Šaty na monitor - Pripojte srdcové signály k internetu vecí: 18 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Monitor Dress je experiment zameraný na výskum rôznych spôsobov digitalizácie srdcovej činnosti nositeľa a spracovania údajov.

Tri elektródy vo vnútri šiat merajú elektrické signály prechádzajúce telom nositeľa. Tieto analógové impulzy, ktoré vychádzajú zo svalovej aktivity srdca, sa prevádzajú na digitálne signály. Mikrokontrolér potom rozsvieti kruh diód LED v prednej časti šiat a pri každom údere srdca bliká na purpurovo. Mikrokontrolér tiež odosiela údaje prostredníctvom bezdrôtovej siete na iné účely. Údaje odoslané cez bezdrôtovú sieť zachytáva počítač, ktorý údaje monitoruje a animuje. Elektrické signály srdca sú teraz viditeľné na displeji aj na samotných šatách.

Monitor Dress vytvára bezproblémové rozhranie medzi ľudským telom, odevom a elektronickými komponentmi - digitalizuje a zaznamenáva naše prechodné biosignály.

Krok 1: Prehľad dizajnu a obvodu

Vrchný kus šiat je vyrobený z čiernych a čírych akrylových kúskov - rezaných laserovou rezačkou. Pod číry akrylový kruh v strede je nalepený krúžok NeoPixel. Drôty vedú za horným kusom k látkovému pásu, ktorý je pripevnený k hornému dielu v zadnej časti šiat. Látkový pás sa pripája k malému vrecku, ktoré drží mikrokontrolér, monitor srdcového tepu a batériu. Do výstelky šiat sú všité tri e-textilné elektródy. Drôty spájajúce elektródy a mikrokontrolér vedú medzi dvoma vrstvami tkaniny.

Krok 2: Spotrebný materiál:

Materiály:

• Látka
• Zips
• Drôty
• Zmršťovacia
• 1/8 "čierny akryl
• Difúzny akryl 1/8"
• NeoPixel Ring (24 LED diód) (Adafruit)
• Fotón (častica)
• Monitor srdcového tepu (Sparkfun)
• Biomediálne senzorové podložky (Sparkfun)
• Kábel snímača (Sparkfun)
• Vodivá tkanina (Sparkfun alebo Adafruit)
• 5 zapínaní na gombíky
• Rada Perma-Proto (Adafruit)
• Ženské + mužské prepojovacie vodiče
• Zmršťovacia
• 5V napájacia banka (Amazon)

Náradie:

• Nožnice
• Ihla
• Závit
• Pinzeta
• Spájkovačka
• Spájka
• Horúce lepidlo
• Tepelná pištoľ
• Šijací stroj
• Laserová rezačka
• Kladivo
• Papier
• Vládca
• Ceruzka

Krok 3: Photon - vývojová súprava Wi -Fi

Photon je výkonná vývojová súprava Wi-Fi, ktorá prepojí váš projekt s internetom vecí (IoT). Doska je dosť malá, takže je vynikajúca pre nositeľné projekty IoT.

Particle, výrobca fotónu, pripravil skvelý údajový list fotónu a tiež veľmi podrobnú príručku Začíname so všetkými informáciami, ktoré potrebujete vedieť, aby ste mohli začať.

Stačí si stiahnuť aplikáciu Particle do svojho smartfónu a postupovať podľa pokynov na pripojenie zariadenia Photon k sieti Wi-Fi. Môžete si tiež stiahnuť aplikáciu Particle Dev do počítača alebo začať programovať pomocou svojho prehliadača. V kroku 15 sa vrátime k fotónu.

Krok 4: Monitor srdcového tepu

Na obrázku môžete vidieť dosku monitora srdcového tepu a kábel snímača s 3 konektormi elektródových podložiek a 3 zhodnými podložkami biomedicínskeho snímača. Pretože si do šiat budeme vyrábať vlastné vodivé tkaninové elektródy, nie je potrebné používať káble a podložky snímačov. Sú však skvelé na prototypovanie a testovanie.

