiện tại của chúng tôi (thiết kế bạn có thể thực hiện trong phần hướng dẫn này) có ba cảm biến gắn vào đáy của bất kỳ chiếc tất nào và kết quả là neopixel (đèn nhỏ) sáng lên khi chúng được nhấn. Tất cả các thành phần điện tử được đặt trong một dây đeo mắt cá chân và cho phép dữ liệu áp suất được gửi đến máy tính của bạn qua bluetooth và sau đó được vẽ biểu đồ theo thời gian thực. Chúng tôi hy vọng sẽ cập nhật thiết kế này trong tương lai, nhưng bây giờ đây là cách xây dựng nguyên mẫu hiện tại của chúng tôi!

(Xem video ở trên để biết nó sẽ làm gì khi bạn hoàn thành.)

Sự chuẩn bị

Để chế tạo thành công thiết bị này, có một số điều bạn cần biết. Mã được sử dụng cho dự án đã được bao gồm, nhưng kiến thức cơ bản về logic liên quan có thể có lợi nếu bạn gặp bất kỳ vấn đề nào. Nếu bạn gặp sự cố, cũng có sẵn các diễn đàn trên internet để bạn có thể đăng vấn đề của mình hoặc tìm kiếm một diễn đàn tương tự với vấn đề của bạn đã được giải quyết. Kiến thức cơ bản về hệ thống dây điện, mặc dù không quá phức tạp nhưng có thể làm cho dự án đi cùng nhau nhanh hơn một chút. Cuối cùng, bạn sẽ cần hàn một số dây buộc vào Flora. Chuẩn bị kiến thức cơ bản trước khi bắt đầu!

Sự an toàn

Trước khi bạn bắt đầu với dự án, có một số lo ngại về an toàn cần được giải quyết. Bản thân thành phẩm sẽ không làm bạn bị thương, nhưng không phải lúc nào bạn cũng biết về an toàn điện. Để tránh chập điện bất kỳ thiết bị nào của bạn, hãy đảm bảo rằng mặt đất được kết nối với thiết bị của bạn trước khi thêm nguồn. Đồng thời đảm bảo rằng không có sợi dẫn điện nào của bạn vượt qua sợi dẫn điện khác. Làm như vậy có thể làm ngắn mạch và gây hỏa hoạn. Cũng nên cẩn thận khi hàn các chốt vào Flora. Dụng cụ hàn cực kỳ nóng và sẽ gây bỏng cực kỳ đau đớn nếu bạn vô tình chạm vào đầu hàn. Đảm bảo rằng bạn biết mình đang làm gì để không làm cháy bản thân hoặc làm hỏng mạch điện.

Gợi ý và lời khuyên

• Kiểm tra để đảm bảo mạch hoạt động trước khi thực hiện bất kỳ công đoạn may hoặc thi công nào!
• Nếu bạn dường như không thể nhận được bất kỳ đầu ra dữ liệu nào từ cảm biến áp suất, hãy kiểm tra để đảm bảo rằng chân cắm liên kết trên Flora còn hoạt động (một trong các chân cắm của chúng tôi đã bị hỏng và chúng tôi phải lấy một chiếc Flora mới).
• Lên kế hoạch làm thế nào bạn sẽ lắp tất cả các thành phần trên dây đeo mắt cá chân để tránh xuyên qua các sợi dẫn điện tại bất kỳ điểm nào.
• Hãy để lại cho bạn không gian thừa khi định khâu chỉ dẫn điện vào dây đeo. Đặt các sợi chỉ quá gần nhau có nguy cơ chúng vô tình chạm vào nhau.
• Để tiết kiệm thời gian, hãy lập kế hoạch vị trí chỉ của bạn trước khi may chúng lại với nhau. Nếu bạn cố gắng may nó mà không có ý tưởng rõ ràng về mọi thứ sẽ đi đến đâu, bạn sẽ cảm thấy thất vọng và cuối cùng vẫn phải làm lại nhiều lần.
• Nếu bạn gặp sự cố khi kết nối với mô-đun Bluetooth, hãy rút phích cắm của mô-đun, quên thiết bị trong cài đặt Bluetooth trên máy tính của bạn, sau đó kết nối lại với nó.
• Để tiết kiệm thời gian, hãy xem một số video hướng dẫn trên YouTube về cách may đồ điện tử đeo được vào quần áo

Bước 1: Thu thập vật liệu và công cụ

Việc tạo ra phần đính kèm vớ cảm ứng áp lực, có một số thứ mà bạn sẽ cần nếu bạn muốn nó hoạt động. Một số điều trong danh sách dưới đây là bắt buộc và một số trong số đó được mong muốn một cách dễ dàng.

