Fixation pour chaussettes à détection de pression : 18 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Lorsqu'il s'agit de choisir des orthèses personnalisées, il n'existe pas beaucoup d'options de test fiables qui pourraient vous aider à décider quel type d'insert convient le mieux aux besoins de vos pieds. Et les options qui existent presque toujours testent spécifiquement les déséquilibres des forces dans vos pieds tout en restant immobile. En réalité, vous avez également besoin de vos semelles intérieures pour offrir confort et stabilité pendant les conditions de marche, pas seulement à l'arrêt. Curieux de savoir comment nous pourrions commencer à travailler pour résoudre ce problème, nous avons décidé de concevoir une chaussette à capteur de pression simple et abordable qui, espérons-le, une fois améliorée à l'avenir, pourrait être utilisée pour aider à diagnostiquer tout déséquilibre dans les pieds d'un patient en marchant.. Ce diagnostic pourrait alors potentiellement être utilisé, en conjonction avec la documentation médicale existante, pour créer des semelles personnalisées pour le patient (ou recommander celles existantes).

Notre conception actuelle (celle que vous pouvez créer dans cette instructable) comporte trois capteurs qui se fixent au bas de n'importe quelle chaussette et entraînent l'allumage des néopixels (petites lumières) lorsqu'ils sont enfoncés. Tous les composants électroniques sont logés dans une bande de cheville et permettent d'envoyer les données de pression à votre ordinateur via Bluetooth, puis de les tracer en temps réel. Nous espérons mettre à jour cette conception à l'avenir, mais pour l'instant, voici comment construire notre prototype actuel !

(Regardez la vidéo ci-dessus pour voir ce que cela fera lorsque vous aurez terminé.)

Préparation

Pour réussir à fabriquer cet appareil, vous devez savoir certaines choses. Le code utilisé pour le projet a été inclus, mais une connaissance de base de la logique impliquée pourrait être bénéfique si vous rencontrez des problèmes. Si vous rencontrez un problème, il existe également des forums disponibles sur Internet où vous pouvez poster votre problème ou en rechercher un similaire à votre problème qui a déjà été résolu. Une connaissance de base du câblage électrique, bien que pas trop compliquée, peut rendre le projet un peu plus rapide. Enfin, vous devrez souder quelques attaches sur le Flora. Révisez les bases avant de commencer !

Sécurité

Avant de commencer le projet, il y a quelques problèmes de sécurité qui doivent être résolus. Le produit fini lui-même ne vous fera pas de mal, mais la sécurité électrique n'est pas toujours de notoriété publique. Pour éviter de court-circuiter l'un de vos équipements, assurez-vous que la terre est connectée à votre appareil avant d'ajouter l'alimentation. Assurez-vous également qu'aucun de vos fils conducteurs ne croise d'autres fils conducteurs. Cela pourrait court-circuiter le circuit et déclencher un incendie. Des précautions doivent également être prises lors de la soudure des fixations sur le Flora. Les outils à souder sont incroyablement chauds et provoqueront des brûlures extrêmement douloureuses si vous touchez accidentellement la pointe. Assurez-vous de savoir ce que vous faites pour ne pas vous brûler ou endommager vos circuits.

Trucs et astuces

• Assurez-vous que le circuit fonctionne avant de coudre ou de construire !
• Si vous n'arrivez pas à obtenir de données de sortie d'un capteur de pression, vérifiez que la broche associée sur la Flora est fonctionnelle (une de nos broches était cassée et nous avons dû obtenir une nouvelle Flora).
• Planifiez comment vous allez installer tous les composants sur la bande de cheville afin d'éviter de croiser les fils conducteurs à tout moment.
• Laissez-vous plus de place lorsque vous prévoyez de coudre le fil conducteur sur la bande. Le fait d'avoir les fils trop proches les uns des autres présente un risque qu'ils se touchent accidentellement.
• Pour gagner du temps, planifiez le placement de votre fil avant de le coudre ensemble. Si vous essayez de le coudre sans avoir une idée claire de l'endroit où tout ira, vous serez frustré et finirez par en refaire beaucoup de toute façon.
• Si vous rencontrez des problèmes pour vous connecter au module Bluetooth, débranchez le module, oubliez l'appareil dans les paramètres Bluetooth de votre ordinateur, puis reconnectez-vous.
• Pour gagner du temps, regardez des didacticiels vidéo sur YouTube sur la couture d'appareils électroniques portables sur des vêtements

