Life Arduino Biosensor: 22 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Padli ste niekedy a nemohli ste vstať? Potom by pre vás mohla byť Life Alert (alebo jej množstvo konkurenčných zariadení) dobrou voľbou! Tieto zariadenia sú však drahé a ich predplatné stojí od 400 do 500 dolárov ročne. Zariadenie podobné zdravotnému poplachovému systému Life Alert je možné vyrobiť aj ako prenosný biosenzor. Rozhodli sme sa investovať čas do tohto biosenzora, pretože si myslíme, že je dôležité, aby ľudia v komunite, obzvlášť tí, ktorým hrozí pád, boli v bezpečí.

Napriek tomu, že náš konkrétny prototyp nie je nositeľný, je ľahké ho použiť na detekciu pádov a náhlych pohybov. Keď je detekovaný pohyb, zariadenie poskytne používateľovi možnosť stlačiť na dotykovej obrazovke tlačidlo „Ste v poriadku“, a tak upozorní blízkeho opatrovateľa, že je potrebná pomoc.

Zásoby

V hardvérovom obvode Life Arduino je deväť komponentov, ktoré predstavujú súčet 107,90 dolára. Okrem týchto obvodových súčiastok sú potrebné aj malé vodiče na prepojenie rôznych dielov. Na vytvorenie tohto obvodu nie sú potrebné žiadne ďalšie nástroje. Na kódovaciu časť je potrebný iba softvér Arduino a Github.

Komponenty:

Polovičná doska (2,2 palca x 3,4 palca) - 5,00 dolárov

Piezo tlačidlo - 1,50 dolára

2,8 dotykový štít TFT pre Arduino s odporovým dotykovým displejom - 34,95 dolárov

9V držiak batérie - 3,97 dolárov

Arduino Uno Rev 3 - 23,00 dolárov

Senzor akcelerometra - 23,68 dolárov

Kábel senzora Arduino - 10,83 dolárov

9V batéria - 1,87 dolára

Súprava prepojovacieho drôtu na Breadboard - 3,10 dolárov

Celkové náklady: 107,90 dolárov

Krok 1: Príprava

Na vytvorenie tohto projektu budete musieť pracovať so softvérom Arduino, stiahnuť si knižnice Arduino a nahrať kód z GitHub.

Ak chcete stiahnuť softvér Arduino IDE, navštívte stránku

Kód pre tento projekt je možné stiahnuť z https://github.com/ad1367/LifeArduino., Ako LifeArduino.ino.

Bezpečnostné úvahy

Disclaimer: Toto zariadenie je stále vo vývoji a nie je schopné detekovať a hlásiť všetky pády. Nepoužívajte toto zariadenie ako jediný spôsob monitorovania rizikového pacienta.

• Neupravujte návrh obvodu, kým nie je odpojený napájací kábel, aby ste predišli riziku zasiahnutia elektrickým prúdom.
• Zariadenie nepoužívajte v blízkosti otvorenej vody alebo na mokrých povrchoch.
• Pri pripájaní k externej batérii vezmite na vedomie, že súčasti obvodu sa môžu po dlhšom alebo nesprávnom použití zahriať. Pokiaľ zariadenie nepoužívate, odporúča sa ho odpojiť od napájania.
• Akcelerometer používajte iba na snímanie pádov; NIE celý obvod. Použitá dotyková obrazovka TFT nie je navrhnutá tak, aby odolala nárazom a môže sa rozbiť.

Krok 2: Tipy a triky

Tipy na riešenie problémov:

Ak máte pocit, že ste všetko zapojili správne, ale váš prijatý signál je nepredvídateľný, skúste utiahnuť spojenie medzi káblom Bitalino a akcelerometrom. Niekedy tu nedokonalé spojenie, aj keď nie je viditeľné okom, má za následok nezmyselný signál

Vzhľadom na vysokú úroveň hluku v pozadí z akcelerometra môže byť lákavé pridať dolnopriepustný filter, aby bol signál čistejší. Zistili sme však, že pridanie LPF výrazne znižuje veľkosť signálu, priamo úmerne k zvolenej frekvencii

Skontrolujte verziu svojho dotykového displeja TFT a uistite sa, že bola do Arduina načítaná správna knižnica

Ak váš dotykový displej najskôr nefunguje, uistite sa, že sú všetky kolíky pripevnené na správnych miestach Arduina

Ak váš dotykový displej stále nefunguje s kódom, skúste použiť základný vzorový kód od spoločnosti Arduino, ktorý nájdete tu

Ďalšie možnosti:

Ak je dotyková obrazovka príliš drahá, objemná alebo sa dá ťažko prepojiť, je možné ju nahradiť iným komponentom, ako je napríklad modul Bluetooth, s upraveným kódom, takže pád vyzve modul bluetooth na odbavenie, a nie na dotykový displej.