1. A Flora (có thể tìm thấy ở đây với giá $ 15)
2. Mô-đun Bluetooth. Chúng tôi đã sử dụng Arduino một (HC06 BT) nhưng bạn cũng có thể sử dụng mô-đun có thể đeo Flora BLE.
3. Vật liệu dẫn điện nhạy cảm với áp suất như Velostat (có sẵn tại đây từ Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, ít nhất ba. (Một gói 4 chiếc có sẵn từ Adafruit với giá khoảng 8 đô la tại đây.)
5. Chủ đề dẫn điện
6. Dây nhảy (trông như thế này với ít nhất một bên nữ). Bạn sẽ cần 4.
7. Kẹp cá sấu được gắn vào dây (tùy chọn, nhưng cực kỳ hữu ích)
8. Một chiếc kim khâu
9. Một pin nhỏ, 3,7V là đủ (có sẵn tại đây từ Adafruit với giá khoảng 8 đô la). Đảm bảo pin có đầu nối thích hợp cho Flora.
10. Miếng dán Velcro, ít nhất 2 "x 4", cùng với các chấm Velcro.
11. Nhỏ (5mm) may trên chốt cài. Bạn sẽ cần ít nhất 18.
12. Hàn và mỏ hàn
13. Một chiếc áo phông cũ
14. Vải giao diện dễ chảy, nó có thể được mua từ hầu hết các cửa hàng thủ công hoặc may mặc. Đọc một số mẹo và thủ thuật ở đây.
15. Một chiếc áo phông cũ
16. Kéo, băng keo và sự kiên nhẫn.

Bước 2: Tạo cảm biến áp suất

1. Cắt ra 3 mảnh từ vải dẫn điện. Một chiếc phải đủ nhỏ để vừa với gót chân của người bình thường, và hai chiếc còn lại phải là hình vuông khoảng 1 inch x 1 inch (nhưng hình dạng không thực sự quan trọng lắm).
2. Cắt sáu đoạn 18 inch của sợi dẫn điện.
3. Băng một đoạn chỉ vào mỗi bên của cả ba mảnh vải đã cắt sẵn. Chỉ nên được dán xuống theo hình chữ 'J' như thể hiện trong hình trên, và phải kéo dài ra khỏi vải trên các mặt đối diện như được hiển thị (giữ khoảng một nửa inch giữa các đuôi của chỉ).

Bước 3: Kết nối Cảm biến áp suất với Hệ thực vật

1. Sử dụng kẹp cá sấu, đối với mỗi cảm biến áp suất, gắn một đuôi ren dẫn điện vào chốt nối đất trên Flora và đuôi kia vào một trong các chân 6, 9 hoặc 10 (các kết nối được hiển thị trong hình trên bên trái). Mã bạn sẽ sử dụng chỉ định cảm biến trên chân 9 là cảm biến sẽ nằm ở gót chân, cảm biến trên chân 6 sẽ nằm trên quả bóng của bàn chân và cảm biến trên chân 10 sẽ là cảm biến nằm dưới phần bên ngoài của bàn chân (bên dưới vị trí của đốt ngón tay ngón chân nhỏ nhất của bạn). Nếu bạn đã định hình cảm biến của mình cụ thể để sử dụng ở một trong những vị trí này, hãy đảm bảo rằng nó được gắn vào đúng chốt.
2. Đặt các cảm biến sao cho chúng bằng phẳng trên bàn và không có sợi nào bị cắt ngang hoặc chạm vào nhau.

(Lưu ý: Nếu bạn cần lắp nhiều kẹp cá sấu vào một chốt của Flora, hãy dán đầu dây nhỏ vào giữa kết nối hiện có và sau đó gắn kẹp của bạn vào đầu nhô ra như được hiển thị ở trên trong hình bên phải.)

Bước 4: Kết nối NeoPixels với Flora

1. Kết nối từng NeoPixel với GND. Tất cả chúng đều có thể được kết nối với cùng một mặt đất.
2. Kết nối các NeoPixels theo chuỗi, với cái đầu tiên được kết nối với chân 12 trên Flora.
3. Chú ý đến cách mà các mũi tên đang chỉ. Mũi tên hướng vào tâm là tín hiệu đến và mũi tên hướng ra khỏi trung tâm là tín hiệu đi.
4. Kết nối từng NeoPixel với VBATT.

Sơ đồ nối dây được hiển thị trong hình trên để tham khảo.