Étape 1: Rassemblez les matériaux et les outils

Pour créer l'accessoire de chaussette de détection de pression, vous aurez besoin de quelques éléments si vous voulez que cela fonctionne. Certaines des choses sur la liste ci-dessous sont nécessaires, et certaines d'entre elles sont souhaitées pour plus de facilité.

1. Une Flore (peut être trouvée ici pour 15 $)
2. Module Bluetooth. Nous avons utilisé celui d'Arduino (HC06 BT), mais vous pouvez également utiliser un module portable Flora BLE.
3. Un matériau conducteur sensible à la pression tel que Velostat (disponible ici chez Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, au moins trois. (Un pack de 4 est disponible chez Adafruit pour environ 8 $ ici.)
5. Fil conducteur
6. Fils de raccordement (qui ressemblent à ceux-ci avec au moins un côté femelle). Vous aurez besoin de 4.
7. Pinces crocodile attachées aux fils (facultatif, mais extrêmement utile)
8. Une aiguille à coudre
9. Une petite batterie, 3,7V devrait suffire (disponible ici chez Adafruit pour environ 8 $). Assurez-vous que la batterie a le connecteur approprié pour le Flora.
10. Tampon Velcro, au moins 2" x 4", plus points Velcro.
11. Petit (5 mm) coudre les boutons-pression. Il vous en faudra au moins 18.
12. De la soudure et un fer à souder
13. Un vieux tee-shirt
14. Tissu d'interfaçage thermocollant, il peut être acheté dans la plupart des magasins d'artisanat ou de couture. Lisez quelques trucs et astuces ici.
15. Un vieux tee-shirt
16. Ciseaux, ruban adhésif et patience.

Étape 2: Créer les capteurs de pression

1. Découpez 3 morceaux dans le tissu conducteur. L'un devrait être assez petit pour tenir sous le talon d'une personne moyenne, et les deux autres devraient être des carrés d'environ 1 pouce x 1 pouce (mais la forme n'a pas vraiment d'importance).
2. Coupez six morceaux de fil conducteur de 18 pouces.
3. Collez un morceau de fil de chaque côté des trois morceaux de tissu prédécoupés. Le fil doit être scotché en forme de « J » comme indiqué dans l'image ci-dessus, et doit traîner le tissu sur les côtés opposés comme indiqué (en gardant environ un demi-pouce d'espace entre les queues des fils).

Étape 3: Connectez les capteurs de pression à la flore

1. À l'aide de pinces crocodiles, pour chaque capteur de pression, fixez une queue de fil conducteur à une broche de terre du Flora et l'autre à l'une des broches 6, 9 ou 10 (connexions illustrées dans l'image ci-dessus à gauche). Le code que vous utiliserez désigne le capteur sur la broche 9 comme celui qui sera situé sur le talon, le capteur sur la broche 6 comme celui qui sera situé sur la plante du pied, et le capteur sur la broche 10 comme celui qui être situé sous la partie externe du pied (sous l'endroit où se trouve la jointure de votre plus petit orteil). Si vous avez façonné vos capteurs spécifiquement pour être utilisés dans l'un de ces emplacements, assurez-vous qu'il est fixé à la bonne broche.
2. Placez les capteurs de manière à ce qu'ils soient à plat sur la table et qu'aucun des fils ne se croise ou ne se touche.

(Remarque: si vous devez installer plusieurs pinces crocodile sur une broche du Flora, collez l'extrémité d'un petit fil entre la connexion existante, puis attachez votre pince à l'extrémité saillante comme indiqué ci-dessus dans l'image de droite.)