Krok 3: Pochopenie akcelerometra

Bitalino používa cacacitive akcelerometer. Poďme to rozobrať, aby sme presne pochopili, s čím pracujeme.

C apacitívny znamená, že sa spolieha na zmenu kapacity v dôsledku pohybu. Kapacita C je schopnosť súčiastky uchovávať elektrický náboj a zvyšuje sa buď s veľkosťou kondenzátora, alebo s blízkosťou dvoch dosiek kondenzátora.

Kapacitný akcelerometer využíva blízkosť dvoch dosiek pomocou hmotnosti; keď zrýchlenie pohybuje hmotnosťou nahor alebo nadol, ťahá dosku kondenzátora buď ďalej, alebo bližšie k druhej doske, a táto zmena kapacity vytvára signál, ktorý je možné previesť na zrýchlenie.

Krok 4: Zapojenie obvodu

Fritzingov diagram ukazuje, ako by mali byť rôzne časti Life Arduino prepojené dohromady. Nasledujúcich 12 krokov vám ukáže, ako zapojiť tento obvod.

Krok 5: Okruh, časť 1 - Umiestnenie piezo gombíka

Prvým krokom pri stavbe obvodu je umiestnenie piezo tlačidla na dosku. Piezo tlačidlo má dva kolíky, ktoré by mali byť pevne pripevnené k doske. Uistite sa, že si všimnete, ku ktorým radom sú kolíky pripevnené (použil som riadky 12 a 16).

Krok 6: Okruh, časť 2 - Zapojenie piezo tlačidla

Potom, čo je tlačidlo Piezo pevne pripevnené na doske, pripojte horný kolík (v rade 12) k zemi.

Potom spojte spodný kolík piezo (v rade 16) s digitálnym pinom 7 na Arduine.

Krok 7: Okruh, časť 3 - Nájdenie štítových kolíkov

Ďalším krokom je nájsť sedem pinov, ktoré je potrebné prepojiť z Arduina na obrazovku TFT. Je potrebné pripojiť digitálne piny 8-13 a 5V napájanie.

Tip: Keďže obrazovka je štít, čo znamená, že sa môže pripojiť priamo na vrch Arduino, môže byť užitočné štít prevrátiť a nájsť tieto kolíky.

Krok 8: Obvod časť 4 - Zapojenie štítových kolíkov

Ďalším krokom je prepojenie kolíkov štítu pomocou prepojovacích káblov na nepájivom poli. Samičí koniec adaptéra (s otvorom) by mal byť pripevnený k kolíkom na zadnej strane obrazovky TFT umiestneným v kroku 3. Potom by malo byť šesť digitálnych kolíkových vodičov zapojených do zodpovedajúcich kolíkov (8-13).

Tip: Je užitočné použiť rôzne farby drôtov, aby ste sa presvedčili, že každý vodič je pripojený k správnemu kolíku.

Krok 9: Okruh Krok 5 - Zapojenie 5V/GND na Arduino

Ďalším krokom je pridanie drôtu k 5V a GND pinom na Arduine, aby sme mohli pripojiť napájanie a uzemnenie k doske.

Tip: Aj keď je možné použiť akúkoľvek farbu drôtu, dôsledné používanie červeného vodiča na napájanie a čierneho na uzemnenie môže pomôcť pri neskoršom odstraňovaní problémov s obvodom.

Krok 10: Okruh Krok 6 - Zapojenie 5V/GND na doske

Teraz by ste mali napájaciemu panelu dodať napájanie tak, že červený vodič zapojený v predchádzajúcom kroku pripojíte k červenému (+) prúžku na doske. Drôt môže ísť kdekoľvek vo zvislom páse. Opakujte s čiernym drôtom, aby ste dosku uzemnili pomocou čierneho (-) pásu.

