Αισθητήρας παλμού Wearable: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Περιγραφή Έργου

Αυτό το έργο αφορά τον σχεδιασμό και τη δημιουργία ενός φορετού που θα λαμβάνει υπόψη την υγεία του χρήστη που θα το φορέσει.

Ο στόχος του είναι να λειτουργεί σαν εξωσκελετός που έχει ως στόχο να χαλαρώσει και να ηρεμήσει τον χρήστη κατά τη διάρκεια μιας περιόδου άγχους ή καταστάσεων με πίεση, εκπέμποντας κραδασμούς στα σημεία πίεσης που έχουμε στο σώμα.

Ο κινητήρας δόνησης θα είναι ενεργοποιημένος ενώ ο φωτοπληθυσμογραφικός αισθητήρας παλμών λαμβάνει, για κάποιο χρονικό διάστημα, ένα αυξημένο χτύπημα επιταχυνόμενων σκληρών παλμών. Όταν μειώνεται ο ρυθμός παλμών, που σημαίνει ότι ο χρήστης έχει ηρεμήσει, οι δονήσεις θα σταματήσουν.

Σύντομος προβληματισμός ως συμπέρασμα

Χάρη σε αυτό το έργο καταφέραμε να εφαρμόσουμε μέρος της γνώσης που αποκτήθηκε στις ασκήσεις της τάξης, στις οποίες εργαζόμαστε σε πολλά ηλεκτρικά κυκλώματα χρησιμοποιώντας διαφορετικούς αισθητήρες και κινητήρες σε πραγματική περίπτωση: ένα φορετό που χαλαρώνει τον χρήστη κατά τη διάρκεια μιας περιόδου άγχους ή αγχωμένες καταστάσεις.

Με αυτό το έργο, όχι μόνο έχουμε αναπτύξει το δημιουργικό μέρος ενώ σχεδιάζουμε τον προστάτη και το ράβουμε, αλλά και τον κλάδο της μηχανικής, και τα ανακατεύουμε όλα μαζί σε ένα μόνο έργο.

Επίσης, εφαρμόσαμε στην πράξη τις ηλεκτρικές γνώσεις κατά τη δημιουργία του ηλεκτρικού κυκλώματος στο πρωτόκολλο και τη μεταφορά του στο LilyPad Arduino που συγκολλά τα εξαρτήματα.

Προμήθειες

Φωτοπληθυσμογραφικός αισθητήρας παλμών (Αναλογική είσοδος)

Ο αισθητήρας παλμών είναι ένας αισθητήρας καρδιακών παλμών plug-and-play για το Arduino. Ο αισθητήρας έχει δύο πλευρές, στη μία πλευρά το LED τοποθετείται μαζί με έναν αισθητήρα φωτισμού περιβάλλοντος και στην άλλη πλευρά υπάρχει κάποιο κύκλωμα. Αυτός είναι ο υπεύθυνος για τις εργασίες ενίσχυσης και ακύρωσης θορύβου. Το LED στην μπροστινή πλευρά του αισθητήρα τοποθετείται πάνω από μια φλέβα στο ανθρώπινο σώμα μας.

Αυτό το LED εκπέμπει φως που πέφτει απευθείας στη φλέβα. Οι φλέβες θα έχουν ροή αίματος μέσα τους μόνο όταν η καρδιά αντλείται, οπότε αν παρακολουθούμε τη ροή του αίματος μπορούμε να παρακολουθούμε και τους παλμούς της καρδιάς. Εάν ανιχνευθεί η ροή του αίματος τότε ο αισθητήρας φωτός περιβάλλοντος θα πάρει περισσότερο φως αφού θα αντανακλάται από το αίμα, αυτή η μικρή αλλαγή στο λαμβανόμενο φως αναλύεται με την πάροδο του χρόνου για να προσδιορίσει τους καρδιακούς παλμούς μας.

Έχει τρία καλώδια: το πρώτο είναι συνδεδεμένο στη γείωση του συστήματος, το δεύτερο +5V τάση τροφοδοσίας και το τρίτο είναι το παλλόμενο σήμα εξόδου.