Étape 4: Connectez les NeoPixels au Flora

1. Connectez chaque NeoPixel à GND. Ils peuvent tous être reliés à la même terre.
2. Connectez les NeoPixels en série, le premier étant connecté à la broche 12 du Flora.
3. Faites attention à la direction dans laquelle les flèches pointent. La flèche pointant vers le centre est le signal entrant et la flèche pointant vers le centre est le signal sortant.
4. Connectez chaque NeoPixel à VBATT.

Le schéma de câblage est montré dans l'image ci-dessus à titre de référence.

Étape 5: câblez Bluetooth au Flora

1. Connectez la broche GND du module Bluetooth à une broche GND du Flora.
2. Connectez la broche VCC du module Bluetooth à une broche 3,3 V du Flora.
3. Connectez TXD sur le module Bluetooth au RX #0 sur Flora.
4. Connectez le RXD du module Bluetooth au TX #1 du Flora.

Si le module Bluetooth est mal câblé, cela peut entraîner une rupture du circuit ou une mauvaise communication entre le module et l'ordinateur.

Étape 6: Construisez le circuit

À l'aide du schéma de circuit ci-dessus, assemblez tous les composants (N'essayez PAS encore d'utiliser du fil conducteur. Pour l'instant, utilisez simplement des pinces crocodiles et des fils isolés ou d'autres fils temporaires de votre choix)

Étape 7: Téléchargez le code et connectez Flora à votre ordinateur

1. Téléchargez le code en utilisant le lien ci-dessous et ouvrez-le dans Arduino IDE.
2. Si vous n'avez pas installé la bibliothèque Adafruit NeoPixel, téléchargez-la depuis GitHub. Installez cette bibliothèque et assurez-vous de l'inclure dans votre dossier Bibliothèques Arduino.
3. Si vous n'avez pas installé la bibliothèque de filtres Arduino, téléchargez-la ici depuis GitHub. Installez-le et assurez-vous de l'inclure dans votre dossier Bibliothèques Arduino.
4. Connectez le Flora à votre ordinateur avec un câble micro USB vers USB (photo ci-dessus).
5. Cliquez sur "Outils" > "Board" > "Adafruit Playground" pour indiquer au logiciel quel matériel vous utilisez.
6. Cliquez sur "Outils" > "Port" puis dans le menu déroulant sélectionnez le port COM auquel votre Flora est connecté sur votre ordinateur.

Voici le code dont vous avez besoin !

REMARQUE: vous devrez peut-être ajuster les seuils dans le code pour déterminer quand allumer/éteindre un NeoPixel. Ajustez chacun pour chaque capteur.

Étape 8: Télécharger le code dans Flora

1. Cliquez sur la flèche "Télécharger" dans le coin supérieur gauche de l'IDE (entouré dans l'image ci-dessus).
2. Le code ayant été téléchargé, vous pouvez maintenant déconnecter le Flora de votre ordinateur. Désormais, la communication entre le Flora et votre ordinateur se fera via une connexion Bluetooth.

Étape 9: connectez le module Bluetooth à l'ordinateur

1. Le voyant du module Bluetooth devrait clignoter à ce stade.
2. Ouvrez les préférences Bluetooth sur votre ordinateur.
3. Connectez-vous au module en cliquant sur l'option 'HC-06'.
4. Une fois connecté, le voyant du HC-06 devrait cesser de clignoter et rester constant, comme le montre l'image ci-dessus.

Étape 10: Tester la fonctionnalité

1. À ce stade, le module Bluetooth doit transmettre les données des capteurs de pression que vous avez créés à votre ordinateur.
2. Le code téléchargé prend ces données et les trace sur trois lignes distinctes (une pour chaque capteur).
3. Dans IDE, cliquez sur "Outils" > "Serial Plotter".
4. Vous devriez voir les trois lignes mentionnées, toutes probablement à des valeurs de départ différentes.
5. Appuyez sur chaque capteur de pression un à la fois pour vous assurer de voir une réponse dans sa ligne tracée respective (la pression devrait entraîner une baisse de la courbe).
6. Si vous ne voyez aucune donnée tracée, assurez-vous que le débit en bauds sur le tracé est défini sur 9600.
7. Ne passez pas à l'étape suivante tant que vous n'êtes pas certain que les données sont collectées et que les tracés répondent à la pression exercée sur les capteurs de pression.