Krok 11: Okruh Krok 7 - Zapojenie 5V obrazovky Pin k doske

Teraz, keď je doska na chlieb napájaná, posledný vodič z obrazovky TFT je možné prepojiť s červeným (+) prúžkom na doske.

Krok 12: Okruh Krok 8 - Pripojenie snímača ACC

Ďalším krokom je pripojenie senzora akcelerometra ku káblu BITalino podľa obrázku.

Krok 13: Okruh Krok 9 - Zapojenie kábla BITalino

Z akcelerometra BITalino pochádzajú tri vodiče, ktoré je potrebné pripojiť k obvodu. Červený vodič by mal byť pripojený k červenému (+) prúžku na doske a čierny vodič pripojený k čiernemu (-) prúžku. Fialový vodič by mal byť k Arduinu pripojený analógovým pinom A0.

Krok 14: Okruh Krok 10 - Vloženie batérie do držiaka

Ďalším krokom je vloženie 9V batérie do držiaka batérie podľa obrázku.

Krok 15: Okruh Krok 11 - Pripojenie batérie k obvodu

Potom nasaďte kryt na držiak batérie, aby ste sa presvedčili, že je batéria pevne uchytená na svojom mieste. Potom pripojte batériu k zdroju napájania na Arduine podľa obrázku.

Krok 16: Okruh Krok 12 - Pripojenie k počítaču

Aby ste mohli nahrať kód do obvodu, musíte na pripojenie Arduina k počítaču použiť USB kábel.

Krok 17: Odovzdanie kódu

Ak chcete nahrať kód do svojho nového krásneho obvodu, najskôr sa uistite, že vaše USB zariadenie správne pripája váš počítač k doske Arduino.

1. Otvorte aplikáciu Arduino a vymažte celý text.
2. Ak sa chcete pripojiť k doske Arduino, prejdite na Nástroje> Port a vyberte dostupný port
3. Navštívte GitHub, skopírujte kód a prilepte ho do aplikácie Arduino.
4. Aby váš kód fungoval, budete musieť „zahrnúť“knižnicu dotykovej obrazovky. Ak to chcete urobiť, prejdite na Nástroje> Spravovať knižnice a vyhľadajte knižnicu Adafruit GFX. Ukážte na ňu kurzorom myši, kliknite na tlačidlo inštalácie, ktoré sa otvorí, a budete pripravení začať.
5. Nakoniec kliknite na šípku Nahrať na modrom paneli s nástrojmi a sledujte, ako sa kúzlo deje!

Krok 18: Okruh Arduino s ukončeným životom

Po správnom nahraní kódu odpojte kábel USB, aby ste si mohli vziať Life Arduino so sebou. V tomto bode je okruh kompletný!

Krok 19: Schéma zapojenia

Táto schéma zapojenia vytvorená v EAGLE ukazuje hardvérové zapojenie nášho systému Life Arduino. Mikroprocesor Arduino Uno sa používa na napájanie, uzemnenie a pripojenie 2,8-palcového dotykového displeja TFT (digitálne piny 8-13), piezos reproduktora (pin 7) a akcelerometra BITalino (pin A0).

Krok 20: Obvod a kód - spolupráca

Akonáhle je obvod vytvorený a kód je vyvinutý, systém začne spolupracovať. To zahŕňa meranie akcelerometra na veľké zmeny (v dôsledku pádu). Ak akcelerometer zaznamená veľkú zmenu, dotykový displej zobrazí hlásenie „Ste v poriadku“a používateľovi poskytne tlačidlo, ktoré je potrebné stlačiť.

Krok 21: Vstup používateľa

Ak používateľ stlačí tlačidlo, obrazovka sa zmení na zelenú a povie „Áno“, aby systém vedel, že je v poriadku. Ak používateľ nestlačí tlačidlo, čo naznačuje, že môže dôjsť k pádu, Piezospeaker vydá zvuk.

Krok 22: Ďalšie nápady

Aby sme rozšírili možnosti Life Arduino, navrhujeme pridať namiesto piezos reproduktora modul bluetooth. Ak to urobíte, môžete kód upraviť tak, aby keď osoba, ktorá spadne, nereagovala na výzvu na dotykovej obrazovke, bola prostredníctvom zariadenia bluetooth odoslaná výstraha ich určenému správcovi, ktorý ich potom môže prísť skontrolovať.