Στο έργο χρησιμοποιείται ένας αισθητήρας παλμών. Τοποθετείται κάτω από τον καρπό έτσι ώστε να μπορεί να ανιχνεύσει τους σκληρούς παλμούς.

Κινητήρας δόνησης (αναλογική έξοδος)

Αυτό το εξάρτημα είναι ένας κινητήρας DC ο οποίος δονείται όταν λαμβάνει ένα σήμα. Όταν δεν το λαμβάνει άλλο, σταματά.

Στο έργο, τρεις κινητήρες δόνησης χρησιμοποιούνται για να ηρεμήσουν τον χρήστη μέσω τριών διαφορετικών σημείων χαλάρωσης που βρίσκονται στον καρπό και το χέρι.

Arduino Uno

Το Arduino Uno είναι ένας μικροελεγκτής ανοιχτού κώδικα και αναπτύχθηκε από την Arduino.cc. Ο πίνακας είναι εξοπλισμένος με σύνολα ψηφιακών και αναλογικών ακίδων εισόδου/εξόδου (I/O). Διαθέτει επίσης 14 ψηφιακές ακίδες, 6 αναλογικές ακίδες και μπορεί να προγραμματιστεί με το Arduino IDE (Integrated Development Environment) μέσω καλωδίου USB τύπου Β.

Ηλεκτρικό σύρμα

Τα ηλεκτρικά καλώδια είναι αγωγοί που μεταδίδουν ηλεκτρική ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο.

Στο έργο τα χρησιμοποιήσαμε για να συνδέσουμε το ηλεκτρικό κύκλωμα που είναι συγκολλημένο στην πλάκα Βακελίτη με τις καρφίτσες Arduino.

Άλλα υλικά:

- Περικάρπιο

- Μαύρο νήμα

- Μαύρη βαφή

- Fabφασμα

Εργαλεία:

- Συγκολλητής

- Ψαλίδι

- Βελόνες

- Χειροποίητο μανεκέν

Βήμα 1:

Πρώτον, κάναμε το ηλεκτρικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο, ώστε να μπορούμε να ορίσουμε πώς θέλουμε να είναι το κύκλωμα ως προς τα εξαρτήματα που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε.

Βήμα 2:

Στη συνέχεια, κάναμε το τελευταίο κύκλωμα που επρόκειτο να βάλουμε μέσα στο μανεκέν, συγκολλώντας τα εξαρτήματα χρησιμοποιώντας μια συγκόλληση κασσίτερου. Το κύκλωμα πρέπει να μοιάζει με την παραπάνω φωτογραφία.

Κάθε καλώδιο πρέπει να είναι συνδεδεμένο στη θύρα αντιστοίχισης στο Arduino Uno και συνιστάται να καλύπτετε το ηλεκτρικό τμήμα της καλωδίωσης για να αποφύγετε βραχυκυκλώματα χρησιμοποιώντας μονωτική ταινία.

Βήμα 3:

Προγραμματίσαμε τον κώδικα χρησιμοποιώντας το λογισμικό Arduino και τον φορτίσαμε στο Arduino χρησιμοποιώντας καλώδιο USB.

// buffer για φιλτράρισμα των χαμηλών συχνοτήτων#define BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

// αλγόριθμος καρδιακών παλμών

#define THRESHOLD 4 // όριο ανίχνευσης ανυπόγραφο μακρύ t; // τελευταία ανίχνευση καρδιακών παλμών επιπλέουν lastData; int lastBpm;

void setup () {

// αρχικοποίηση σειριακής επικοινωνίας στα 9600 bit ανά δευτερόλεπτο: Serial.begin (9600); pinMode (6, OUTPUT); // δηλώστε τον δονητή 1 pinMode (11, OUTPUT); // δηλώστε τον δονητή 2 pinMode (9, OUTPUT); // δηλώστε τον δονητή 3}

void loop () {

// διαβάστε και επεξεργαστείτε την είσοδο από τον αισθητήρα στον αναλογικό πείρο 0: float processingData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println(processedData); // να το σχολιάσετε για να χρησιμοποιήσετε το σειριακό plotter