Predtým, ako začnete, tiež odporúčam prečítať si Sprievodcu pripojením monitora srdcového tepu Sparkfun. Obsahuje mnoho podrobností o tom, ako funguje monitor srdcového tepu a ako je potrebné usporiadať elektródy.

Krok 5: Horný kus vyrežte laserom

Najprv som pomocou Illustratoru navrhol 2D vrchný diel, ktorý som vyrezal laserovým rezačom z čierneho akrylového plechu 1/8 ". Keďže kruh v strede návrhu sa rozsvieti, vystrihol som zodpovedajúce okvetné lístky z 1. /8 "difúzny akrylový list. Tiež som vystrihol tri rôzne veľké rozptýlené akrylové kruhy. Prilepíme ich medzi okvetné lístky a krúžok NeoPixel, aby sme získali rozptýlenejšie svetlo. V opačnom prípade by ste na prstenci videli jednotlivé LED diódy.

Krok 6: Tvarovanie akrylu

Po rozrezaní akrylu je čas ho vytvarovať a dať mu trojrozmernú podobu. Môžete použiť teplovzdušnú pištoľ, sušič vlasov alebo čokoľvek, čo funguje najrýchlejšie, napríklad plynový sporák. Pri zahrievaní buďte opatrní a horúcich častí sa vždy dotýkajte uterákom. Akonáhle začne byť poddajný, vytvarujte ho podľa svojho vkusu a počkajte, kým nevychladne a opäť nestuhne.

Krok 7: Pridanie priesvitných lístkov

Teraz nalepíme priehľadné akrylové lístky do príslušných výrezov. Ak majú akrylové okvetné lístky na okrajoch stopy popálenia, môžete ich obrúsiť brúsnym papierom. Zmiešajte dohromady dvojdielny epoxid a opatrne naneste lepidlo okolo okrajov okvetných lístkov. Pomáha držať kusy lepiacou páskou pri ich umiestnení do horného dielu.

Krok 8: Navrhnite si šaty

V nasledujúcich niekoľkých krokoch budeme navrhovať a šiť čierne kožené šaty.

Pri práci na súbore Illustrator som už mal hrubú predstavu o dizajne. Potom, čo som okolo figuríny navliekol látku a vrchný diel, som zistil správny vzor: šaty na krk s dvoma šípkami vpredu a vzadu, ako aj deliaci pás, vrecko na batériu vzadu a neviditeľný zips vo vnútri ľavého bočného švu. Pred odstrihnutím peknej látky sa vždy oplatí ušiť šaty najskôr lacnejšou tkaninou (tiež nazývanou mušelín). To vám dáva šancu upraviť vzor a vykonať malé zmeny.

Krok 9: Ušite šaty

Teraz vystopujte vzory a ušite skutočné šaty. Šípky najskôr prišite v prednej a zadnej časti šiat. Potom zošite dva predné a dva zadné diely k sebe, podšívku, držiak na krk a neviditeľný zips. Na konci pripevníme vrecko na batériu a popruhy (kroky 10 a 11). Opäť som laserovou rezačkou prestrihol šesť textilných popruhov. Nie je to nevyhnutné, ale poskytuje skutočne čisté okraje, ktoré sa dajú jednoduchšie ušiť a strihať je oveľa rýchlejšie!

Krok 10: Pripojte zadné vrecko

Vystrihnite štvorec zo svojej vrchnej látky a prišite malé prúžky na suchý zips na vrch ľavého a pravého okraja. Zložte okraje suchého zipsu a prišite ich na vnútornú stranu vreckového štvorca. Nájdite si dobrú pozíciu pre vrecko na batériu (najlepšie v hornej časti pásového švu) a pripnite ho na šaty. Na ľavú a pravú stranu prišite spodnú časť vrecka na šaty a zodpovedajúci pásik na suchý zips.

Krok 11: Pripravte si látkové prúžky

Látkové prúžky vzadu slúžia na pripojenie vrchného dielu k šatám a na skrytie všetkých vodičov vedúcich z vrecka na batériu k diódam vpredu. Pred zošitím dlhých okrajov k sebe vložte očko do jedného z pásikov. To dodá šatám čistejší vzhľad pri tlačení drôtov von a von z pásu. Potom šite látkové tunely a prúžky otočte naruby. Je to jednoduchšie pomocou pinzety.

