Life Arduino Biosensor: 22 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Už jste někdy spadli a nemohli jste vstát? Pak by pro vás mohla být Life Alert (nebo její řada konkurenčních zařízení) dobrou volbou! Tato zařízení jsou však drahá, přičemž předplatné stojí více než 400–500 $ ročně. Zařízení podobné zdravotnickému poplašnému systému Life Alert lze vyrobit jako přenosný biosenzor. Rozhodli jsme se investovat čas do tohoto biosenzoru, protože si myslíme, že je důležité, aby lidé v komunitě, zejména ti, kterým hrozí pád, byli v bezpečí.

Přestože náš konkrétní prototyp není nositelný, lze jej snadno použít k detekci pádů a náhlých pohybů. Jakmile je detekován pohyb, zařízení poskytne uživateli příležitost stisknout tlačítko „Are You Okay“na dotykové obrazovce, než zazní alarm, varující blízkého ošetřovatele, že je potřeba pomoc.

Zásoby

V hardwarovém obvodu Life Arduino je devět komponentů, které přidávají až 107,90 $. Kromě těchto obvodových součástí jsou k propojení různých kusů dohromady potřeba malé dráty. K vytvoření tohoto okruhu nejsou potřeba žádné další nástroje. Pro kódovací část je potřeba pouze software Arduino a Github.

Složky:

Poloviční velikost prkénka (2,2 palce x 3,4 palce) - 5,00 $

Piezo tlačítko - 1,50 $

2,8 dotykový štít TFT pro Arduino s odporovou dotykovou obrazovkou - 34,95 dolarů

9V držák baterie - 3,97 $

Arduino Uno Rev 3 - 23,00 $

Senzor akcelerometru - 23,68 $

Kabel senzoru Arduino - 10,83 $

9V baterie - 1,87 $

Sada propojovacího drátu na prkénko - 3,10 $

Celkové náklady: 107,90 $

Krok 1: Příprava

K vytvoření tohoto projektu budete muset pracovat se softwarem Arduino, stáhnout knihovny Arduino a nahrát kód z GitHub.

Chcete -li stáhnout software Arduino IDE, navštivte

Kód pro tento projekt lze stáhnout z https://github.com/ad1367/LifeArduino., Jako LifeArduino.ino.

Bezpečnostní aspekty

Disclaimer: Toto zařízení je stále ve vývoji a není schopné detekovat a hlásit všechny pády. Nepoužívejte toto zařízení jako jediný způsob monitorování rizikového pacienta.

• Neupravujte konstrukci obvodu, dokud neodpojíte napájecí kabel, aby nedošlo k úrazu elektrickým proudem.
• Nepoužívejte zařízení v blízkosti otevřené vody nebo na mokrém povrchu.
• Při připojování k externí baterii mějte na paměti, že součásti obvodu se mohou po delším nebo nesprávném používání zahřívat. Pokud zařízení nepoužíváte, doporučujeme jej odpojit od napájení.
• Akcelerometr používejte pouze pro snímání pádů; NE celý okruh. Použitý dotykový displej TFT není navržen tak, aby odolal nárazům a může se rozbít.

Krok 2: Tipy a triky

Tipy pro řešení potíží:

Pokud máte pocit, že jste vše zapojili správně, ale váš přijímaný signál je nepředvídatelný, zkuste utáhnout spojení mezi kabelem Bitalino a akcelerometrem. Někdy zde nedokonalé spojení, i když není viditelné okem, vyústí v nesmyslný signál

Vzhledem k vysoké úrovni šumu pozadí z akcelerometru může být lákavé přidat filtr s nízkým průchodem, aby byl signál čistší. Zjistili jsme však, že přidání LPF výrazně snižuje velikost signálu, přímo úměrně k vybrané frekvenci

Zkontrolujte verzi dotykové obrazovky TFT a ujistěte se, že byla do Arduina načtena správná knihovna

Pokud váš dotykový displej nejprve nefunguje, ujistěte se, že všechny piny byly připojeny na správná místa na Arduinu

Pokud vaše dotyková obrazovka s kódem stále nefunguje, zkuste použít základní ukázkový kód od Arduina, který najdete zde

Další možnosti:

Pokud je dotykový displej příliš drahý, objemný nebo obtížně zapojitelný, lze jej nahradit jinou komponentou, například modulem Bluetooth, s upraveným kódem, takže pád vyzve modul bluetooth k odbavení místo dotykové obrazovky.

