Nositelný snímač tepu: 10 kroků (s obrázky)

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

Popis projektu

Tento projekt je o navrhování a vytváření nositelného oblečení, které bude brát v úvahu zdraví uživatele, který ho bude nosit.

Jeho cílem je chovat se jako exoskelet, jehož funkcí je uvolnit a uklidnit uživatele v období úzkosti nebo stresových situací tím, že vyzařuje vibrace v těch tlakových bodech, které na těle máme.

Vibrační motor bude zapnutý, zatímco fotopletyzmografický snímač pulsů dostane po určitou dobu zvýšený rozsah zrychlených tvrdých pulzací. Když se tepová frekvence sníží, což znamená, že se uživatel uklidnil, vibrace se zastaví.

Krátké zamyšlení jako závěr

Díky tomuto projektu jsme mohli aplikovat část znalostí získaných ve třídních cvičeních, ve kterých pracujeme na několika elektrických obvodech pomocí různých senzorů a motorů ve skutečném případě: nositelné zařízení, které uvolňuje uživatele v období úzkosti nebo stresové situace.

S tímto projektem jsme vyvinuli nejen kreativní část při navrhování patrona a šití, ale také strojírenskou pobočku a všechny jsme je smíchali do jednoho projektu.

Elektrické znalosti jsme také uvedli do praxe při vytváření elektrického obvodu na protoboardu a jeho přenosu do LilyPad Arduino pájením součástek.

Zásoby

Fotopletyzmografický snímač pulsu (analogový vstup)

Pulzní senzor je plug-and-play snímač tepové frekvence pro Arduino. Senzor má dvě strany, na jedné straně je umístěna LED spolu se senzorem okolního světla a na druhé straně jsou nějaké obvody. Je zodpovědný za zesílení a potlačení šumu. LED na přední straně senzoru je umístěna nad žílou v našem lidském těle.

Tato LED vydává světlo, které dopadá přímo na žílu. Žíly budou mít průtok krve uvnitř pouze tehdy, když srdce pumpuje, takže pokud sledujeme tok krve, můžeme sledovat i srdeční tep. Pokud je detekován průtok krve, snímač okolního světla zachytí více světla, protože budou odraženy krví, tato malá změna v přijímaném světle je analyzována v průběhu času, aby se zjistilo, jak naše srdce bije.

Má tři vodiče: první je připojen k zemi systému, druhý +napájecí napětí 5 V a třetí pulzující výstupní signál.

V projektu je použit jeden snímač pulsu. Je umístěn pod zápěstím, aby mohl detekovat tvrdé pulzace.

Vibrační motor (analogový výstup)

Tato součást je stejnosměrný motor, který při příjmu signálu vibruje. Když to už nedostane, zastaví se.

V projektu jsou použity tři vibrační motory k uklidnění uživatele prostřednictvím tří různých relaxačních bodů umístěných na zápěstí a ruce.

Arduino Uno

Arduino Uno je mikrokontrolér s otevřeným zdrojovým kódem a vyvinutý deskou Arduino.cc. Deska je vybavena sadou pinů digitálního a analogového vstupu/výstupu (I/O). Má také 14 digitálních pinů, 6 analogových pinů a je programovatelný pomocí Arduino IDE (Integrated Development Environment) přes USB kabel typu B.

Elektrický drát

Elektrické dráty jsou vodiče, které přenášejí elektřinu z jednoho místa na druhé.

V projektu jsme je použili k připojení elektrického obvodu navařeného na bakelitové desce k pinům Arduino.

Další materiály:

- Náramek

- Černá nit

- Černé barvivo

- Tkanina

Nástroje:

- Svářečka

- Nůžky

- Jehly

- Kartonová ruční figurína

Krok 1:

Nejprve jsme udělali elektrický obvod pomocí protoboardu, abychom mohli definovat, jak chceme, aby obvod byl, pokud jde o komponenty, které chceme použít.

