Oddychaj Lekkie Urządzenie Lękowe Z Pulsometrem: 18 Kroków (ze Zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Ponieważ świat staje się coraz bardziej zajęty, wszyscy znajdują się w coraz bardziej stresującym środowisku. Studenci są jeszcze bardziej narażeni na stres i niepokój. Egzaminy są szczególnie stresującymi okresami dla uczniów, a smartwatche z ustawieniami ćwiczeń oddechowych zwykle nie mogą być używane podczas egzaminów, ponieważ mogą również wysyłać SMS-y i łączyć się z Internetem.

„Breathe Light” to uproszczone urządzenie skoncentrowane na lęku, które nie ma połączenia z Internetem i będzie mile widziane na egzaminach. To urządzenie nie jest specyficzne dla użytkownika, co pozwala na łatwe dostosowanie go do każdej osoby potrzebującej kontroli lęku. Korzystając z serii czterech diod LED NeoPixel, użytkownik będzie mógł wykonywać czynności związane z wykonywaniem ćwiczeń oddechowych, a także śledzić tętno przed i po ćwiczeniach, aby określić, czy poziom stresu się obniża.

Krok 1: Potrzebne materiały i narzędzia

Materiały:

1. Adafruit Flora (14,95 USD)
2. Deska do krojenia chleba (5,00 USD)
3. Adafruit NeoPixels (4) (7,95 USD)
4. Czujnik pulsu (25,00 USD)
5. Zaciski krokodylkowe (3,95 USD)
6. Przewody połączeniowe do chleba (3,95 USD)
7. Polimerowa bateria litowo-jonowa (9,95 USD)
8. Rezystor 220 Ohm (6,28 USD)
9. Przycisk (5,99 USD)
10. Różne klocki (10-40 USD) (Uwaga: nie potrzebujesz wielu klocków Lego)

Całkowity koszt: (94-124 USD)

Narzędzia:

1. Oprogramowanie Arduino (BEZPŁATNE) - wymagane
2. Szczypce igłowe (~ 6 USD) lub obcinacz do skórek (~ 4 USD) – sugerowane
3. Zestaw lutowniczy / materiały (~ 11 USD) - opcjonalnie

Całkowity koszt: (15-17 USD)

Krok 2: Przygotowanie

Przed rozpoczęciem projektu i wykorzystaniem powyższych materiałów ważne jest, aby zdobyć dobrą podstawową wiedzę na temat tego, co jest używane.

adafruit Flora

Adafruit Flora to mały, prosty i potężny mikrokontroler, który jest przydatny zarówno dla początkujących, jak i ekspertów. Jest bardzo mały (tylko nieco większy niż jedna czwarta) i nadaje się do noszenia! Powyższy obrazek pokazuje schemat pinów dla flory Adafruit. Aby dowiedzieć się więcej o Florze, odwiedź poniższy link:

learn.adafruit.com/rozpoczęcie-z-fl…

Adafruit NeoPixels

NeoPixels firmy Adafruit to indywidualnie adresowalne diody LED RGB, które zostały zaprojektowane specjalnie z myślą o urządzeniach do noszenia. NeoPixels można łączyć w łańcuchy, co oznacza, że wystarczy jedno złącze pinowe do mikrokontrolera, aby podłączyć dowolną liczbę diod LED. Mogą być kodowane w Arduino, ale wymagają trochę praktyki, badań i przykładowej pomocy online, aby się zapoznać i sprawić, by NeoPixels działały tak, jak chcesz. Różne kroki w poniższym łączu są bardzo pomocne, ponieważ informują o działaniu NeoPixels i zawierają wskazówki dotyczące kodowania i przykłady z Arduino.

learn.adafruit.com/flora-rgb-smart-pixels/…

Czujnik impulsu

PulseSensor to czujnik tętna typu „plug and play” dla Arduino, który gromadzi na żywo dane o tętnie dla różnych projektów, takich jak ten! Biblioteka, którą można pobrać do Arduino (zostanie wkrótce pokazana poniżej) zawiera przykładowe kody, które pomogą Ci stać się natychmiastowym ekspertem we wdrażaniu PulseSensor do projektu. Poniższy link pokazuje dalsze informacje dotyczące PulseSensor i opisuje przykładowe mini-projekty, które pomogą rozpocząć pracę.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Biblioteki Arduino