Krok 3: Porozumění akcelerometru

Bitalino používá c acacitive akcelerometr. Pojďme to rozebrat, abychom přesně pochopili, s čím pracujeme.

C apacitive znamená, že se spoléhá na změnu kapacity z pohybu. Kapacita C je schopnost součásti uchovávat elektrický náboj a zvyšuje se buď s velikostí kondenzátoru, nebo s blízkostí dvou desek kondenzátoru.

Kapacitní akcelerometr využívá blízkosti obou desek pomocí hmotnosti; když zrychlení pohybuje hmotou nahoru nebo dolů, přitáhne desku kondenzátoru buď dále, nebo blíže k druhé desce, a tato změna kapacity vytvoří signál, který lze převést na zrychlení.

Krok 4: Zapojení obvodu

Fritzingův diagram ukazuje, jak by měly být různé části Life Arduino propojeny dohromady. Následujících 12 kroků vám ukáže, jak zapojit tento obvod.

Krok 5: Okruh Část 1 - Umístění tlačítka Piezo

Prvním krokem při stavbě obvodu je umístění piezo tlačítka na prkénko. Tlačítko piezo má dva kolíky, které by měly být pevně připevněny k desce. Ujistěte se, že jste si všimli, ke kterým řadám jsou kolíky připevněny (použil jsem řady 12 a 16).

Krok 6: Okruh Část 2 - Zapojení piezo tlačítka

Poté, co je tlačítko Piezo pevně připevněno na prkénko, připojte horní kolík (v řadě 12) k zemi.

Dále připojte spodní kolík piezo (v řadě 16) k digitálnímu pinu 7 na Arduinu.

Krok 7: Okruh Část 3 - Nalezení kolíků štítu

Dalším krokem je najít sedm pinů, které je třeba zapojit z Arduina na TFT obrazovku. Je třeba připojit digitální piny 8-13 a 5V napájení.

Tip: Protože je obrazovka štítem, což znamená, že se může připojit přímo na Arduino, může být užitečné štít převrátit a najít tyto piny.

Krok 8: Obvod Část 4 - Zapojení štítových kolíků

Dalším krokem je zapojení kolíků štítu pomocí propojovacích vodičů pro nepájivé pole. Samičí konec adaptéru (s otvorem) by měl být připevněn k kolíkům na zadní straně obrazovky TFT umístěné v kroku 3. Poté by mělo být šest digitálních pinových vodičů připojeno k odpovídajícím pinům (8-13).

Tip: Je užitečné použít různé barvy vodičů, abyste se ujistili, že každý vodič je připojen ke správnému kolíku.

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

Dalším krokem je přidání vodiče na piny 5V a GND na Arduinu, abychom mohli připojit napájení a uzemnění na prkénko.

Tip: Přestože lze použít jakoukoli barvu drátu, důsledné používání červeného vodiče pro napájení a černého pro uzemnění může pomoci při pozdějším odstraňování problémů s obvodem.

Krok 10: Okruh Krok 6 - Zapojení 5V/GND na prkénko

Nyní byste měli přidat napájení na prkénko tím, že červený vodič připojený v předchozím kroku přivedete na červený (+) proužek na desce. Drát může jít kamkoli ve svislém pruhu. Opakujte s černým vodičem a přidejte na desku uzemnění pomocí černého (-) pásu.