Bước 5: Kết nối Bluetooth với Flora

1. Kết nối chân GND trên mô-đun Bluetooth với chân GND trên Flora.
2. Kết nối chân VCC trên mô-đun Bluetooth với chân 3,3V trên Flora.
3. Kết nối TXD trên mô-đun Bluetooth với RX # 0 trên Flora.
4. Kết nối RXD trên mô-đun Bluetooth với TX # 1 trên Flora.

Nếu mô-đun Bluetooth được nối dây không chính xác, nó có thể dẫn đến đứt mạch hoặc giao tiếp sai giữa mô-đun và máy tính.

Bước 6: Xây dựng mạch

Sử dụng sơ đồ mạch ở trên, lắp ráp tất cả các thành phần (KHÔNG thử sử dụng sợi dẫn điện. Hiện tại, chỉ cần sử dụng kẹp cá sấu và dây cách điện hoặc dây tạm thời khác mà bạn chọn)

Bước 7: Tải xuống mã và kết nối Flora với máy tính của bạn

1. Tải xuống mã bằng liên kết bên dưới và mở nó trong Arduino IDE.
2. Nếu bạn chưa cài đặt Thư viện Adafruit NeoPixel, hãy tải xuống từ GitHub. Cài đặt thư viện này và đảm bảo đưa nó vào thư mục Arduino Libraries của bạn.
3. Nếu bạn chưa cài đặt Thư viện bộ lọc Arduino, hãy tải xuống tại đây từ GitHub. Cài đặt nó và đảm bảo đưa nó vào thư mục Arduino Libraries của bạn.
4. Kết nối Flora với máy tính của bạn bằng cáp micro USB với USB (hình trên).
5. Nhấp vào "Công cụ"> "Bảng"> "Sân chơi Adafruit" để cho phần mềm biết bạn đang sử dụng phần cứng nào.
6. Nhấp vào "Công cụ"> "Cổng" và sau đó trong trình đơn thả xuống, chọn cổng COM mà Flora của bạn được kết nối trên máy tính của bạn.

Đây là mã bạn cần!

LƯU Ý: Bạn có thể cần điều chỉnh các ngưỡng trong mã để xác định thời điểm bật / tắt NeoPixel. Điều chỉnh từng cái cho mỗi cảm biến.

Bước 8: Tải mã lên Flora

1. Nhấp vào mũi tên "Tải lên" ở góc trên cùng bên trái của IDE (khoanh trong hình trên).
2. Bởi vì mã đã được tải lên, bây giờ bạn có thể ngắt kết nối Flora khỏi máy tính của mình. Giao tiếp giữa Flora và máy tính của bạn từ đây trở đi sẽ được thực hiện thông qua kết nối Bluetooth.

Bước 9: Kết nối Mô-đun Bluetooth với máy tính

1. Đèn trên mô-đun Bluetooth sẽ nhấp nháy tại thời điểm này.
2. Mở tùy chọn Bluetooth trên máy tính của bạn.
3. Kết nối với mô-đun bằng cách nhấp vào tùy chọn 'HC-06'.
4. Sau khi kết nối, đèn trên HC-06 sẽ ngừng nhấp nháy và không đổi, như trong hình trên.

Bước 10: Kiểm tra chức năng

1. Tại thời điểm này, mô-đun Bluetooth sẽ truyền dữ liệu từ các cảm biến áp suất bạn đã tạo đến máy tính của mình.
2. Mã đã tải xuống sẽ lấy dữ liệu này và vẽ thành ba dòng riêng biệt (một dòng cho mỗi cảm biến).
3. Trong IDE, nhấp vào "Công cụ"> "Máy vẽ nối tiếp".
4. Bạn sẽ thấy ba dòng được đề cập, tất cả đều có thể ở các giá trị bắt đầu khác nhau.
5. Nhấn xuống từng cảm biến áp suất tại một thời điểm để đảm bảo bạn nhìn thấy phản hồi trong đường biểu diễn tương ứng của nó (áp suất sẽ dẫn đến sự sụt giảm trong đường cong).
6. Nếu bạn không thấy bất kỳ dữ liệu nào được vẽ biểu đồ, hãy kiểm tra để đảm bảo tốc độ truyền trên biểu đồ được đặt thành 9600.
7. Đừng chuyển sang bước tiếp theo cho đến khi bạn đảm bảo dữ liệu đang được thu thập và các ô đang phản ứng với áp lực trên các cảm biến áp suất