V ďalšom kroku prevlečte tri dlhé drôty (dostatočne dlhé na to, aby prechádzali z vrecka na batériu k diódam LED vpredu) cez pásik s očkom a veďte vodiče cez očko von z tunela. Každý drôt na oboch koncoch označte páskou, aby ste vedeli, ktorý je ktorý. Potom prúžky prišite na vrchný diel, ako je znázornené na obrázkoch.

Krok 12: Dokončite hornú časť

Teraz zapojte jeden z troch vodičov na kolík GND (uzemnenie), jeden na kolík vstupu údajov a posledný vodič na kolík +5 V (napájanie). Uistite sa, že viete, ktorý drôt je spájkovaný s akým kolíkom, pretože ho nemôžete vystopovať späť trubicou. Na každý z troch drôtov spájkujte zásuvku. Nezabudnite použiť určité zmršťovadlo na zaistenie ľahko zlomiteľných spájkovacích spojov. Tepelnou pištoľou alebo epoxidovým lepidlom na seba položte tri mliečne akrylové kruhy a počkajte, kým nevyschnú. Potom kruhy vycentrujte na vnútornú stranu akrylových lístkov a zlepte ich dohromady. Po zaschnutí lepidla vycentrujte krúžok NeoPixel hore a naneste naň lepidlo. Nezabudnite zaistiť drôty vedené okolo krúžku na zadnej strane dielu.

Krok 13: Prišite látkové prúžky na šaty

Teraz oblečte šaty a vrchný diel na figurínu a zistite, kam chcete prúžky umiestniť. Opatrne rozopnite švy vo vyznačenej oblasti a tiež bedrové švy za vreckom na batériu (podšívka a vrchná vrstva). Teraz podajte textilné pásy podšívkou a vrchnou vrstvou, aby pásy vychádzali cez pásový šev. Prúžky s požadovanou dĺžkou prišpendlite do správnej polohy a zatvárajte zatiaľ iba horný šev.

Krok 14: Integrujte elektródy

Vystrihnite tri štvorce z vodivej tkaniny. Prvý obrázok ukazuje, kam musíte umiestniť elektródy do šiat. Cik-cakovým stehom som všila štvorčeky na podšívku. Elektródy je potrebné pritlačiť tesne na holú pokožku, aby sa zdvihol váš srdcový tep. V opačnom prípade vodivá tkanina nemôže zachytiť elektrické signály prechádzajúce vašim telom. Teraz spájkujte drôt (odporúčam flexibilný silikónový drôt) na gombík. Pripravte celkom tri vodiče, jeden pre každú elektródu. Šité gombíky za podšívku zašívajte vodivou látkovou nášivkou - medzi podšívkou a vrchnou vrstvou. Je dôležité použiť vodivý závit na pripojenie elektród k drôtu a neskôr k mikrokontroléru. Potom veďte všetky tri drôty cez šaty, až kým nevychádzajú z otvoreného miesta v bedrovom šve za batériovým pytliakom. Aby som drôty trochu viac chránil, vložil som ich do kúska zvyšnej látkovej trubice presne tam, kde som ich prešil, aby sa zatvoril otvorený pásový šev. Odrežte tri vodiče na požadovanú dĺžku a na každý koniec spájkujte prepojovací vodič. Je to nevyhnutné na pripojenie elektród k doske monitora frekvencie Hart. Pamätajte si, že je dôležité vedieť, aký drôt sa pripája k akej elektróde.

Zatiaľ je všetko dobré. Šaty sú skoro pripravené.

Krok 15: Upravte a nahrajte kód

Vráťme sa teraz k softvéru a hardvéru:

Po nastavení fotónu a inštalácii programu Particle Dev (krok 3) si stiahnite kód monitora srdcovej frekvencie. Ak súbor otvoríte, zobrazia sa dva priečinky, jeden s názvom fotón a druhý s názvom spracovanie.