Krok 11: Obvod Krok 7 - Zapojení 5V stínění na desku

Nyní, když má prkénko napájení, lze poslední vodič z obrazovky TFT připojit k červenému (+) proužku na prkénku.

Krok 12: Okruh Krok 8 - Připojení senzoru ACC

Dalším krokem je připojení senzoru akcelerometru ke kabelu BITalino podle obrázku.

Krok 13: Okruh Krok 9 - Zapojení kabelu BITalino

Z akcelerometru BITalino pocházejí tři vodiče, které je třeba připojit k obvodu. Červený vodič by měl být připojen k červenému (+) pásku na desce a černý vodič by měl být připojen k černému (-) pásku. Fialový vodič by měl být připojen k Arduinu analogovým pinem A0.

Krok 14: Okruh Krok 10 - Vložení baterie do držáku

Dalším krokem je jednoduše vložit 9V baterii do držáku baterie, jak je znázorněno na obrázku.

Krok 15: Okruh Krok 11 - Připojení baterie k obvodu

Poté nasaďte víko na držák baterie, abyste se ujistili, že baterie pevně drží na svém místě. Poté připojte baterii k napájecímu vstupu na Arduinu podle obrázku.

Krok 16: Okruh Krok 12 - Připojení k počítači

Abyste mohli nahrát kód do obvodu, musíte k připojení Arduina k počítači použít USB kabel.

Krok 17: Nahrání kódu

Chcete -li nahrát kód do vašeho krásného nového obvodu, nejprve se ujistěte, že vaše USB správně připojuje váš počítač k desce Arduino.

1. Otevřete aplikaci Arduino a vymažte veškerý text.
2. Chcete -li se připojit k desce Arduino, přejděte na Nástroje> Port a vyberte dostupný port
3. Navštivte GitHub, zkopírujte kód a vložte jej do aplikace Arduino.
4. Aby váš kód fungoval, budete muset „zahrnout“knihovnu dotykové obrazovky. Chcete -li to provést, přejděte do nabídky Nástroje> Spravovat knihovny a vyhledejte knihovnu Adafruit GFX. Přejeďte myší a klikněte na instalační tlačítko, které se objeví, a budete připraveni začít.
5. Nakonec klikněte na šipku Nahrát na modrém panelu nástrojů a sledujte, jak se kouzlo děje!

Krok 18: Okruh Arduino Finished Life

Po správném nahrání kódu odpojte USB kabel, abyste si mohli vzít Life Arduino s sebou. V tomto okamžiku je obvod kompletní!

Krok 19: Schéma zapojení

Toto schéma zapojení vytvořené v EAGLE ukazuje hardwarové zapojení našeho systému Life Arduino. Mikroprocesor Arduino Uno se používá k napájení, uzemnění a připojení 2,8 dotykové obrazovky TFT (digitální piny 8-13), piezos reproduktoru (pin 7) a akcelerometru BITalino (pin A0).

Krok 20: Obvod a kód - společná práce

Jakmile je obvod vytvořen a kód je vyvinut, systém začne spolupracovat. To zahrnuje akcelerometr, který měří velké změny (v důsledku pádu). Pokud akcelerometr detekuje velkou změnu, dotykový displej řekne „Are You Ok“a poskytuje uživateli tlačítko, které má stisknout.

Krok 21: Vstup uživatele

Pokud uživatel stiskne tlačítko, obrazovka se změní na zelenou a řekne „Ano“, takže systém ví, že je uživatel v pořádku. Pokud uživatel nestiskne tlačítko, což naznačuje, že může dojít k pádu, piezospeaker vydá zvuk.

Krok 22: Další nápady

Chcete -li rozšířit možnosti Life Arduino, doporučujeme místo piezospeakerů přidat bluetooth modul. Pokud tak učiníte, můžete kód upravit tak, aby v případě, že osoba, která spadne, nereagovala na výzvu dotykové obrazovky, byla prostřednictvím zařízení bluetooth odeslána výstraha jejich určenému správci, který je pak může přijít zkontrolovat.