Étape 11: Couvrez les capteurs

1. Découpez des morceaux de tissu fin et non conducteur (nous avons utilisé un vieux t-shirt) dans les mêmes formes que vos capteurs de pression (juste légèrement plus grand). Découpez 2 morceaux de tissu pour chaque capteur.
2. Placez chaque capteur entre ses 2 morceaux de tissu désignés, puis cousez autour de chaque capteur (en veillant à ne pas le percer).
3. Une fois la couture terminée, découpez 3 morceaux de Velcro (le côté rugueux) de la même forme et de la même taille que vos capteurs.
4. Collez le Velcro sur les capteurs nouvellement recouverts correspondants (seulement sur un côté de chacun).
5. Si le velcro ne colle pas bien à votre tissu, vous pouvez également le coudre. Encore une fois, cependant, faites attention à ne pas percer les capteurs. Le Velcro servira de méthode pour attacher les capteurs à une chaussette.

Étape 12: Planifiez votre enfilage

Maintenant que vous avez assemblé un brouillon du prototype et que vous avez vérifié qu'il fonctionne bien, vous pouvez essayer de le coudre ensemble pour un produit final. Attention, ne croisez pas votre fil conducteur et planifiez vos coutures avant de coudre. Il existe une infinité de possibilités pour placer le Flora, le Bluetooth et les NeoPixels. L'image ci-dessus est une possibilité que nous avons trouvée fonctionnée. Les trois NeoPixels sont connectés en série et chacun est connecté à l'alimentation et à la terre. De plus, aucun fil ne se croise ! ce qui en fait une excellente mise en page.

Étape 13: Assemblage d'un prototype: couture, partie 1

Les capteurs sont couverts, le code fonctionne et vous avez planifié votre threading. Il est maintenant temps d'assembler un produit final. Nous avons tout cousu sur une bande de cheville (faite à partir d'un vieux t-shirt) qui peut être enroulée et fixée avec du velcro. Vous pouvez essayer la même idée, mais nous vous encourageons à jouer avec et à trouver une configuration qui vous convient ! Suivez les étapes ci-dessous et assurez-vous de surveiller vos connexions !

1. Repassez l'interface sur une bande du t-shirt, en faisant attention de quel côté est face vers le bas. La bande doit être suffisamment longue pour s'enrouler autour d'une cheville et suffisamment large pour coudre le Flora, le Bluetooth et les NeoPixels.
2. Décidez où vous voulez placer le Flora, le module Bluetooth et les NeoPixels.
3. Cousez le côté femelle des boutons-pression sur le t-shirt où vous souhaitez placer le Flora. Aucun des boutons-pression ne doit se toucher.
4. Assurez-vous de vérifier les emplacements de chaque bouton-pression pendant que vous cousez pour vous assurer qu'ils s'aligneront avec la bonne épingle sur la flore. (Vu ci-dessus dans l'image.)

N'oubliez pas de continuer à vous référer à votre plan d'enfilage tout au long de ces étapes afin de ne pas croiser les fils ou oublier de connecter quelque chose.

Étape 14: Assemblage d'un prototype: couture, partie 2

Maintenant que vous avez le cadre en place, passons aux composants de couture:

1. Collez les NeoPixels là où vous voulez qu'ils soient. Ce n'est pas strictement nécessaire, mais c'est utile pour les maintenir en place pendant que vous les cousez.
2. Cousez les NeoPixels sur le t-shirt.
3. Cousez le Bluetooth sur le t-shirt. Nous avons fabriqué une petite poche, comme le montre l'image ci-dessus, mais faites preuve de créativité pour décider de la meilleure façon de la maintenir enfoncée.
4. À l'aide de fil conducteur, cousez les connexions entre les boutons-pression pour le Flora, le Bluetooth et les NeoPixels.
5. Ne croisez pas les fils ! Si le croisement des fils est inévitable, mettez une sorte d'isolant entre les fils, comme une partie du t-shirt.

