Nositeľný snímač pulzu: 10 krokov (s obrázkami)

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

Popis projektu

Tento projekt je o navrhovaní a vytváraní nositeľného oblečenia, ktoré bude brať do úvahy zdravie užívateľa, ktorý ho bude nosiť.

Cieľom je pôsobiť ako exoskeleton, ktorého funkciou je relaxovať a upokojiť používateľa v období úzkosti alebo stresových situácií vysielaním vibrácií v tých tlakových bodoch, ktoré na tele máme.

Vibračný motor bude zapnutý, kým fotopletyzmografický snímač impulzov dostane počas určitej doby zvýšený rozsah zrýchlených tvrdých pulzácií. Keď sa srdcová frekvencia zníži, to znamená, že sa používateľ upokojil, vibrácie sa zastavia.

Krátke zamyslenie ako záver

Vďaka tomuto projektu sme mohli uplatniť časť znalostí získaných na hodinách, v ktorých pracujeme na niekoľkých elektrických obvodoch pomocou rôznych senzorov a motorov v skutočnom prípade: nositeľné zariadenie, ktoré uvoľňuje používateľa v období úzkosti alebo stresové situácie.

Pri tomto projekte sme vyvinuli nielen kreatívnu časť pri navrhovaní patróna a šití, ale aj strojársku oblasť a všetky sme ich zmiešali do jedného projektu.

Praktické znalosti z elektriky sme uplatnili aj pri vytváraní elektrického obvodu na protoboarde a jeho prenose na spájkovanie súčiastok do LilyPad Arduino.

Zásoby

Fotopletyzmografický snímač impulzov (analógový vstup)

Pulzný senzor je plug-and-play snímač srdcovej frekvencie pre Arduino. Senzor má dve strany, na jednej strane je dióda LED umiestnená spolu so snímačom okolitého svetla a na druhej strane sú nejaké obvody. Zodpovedá za zosilnenie a potlačenie šumu. LED dióda na prednej strane senzora je umiestnená nad žilou v našom ľudskom tele.

Táto dióda LED vyžaruje svetlo, ktoré dopadá priamo na žilu. Žily budú mať prietok krvi vo vnútri iba vtedy, keď srdce pumpuje, takže ak monitorujeme tok krvi, môžeme sledovať aj srdcové tepy. Ak je detekovaný prietok krvi, snímač okolitého svetla zachytí viac svetla, pretože sa bude odrážať krvou, táto malá zmena v prijatom svetle sa v priebehu času analyzuje, aby sa určilo tlkot nášho srdca.

Má tri vodiče: prvý je pripojený k zemi systému, druhý +napájacie napätie 5 V a tretí pulzujúci výstupný signál.

V projekte je použitý jeden snímač pulzu. Je umiestnený pod zápästím, aby mohol detegovať tvrdé pulzácie.

Vibračný motor (analógový výstup)

Tento komponent je jednosmerný motor, ktorý pri príjme signálu vibruje. Keď ho už nedostane, zastaví sa.

V projekte sú použité tri vibračné motory na upokojenie užívateľa prostredníctvom troch rôznych relaxačných bodov umiestnených na zápästí a ruke.

Arduino Uno

Arduino Uno je mikrokontrolér s otvoreným zdrojovým kódom a je vyvinutý spoločnosťou Arduino.cc. Doska je vybavená sadou pinov digitálneho a analógového vstupu/výstupu (I/O). Má tiež 14 digitálnych pinov, 6 analógových pinov a je programovateľný pomocou Arduino IDE (Integrated Development Environment) pomocou USB kábla typu B.

Elektrický drôt

Elektrické drôty sú vodiče, ktoré prenášajú elektrickú energiu z jedného miesta na druhé.

V projekte sme ich použili na pripojenie elektrického obvodu navareného na bakelitovej doske k kolíkom Arduino.

Ďalšie materiály:

- náramok

- Čierna niť

- Čierne farbivo

- Tkanina

Náradie:

- Zvárač

- nožnice

- Ihly

- Kartónová ručná figurína

Krok 1:

Najprv sme urobili elektrický obvod pomocou protoboardu, aby sme mohli definovať, ako chceme, aby obvod bol, pokiaľ ide o komponenty, ktoré chceme použiť.