Pokračujte a otvorte aplikáciu Particle Dev a v rozbaľovacej ponuke vyberte Súbor> Otvoriť … Prejdite do priečinka s fotónmi a kliknite na položku Otvoriť. Na ľavej strane kód otvoríte kliknutím na položku WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino. Teraz zmeňte počet diód LED definovaných v kóde na počet diód LED, ktoré používate vo svojom projekte.

#define NUM_LEDS 24

Na šaty som použil 24 LED diód. Ak používate iné piny, môžete tiež zmeniť číslo pre ostatné piny. Malý graf vám poskytne prehľad. Ak chcete zmeniť špendlík tlačidla režimu, kliknite na súbor buttons.h a zmeňte číslo 6 na pin, ktorý používate.

#define MODEBUTTON 6

Ak chcete, môžete na tento kolík pridať malé tlačidlo na prepínanie medzi živým režimom a niektorými zaznamenanými údajmi srdcového tepu. Je to pekná vlastnosť, ak máte šaty na figuríne. Po pripojení elektród k vášmu telu (v nasledujúcom kroku) stačí otvoriť sériový monitor, zaznamenať vlastné údaje a čísla nahradiť srdcovými údermi v súbore zaznamenaných údajov.h.

Krok 16: Zostavte hardvér

Pred spájkovaním všetkých elektronických súčiastok na „dosku Perma-Proto polovičnej veľkosti“najskôr otestujte svoju elektroniku. Pripojte monitor srdcového tepu, tlačidlo a diódy LED k pinom fotónov definovaným v kóde. Prilepte elektródy k telu tak, ako je to znázornené na obrázku, a uistite sa, že elektródy zodpovedajú správnym kolíkom. Teraz môžete otvoriť sériový monitor fotónov a získať údaje o srdcovom tepu prostredníctvom miestnej siete Wi -Fi.

Ak chcete na svojom monitore vidieť diagram EKG, musíte si stiahnuť Processing. V časti Spracovanie otvorte skicu v priečinku na spracovanie a spustite ju kliknutím na šípku v ľavom rohu. Ak je všetko správne nastavené, otvorí sa okno a vy vidíte činnosť svojho srdca. Pomáha pohybu čo najmenej a chvíľu trvá, kým je biosignál dostatočne stabilný na čistú vizualizáciu. Ďalšie informácie a/alebo riešenie problémov nájdete v Sprievodcovi monitorom srdcového tepu Sparkfun. Možno budete musieť upraviť riadok v náčrte, ktorý obsahuje Serial.list () [3], a zmeniť číslo na ľubovoľnom porte, na ktorom je váš sériový monitor. Ak si nie ste istí číslom, skúste 0 až 6.

Krok 17: Spájkujte na Perma-Proto

Ak chcete k doske pripojiť naše vlastné integrované elektródy z e-textilu, a nie objemné lepkavé elektródy, spájkujte hlavičku na každý z kolíkov RA (pravé rameno), LA (ľavé rameno) a RL (pravá noha) na doske.

Ak všetko funguje, môžete komponenty spájkovať na doske proto. Začal som s fotónom, potom s drôtmi a za nimi monitor srdcového tepu na konci. Namiesto toho, aby som tri LED diódy trvale spájkoval na dosku, použil som tri prepojovacie vodiče (dáta, VCC a GND) na ich prepojenie s vodičmi LED.

Napájacia banka 5 V ako zdroj napájania funguje skvele na fotóny, pretože je nabíjateľná. Môžete ho použiť aj na nabíjanie iných elektronických zariadení, ako je váš smartphone.

Krok 18: Pripojte svoje srdcové signály k internetu vecí

Teraz máte všetko pripravené a svoju srdcovú aktivitu môžete prepojiť s internetom vecí.

Upozorňujeme, že fotón musí byť vždy pripojený k bezdrôtovej sieti, inak vyhľadávanie neprestane a váš kód sa nespustí. V budúcej aktualizácii ju môžem vylepšiť, aby bolo internetové pripojenie voliteľné.

Ak máte akékoľvek otázky, neváhajte sa opýtať. Veselé tvorenie.

Druhá cena v súťaži oblečenia pre domácich majstrov