Étape 15: Assemblage d'un prototype: couture, partie 3

Une fois les NeoPixels cousus, passez à la connexion des capteurs de pression au circuit:

1. Cousez une ligne de six boutons-pression à environ un pouce sous les NeoPixels.
2. Enfilez des fils conducteurs entre le Flora et la nouvelle ligne de boutons-pression. Ceux-ci serviront de points de connexion pour les capteurs de pression. (Il devrait y avoir trois connectés à GND et trois connectés aux broches de signal analogique 6, 9 et 10.)
3. Nous avons ramené les fils de chaque capteur de pression à l'arrière de la cheville et les avons enfilés à travers une partie du t-shirt pour les empêcher de se toucher.
4. Fixez le côté mâle des six boutons-pression sur l'extrémité du fil conducteur des capteurs de pression.
5. Ces boutons-pression doivent s'enclencher sur la ligne que vous venez de coudre.

Reportez-vous à votre plan d'enfilage au cours de ces étapes pour vous assurer que vous ne croisez pas les fils et que vous connectez les bons boutons-pression.

Étape 16: Assemblage d'un prototype: soudure

Passons maintenant à la soudure. N'oubliez pas de revoir votre sécurité car les fers à souder peuvent être très douloureux s'ils sont touchés.

1. Soudez le côté mâle des boutons-pression sur le Flora. (Vu dans l'image ci-dessus à gauche.)
2. Une fois que chaque bouton-pression est soudé, vérifiez sa position avec les boutons-pression cousus. Il est plus rapide d'ajuster un bouton-pression avec de la soudure que de recoudre tous les boutons-pression, car ils ne sont pas correctement alignés.
3. Une fois les boutons-pression soudés au Flora, vous pouvez lui attacher l'assemblage grossier des pièces pour voir comment il s'adapte, vu dans l'image de droite.

Étape 17: Assemblage d'un prototype: finition

1. Nous avons recouvert l'arrière de la bande (où tous les fils et nœuds sont exposés) avec une autre partie de t-shirt. Ce serait dommage qu'un fil s'accroche et se déchire !
2. Créez une petite poche pour la batterie si vous le souhaitez.
3. Nous avons créé un rabat pour couvrir tous les composants, mais cela dépend entièrement de vous !
4. Ajouter des points Velcro à la bande de t-shirt. Cela servira de fixation de taille réglable pour maintenir la bande autour de la cheville.
5. Celui que vous avez terminé, essayez-le pour la taille et voyez si cela fonctionne !

Étape 18: Autres idées

Dans un avenir proche, nous espérons ajouter un traitement supplémentaire pour obtenir un signal plus clair et un retour d'information pour informer les utilisateurs des déséquilibres entre les lectures des capteurs de pression. Ces déséquilibres pourraient ensuite être utilisés pour suggérer une semelle intérieure à l'utilisateur (encore une fois, avoir une grille de capteurs plus précise et plus complète faciliterait la tâche).

À l'avenir, ce projet pourrait être étendu pour inclure une gamme plus précise de capteurs de pression. Si, par exemple, une grille de détection de pression était utilisée, cela pourrait créer une collection de données beaucoup plus détaillée. Ces données pourraient ensuite être utilisées pour créer une image rendue en temps réel d'un pied avec des zones de pression supérieure et inférieure désignées par une gamme de couleurs. Cela rendrait la fixation du capteur beaucoup plus utile dans un contexte clinique, car un médecin pourrait reconnaître visuellement des anomalies dans la répartition de la force sur le pied d'une personne pendant qu'elle marche. Il ou elle pourrait ensuite examiner les données numériques et, sur la base des résultats, recommander un traitement pour la maladie (c'est-à-dire quel type de semelle acheter pour améliorer le confort). Une telle fonctionnalité est loin pour ce projet, mais nous pensons que cet Instructable a certainement beaucoup de potentiel !

Merci beaucoup d'avoir pris le temps de lire notre tutoriel et (peut-être !) de l'essayer. Faites-nous savoir si vous avez des suggestions ou des commentaires dans la section commentaires ci-dessous.