Bước 11: Che các cảm biến

1. Cắt các mảnh vải mỏng, không dẫn điện (chúng tôi đã sử dụng một chiếc áo phông cũ) có hình dạng giống như cảm biến áp suất của bạn (chỉ lớn hơn một chút). Cắt 2 mảnh vải cho mỗi cảm biến.
2. Kẹp mỗi cảm biến giữa 2 mảnh vải được chỉ định của nó, sau đó khâu xung quanh mỗi cảm biến (đảm bảo không làm thủng nó).
3. Sau khi may xong, hãy cắt 3 miếng Velcro (mặt thô) có cùng hình dạng và kích thước với cảm biến của bạn.
4. Dán Velcro vào các cảm biến mới được phủ tương ứng (chỉ ở một mặt của mỗi cảm biến).
5. Nếu Velcro không dính tốt vào vải của bạn, bạn cũng có thể may lại. Tuy nhiên, một lần nữa, hãy cẩn thận để không làm thủng các cảm biến. Velcro sẽ đóng vai trò như một phương pháp để gắn các cảm biến vào một chiếc tất.

Bước 12: Lập kế hoạch phân luồng của bạn

Bây giờ bạn đã tập hợp một bản nháp thô của nguyên mẫu và đã xác minh rằng nó thực sự hoạt động, bạn có thể thử may chúng lại với nhau để có sản phẩm cuối cùng. Hãy nhớ rằng, không cắt ngang chỉ dẫn điện của bạn và lên kế hoạch cho đường khâu của bạn trước khi may. Có vô số khả năng về vị trí đặt Flora, Bluetooth và NeoPixels. Hình ảnh trên là một trong những khả năng mà chúng tôi thấy đã hoạt động. Ba NeoPixel được kết nối nối tiếp và mỗi NeoPixel được kết nối với nguồn điện và mặt đất. Thêm vào đó, không có dây chéo! làm cho đây là một bố cục tuyệt vời.

Bước 13: Lắp ráp một mẫu: May Phần 1

Các cảm biến được bao phủ, mã hoạt động và bạn đã lập kế hoạch phân luồng của mình. Bây giờ là lúc để lắp ráp một sản phẩm cuối cùng. Chúng tôi may tất cả mọi thứ vào một băng mắt cá chân (làm từ một chiếc áo phông cũ) có thể được quấn quanh và cố định bằng Velcro. Bạn có thể thử cùng một ý tưởng, nhưng chúng tôi khuyến khích chơi với nó và tìm một cách thiết lập phù hợp với bạn! Hãy làm theo các bước bên dưới và đảm bảo xem các kết nối của bạn!

1. Ủi phần giao diện lên dải áo thun, cẩn thận xem mặt nào úp xuống. Dải phải đủ dài để quấn quanh mắt cá chân và đủ rộng để may Flora, Bluetooth và NeoPixels.
2. Quyết định nơi bạn muốn đặt Flora, mô-đun Bluetooth và NeoPixels.
3. May mặt nữ của phần đính vào áo thun nơi bạn muốn đặt Flora. Không có cái chụp nào được chạm vào nhau.
4. Đảm bảo rằng bạn kiểm tra vị trí của từng chiếc chụp khi bạn may để đảm bảo chúng sẽ thẳng hàng với chiếc ghim chính xác trên Flora. (Nhìn ở trên trong hình ảnh.)

Hãy nhớ tiếp tục tham khảo kế hoạch luồn dây của bạn trong suốt các giai đoạn này để bạn không bị chéo dây hoặc quên kết nối thứ gì đó.

Bước 14: Lắp ráp một mẫu: May Phần 2

Bây giờ bạn đã có khung, hãy chuyển sang các thành phần may:

1. Dán NeoPixels vào nơi bạn muốn. Điều này không hoàn toàn cần thiết, nhưng sẽ rất hữu ích để giữ chúng cố định trong khi bạn khâu chúng xuống.
2. May NeoPixels vào áo thun.
3. May Bluetooth vào áo thun. Chúng tôi đã tạo ra một chiếc túi nhỏ, như được thấy trong hình trên, nhưng hãy tập thể dục trí sáng tạo của bạn để quyết định cách tốt nhất để giữ nó lại.
4. Sử dụng chỉ dẫn điện, khâu kết nối giữa các chốt cho Flora, Bluetooth và NeoPixels.
5. Đừng vượt qua các chủ đề! Nếu không thể tránh khỏi việc đan chéo các sợi chỉ, hãy đặt một loại vật liệu cách nhiệt nào đó giữa các sợi chỉ, như một phần của áo thun.