Krok 2:

Poté jsme provedli konečný obvod, který jsme vložili do figuríny, pájením komponent pomocí cínové pájky. Obvod by měl vypadat jako na fotografii výše.

Každý kabel musí být připojen k odpovídajícímu portu v Arduino Uno a doporučuje se zakrýt elektrickou část kabeláže, aby se zabránilo zkratům pomocí izolační pásky.

Krok 3:

Kód jsme naprogramovali pomocí softwaru Arduino a nabili jsme ho do Arduina pomocí kabelu USB.

// vyrovnávací paměť pro filtrování nízkých frekvencí#definujte BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

// algoritmus prezenčního signálu

#define THRESHOLD 4 // práh detekce bez znaménka dlouhý t; // poslední detekovaný srdeční tep float lastData; int lastBpm;

neplatné nastavení () {

// inicializace sériové komunikace rychlostí 9600 bitů za sekundu: Serial.begin (9600); pinMode (6, VÝSTUP); // deklarujte vibrátor 1 pinMode (11, VÝSTUP); // deklarujte vibrátor 2 pinMode (9, VÝSTUP); // deklarujte vibrátor 3}

prázdná smyčka () {

// načíst a zpracovat vstup ze senzoru na analogovém pinu 0: float processorData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println(processedData); // odkomentujte to pomocí sériového plotru

pokud (zpracovanéData> THRESHOLD) // nad touto hodnotou je považováno za prezenční signál

{if (lastData <THRESHOLD) // při prvním překročení prahu vypočítáme BPM {int bpm = 60000 /(millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("New heartbeat:"); Serial.print (bpm); // zobrazit na obrazovce bpms Serial.println ("bpm");

if (bpm> = 95) {// pokud je bpm vyšší než 95 nebo 95…

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

analogWrite (11, 222); // vibrátor 2 vibruje analogWrite (9, 222); // vibrátor 3 vibruje} else {// pokud ne (bpm je nižší než 95)… analogWrite (6, 0); // vibrátor 1 nevibruje analogWrite (11, 0); // vibrátor 2 nevibruje analogWrite (9, 0); // vibrátor 3 nevibruje}} lastBpm = bpm; t = milis (); }} lastData = zpracovanáData; zpoždění (10); }

float processData (int val)

{buf [bPos] = (float) val; bPos ++; if (bPos> = BSIZE) {bPos = 0; } float average = 0; pro (int i = 0; i <BSIZE; i ++) {průměr+= buf ; } return (float) val - průměr / (float) BSIZE; }

Krok 4:

Během procesu navrhování jsme museli vzít v úvahu umístění tlakových bodů v těle, abychom věděli, kde musí být umístěny vibrační motory, a vybrali jsme tři z nich.

Krok 5:

Abychom získali nošení, nejprve jsme podle pokynů produktu obarvili náramek z masité barvy pomocí černého barviva.

Krok 6:

Jakmile jsme měli náramek, udělali jsme čtyři otvory v lepenkové figuríně. Tři z nich byly vyrobeny k extrakci tří vibračních motorů, které jsme použili v elektrickém obvodu, a poslední byl proveden pro umístění snímače pulsu na zápěstí figuríny. Kromě toho jsme také provedli malý řez na náramku, aby byl tento poslední senzor viditelný.

Krok 7:

Později jsme udělali poslední otvor na spodní straně kartonové ruky, abychom připojili a odpojili kabel USB od počítače k desce Arduino a napájili obvod. Udělali jsme závěrečný test, abychom zkontrolovali, zda vše funguje dobře.

Krok 8:

Aby měl náš produkt přizpůsobitelnější design, nakreslíme a vystřihneme kruh v granátové barvě, do kterého jsme potom přišili několik čar, které znázorňují elektrické údery srdce.

Krok 9:

Nakonec, když černý náramek zakrýval vibrační motory, ustřihli jsme a ušili tři malá srdíčka na nositelná zařízení, abychom poznali jejich polohu.