εάν (επεξεργασμένα δεδομένα> THRESHOLD) // πάνω από αυτήν την τιμή θεωρείται παλμός

{if (lastData <THRESHOLD) // την πρώτη φορά που καταπατήσουμε το όριο υπολογίζουμε το BPM {int bpm = 60000 /(millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("New heartbeat:"); Serial.print (bpm); // εμφάνιση στην οθόνη του bpms Serial.println ("bpm");

εάν (bpm> = 95) {// αν η bpm είναι μεγαλύτερη από 95 ή 95…

analogWrite (6, 222); // δονητής 1 δονείται

analogWrite (11, 222); // δονητής 2 δονείται analogWrite (9, 222); // δονητής 3 δονείται} αλλιώς {// αν όχι (τα σ.α.λ. είναι χαμηλότερα από 95)… analogWrite (6, 0); // δονητής 1 δεν δονείται analogWrite (11, 0); // ο δονητής 2 δεν δονείται analogWrite (9, 0); // ο δονητής 3 δεν δονείται}} lastBpm = bpm; t = millis (); }} lastData = επεξεργασμένα δεδομένα; καθυστέρηση (10)? }

float process Δεδομένα (int val)

{buf [bPos] = (float) val; bPos ++; εάν (bPos> = BSIZE) {bPos = 0; } float average = 0; για (int i = 0; i <BSIZE; i ++) {μέσο+= buf ; } απόδοση (float) val - μέσος όρος / (float) BSIZE; }

Βήμα 4:

Κατά τη διαδικασία σχεδιασμού έπρεπε να λάβουμε υπόψη τη θέση των σημείων πίεσης στο σώμα για να γνωρίζουμε πού πρέπει να τοποθετηθούν οι κινητήρες δόνησης και επιλέξαμε τρία από αυτά.

Βήμα 5:

Για να αποκτήσουμε το φορετό, βάψαμε πρώτα το βραχιόλι με σάρκα χρησιμοποιώντας μαύρη βαφή ακολουθώντας τις οδηγίες του προϊόντος.

Βήμα 6:

Μόλις είχαμε το βραχιολάκι, κάναμε τέσσερις τρύπες στο χαρτόνι μανεκέν. Τρία από αυτά κατασκευάστηκαν για να εξαγάγουν τους τρεις κινητήρες δόνησης που χρησιμοποιήσαμε στο ηλεκτρικό κύκλωμα και ο τελευταίος έγινε για να τοποθετήσει τον αισθητήρα παλμών στον καρπό του μανεκέν. Εκτός από αυτό, κάναμε επίσης μια μικρή τομή στο βραχιολάκι για να γίνει ορατός αυτός ο τελευταίος αισθητήρας.

Βήμα 7:

Αργότερα, κάναμε μια τελευταία τρύπα στην κάτω πλευρά του χαρτονιού για να συνδέσουμε και να αποσυνδέσουμε το καλώδιο USB από τον υπολογιστή στην πλακέτα Arduino για να τροφοδοτήσουμε το κύκλωμα. Κάναμε μια τελική δοκιμή για να ελέγξουμε ότι όλα λειτουργούσαν καλά.

Βήμα 8:

Για να δώσουμε στο προϊόν μας ένα πιο προσαρμόσιμο σχέδιο, σχεδιάζουμε και κόβουμε έναν κύκλο σε χρώμα γρανάτης, στον οποίο στη συνέχεια ράψαμε μερικές γραμμές για να αντιπροσωπεύσουμε τους ηλεκτρικούς παλμούς της καρδιάς.

Βήμα 9:

Τέλος, καθώς το μαύρο βραχιολάκι κάλυπτε τους κινητήρες δόνησης, κόψαμε και ράψαμε τρεις μικρές καρδιές στο φορετό για να γνωρίζουμε τη θέση τους.