Bước 15: Lắp ráp một mẫu: May Phần 3

Sau khi các NeoPixels được khâu xuống, hãy chuyển sang kết nối các cảm biến áp suất với mạch điện:

1. May một đường gồm sáu đường gấp khoảng một inch bên dưới NeoPixels.
2. Luồn dây dẫn điện giữa Flora và dòng snaps mới. Chúng sẽ hoạt động như các điểm kết nối cho các cảm biến áp suất. (Phải có ba kết nối với GND và ba kết nối với các chân tín hiệu tương tự 6, 9 và 10.)
3. Chúng tôi đưa dây từ mỗi cảm biến áp suất lên phía sau mắt cá chân và luồn chúng qua một phần của áo thun để giữ chúng không chạm vào nhau.
4. Gắn chặt mặt nam của sáu phần vào đầu của sợi dẫn điện từ các cảm biến áp suất.
5. Những chiếc chụp này sẽ bám vào đường bạn vừa may xuống.

Tham khảo lại kế hoạch luồn dây của bạn trong các bước này để đảm bảo rằng bạn không cắt chéo dây và bạn kết nối đúng cách.

Bước 16: Lắp ráp một nguyên mẫu: Hàn

Bây giờ chúng ta chuyển sang hàn. Hãy nhớ xem xét độ an toàn của bạn vì bàn là hàn có thể rất đau nếu chạm vào.

1. Hàn mặt nam của snaps vào Flora. (Nhìn trong hình trên bên trái.)
2. Sau khi hàn mỗi chốt, hãy kiểm tra kỹ vị trí của nó với các chốt đã may. Việc điều chỉnh một cái chụp bằng vật liệu hàn sẽ nhanh hơn so với việc bạn phải may lại tất cả các phần chụp bởi vì chúng không được xếp thẳng hàng.
3. Sau khi các chốt được hàn vào Flora, bạn có thể gắn nó vào bộ phận lắp ráp thô để xem nó vừa vặn như thế nào, bạn có thể thấy trong hình bên phải.

Bước 17: Lắp ráp một nguyên mẫu: Hoàn thiện

1. Chúng tôi che mặt sau của dải vải (nơi lộ ra tất cả các đường chỉ và nút thắt) bằng một phần áo thun khác. Sẽ thật đáng tiếc nếu một sợi dây bị đứt và bị đứt!
2. Tạo một túi nhỏ cho pin nếu muốn.
3. Chúng tôi đã tạo một nắp để che tất cả các thành phần, nhưng điều này hoàn toàn tùy thuộc vào bạn!
4. Thêm các chấm Velcro vào dải áo thun. Điều này sẽ đóng vai trò như một vật cố định có kích thước có thể điều chỉnh để giữ dây đeo quanh mắt cá chân.
5. Một cái bạn đã hoàn thành, hãy thử nó để biết kích thước và xem nó có hoạt động không!

Bước 18: Ý tưởng bổ sung

Trong tương lai gần, chúng tôi hy vọng sẽ bổ sung thêm quá trình xử lý để đạt được tín hiệu rõ ràng hơn và phản hồi để thông báo cho người dùng về sự mất cân bằng giữa các chỉ số cảm biến áp suất. Những sự mất cân bằng này hy vọng sau đó có thể được sử dụng để đưa ra đề xuất về đế cho người dùng (một lần nữa, có một lưới cảm biến chính xác và đầy đủ hơn sẽ làm cho việc này dễ dàng hơn).

Trong tương lai xa hơn, dự án này có thể được mở rộng để bao gồm một loạt các cảm biến áp suất chính xác hơn. Giả sử, nếu một mạng lưới cảm biến áp suất nào đó được sử dụng, nó có thể tạo ra một bộ sưu tập dữ liệu chi tiết hơn nhiều. Dữ liệu này sau đó có thể được sử dụng để tạo ra hình ảnh hiển thị theo thời gian thực của một bàn chân với các vùng có áp suất cao hơn và thấp hơn được chỉ định bằng một loạt màu sắc. Điều này sẽ làm cho phần đính kèm cảm biến hữu ích hơn nhiều trong môi trường lâm sàng, vì bác sĩ có thể nhận ra trực quan những bất thường trong phân bổ lực trên chân của ai đó khi họ bước đi. Sau đó, họ có thể xem dữ liệu số và dựa trên những phát hiện, đề xuất điều trị tình trạng này (tức là nên mua loại đế nào để cải thiện sự thoải mái). Chức năng như vậy là một chặng đường dài đối với dự án này, nhưng chúng tôi tin rằng Thiết bị có thể hướng dẫn này chắc chắn có rất nhiều tiềm năng!

Cảm ơn bạn rất nhiều vì đã dành thời gian để đọc qua hướng dẫn của chúng tôi và (có thể!) Hãy thử nó. Hãy cho chúng tôi biết nếu bạn có bất kỳ đề xuất hoặc phản hồi nào trong phần bình luận bên dưới.