Krok 2:

Potom sme urobili konečný obvod, ktorý sme chceli vložiť do figuríny, spájkovaním komponentov pomocou cínovej spájky. Okruh by mal vyzerať ako na fotografii vyššie.

Každý kábel musí byť zapojený do zodpovedajúceho portu v Arduino Uno a odporúča sa pokryť elektrickú časť vedenia, aby sa zabránilo skratom pomocou izolačnej pásky.

Krok 3:

Kód sme naprogramovali pomocou softvéru Arduino a nabili sme ho do Arduina pomocou USB kábla.

// vyrovnávacia pamäť na filtrovanie nízkych frekvencií#definujte BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

// algoritmus prezývky

#define THRESHOLD 4 // prah detekcie bez znamienka dlhý t; // posledný detekovaný tlkot srdca float lastData; int lastBpm;

neplatné nastavenie () {

// inicializácia sériovej komunikácie rýchlosťou 9600 bitov za sekundu: Serial.begin (9600); pinMode (6, VÝSTUP); // deklarujte vibrátor 1 pinMode (11, VÝSTUP); // deklarujte vibrátor 2 pinMode (9, VÝSTUP); // deklarujte vibrátor 3}

prázdna slučka () {

// načítanie a spracovanie vstupu zo snímača na analógovom pine 0: float processorData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println(processedData); // odkomentujte to, aby ste použili sériový plotter

ak (spracovanéData> THRESHOLD) // nad touto hodnotou sa považuje za srdcový tep

{if (lastData <THRESHOLD) // pri prvom prekročení prahu vypočítame BPM {int bpm = 60000 /(millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("New heartbeat:"); Serial.print (bpm); // zobrazenie na obrazovke bpms Serial.println ("bpm");

if (bpm> = 95) {// ak bpm je vyšší ako 95 alebo 95…

analogWrite (6, 222); // vibrátor 1 vibruje

analogWrite (11, 222); // vibrátor 2 vibruje analogWrite (9, 222); // vibrátor 3 vibruje} else {// ak nie (bpm je nižší ako 95)… analogWrite (6, 0); // vibrátor 1 nevibruje analogWrite (11, 0); // vibrátor 2 nevibruje analogWrite (9, 0); // vibrátor 3 nevibruje}} lastBpm = bpm; t = milis (); }} lastData = spracovanáData; oneskorenie (10); }

float processData (int val)

{buf [bPos] = (float) val; bPos ++; ak (bPos> = BSIZE) {bPos = 0; } float priemer = 0; pre (int i = 0; i <BSIZE; i ++) {priemer+= buf ; } return (float) val - priemer / (float) BSIZE; }

Krok 4:

Pri procese navrhovania sme museli vziať do úvahy umiestnenie tlakových bodov v tele, aby sme vedeli, kde musia byť umiestnené vibračné motory, a vybrali sme tri z nich.

Krok 5:

Aby sme získali nositeľné oblečenie, najskôr sme podľa návodu na výrobku zafarbili náramok z telovej farby čiernym farbivom.

Krok 6:

Akonáhle sme mali náramok, urobili sme štyri otvory v kartónovej ručnej figuríne. Tri z nich boli vyrobené na extrakciu troch vibračných motorov, ktoré sme použili v elektrickom obvode, a posledný z nich bol použitý na umiestnenie senzora pulzu na zápästie figuríny. Okrem toho sme urobili malý rez na náramku, aby bol tento posledný senzor viditeľný.

Krok 7:

Neskôr sme urobili posledný otvor na spodnej strane kartónovej ruky, aby sme pripojili a odpojili kábel USB od počítača k doske Arduino na napájanie obvodu. Urobili sme záverečný test, aby sme zistili, či všetko funguje dobre.

Krok 8:

Aby mal náš produkt prispôsobiteľnejší dizajn, nakreslíme a vystrihneme kruh v granátovej farbe, do ktorého sme potom prišili niekoľko čiar, aby reprezentovali elektrické údery srdca.

Krok 9:

Nakoniec, keď čierny náramok zakryl vibračné motory, nastrihali sme a prišili tri malé srdcia na nositeľné zariadenie, aby sme poznali ich polohu.