Aby kod mógł komunikować się z Florą dla pewnych funkcji i poleceń, w Arduino muszą być zainstalowane następujące biblioteki dla różnych komponentów elektrycznych. Użyj tego linku lub linku w sekcji „Wprowadzenie i materiały eksploatacyjne”, aby pobrać oprogramowanie

1. Plac zabaw z czujnikiem pulsu

   (Uwaga: przykładowy plik Arduino "PulseSensor_BPM" był pomocny w tworzeniu kodu dla Breathe Light)

2. Biblioteka Adafruit NeoPixel

   (Uwaga: przykładowy plik Arduino "Strandtest" był pomocny w tworzeniu kodu dla Breathe Light)

(Uwaga: Aby uzyskać dalszą pomoc dotyczącą instalowania bibliotek, odwiedź następujący link:

GitHub

GitHub to potężna platforma, która pozwala osobom wspólnie budować i udostępniać oprogramowanie. Kod stworzony dla Breathe Light jest udostępniany za pośrednictwem GitHub i można uzyskać do niego dostęp tutaj. Zostanie on również przywołany w dalszej części instrukcji w kroku 14. Do bibliotek Arduino i wymienionych powyżej przykładów, które są niezbędne dla projektu, można również uzyskać dostęp za pośrednictwem następujących linków GitHub.

1. Czujnik impulsu
2. NeoPixel

Aby uzyskać więcej informacji na temat tego, czym jest GitHub i dlaczego jest przydatny, obejrzyj ten film.

Krok 3: Bezpieczeństwo

Kiedy masz do czynienia z jakimkolwiek obwodem elektrycznym, w tym z tym, który stworzysz w tym projekcie, ważne jest, aby zrozumieć i przestrzegać wszystkich protokołów bezpieczeństwa elektrycznego, aby zapewnić bezpieczeństwo projektu i uniknąć porażenia prądem. Poniższa lista zawiera kilka prostych kroków, które należy wykonać.

1. NIE WOLNO podłączać Flory do komputera podczas przenoszenia i podłączania przewodów do obwodu.
2. Dotykając przewodów lub innych metalowych elementów w obwodzie, upewnij się, że zasilanie jest WYŁĄCZONE, aby uniknąć przepływu prądu przez ciało.
3. Trzymaj płyny, żywność i wszystko, co może się rozlać, z dala od obwodu.
4. Sprawdź, czy nie ma postrzępionych przewodów elektrycznych za każdym razem przed włączeniem zasilania.

OSTRZEŻENIE:

NIE jest to urządzenie medyczne i nie powinno być używane w żadnych warunkach klinicznych, aby polegać na dokładnych pomiarach tętna. Idź do lekarza, jeśli potrzebujesz dokładnych danych o tętnie. Jest to po prostu narzędzie, które pomaga osobom złagodzić stres i nie powinno być używane do diagnozowania jakiegokolwiek stanu.

Krok 4: Wskazówki i porady

Poniżej znajduje się kilka wskazówek i wskazówek, o których należy pamiętać podczas budowania Breathe Light.

Strategie rozwiązywania problemów

1. Jeśli kod nie działa poprawnie, podziel różne funkcje/sekcje kodu i przetestuj je, aby określić, gdzie leży problem.
2. Zanim wskoczysz z kodem i projektem, skorzystaj z przykładowych kodów podanych w Arduino Libraries dla PulseSensor i NeoPixels, aby upewnić się, że urządzenia działają poprawnie.
3. Przed zebraniem danych w celu usunięcia potencjalnych artefaktów ruchu upewnij się, że PulseSensor ma szczelne i bezpieczne połączenie.
4. Podczas podłączania do tych samych portów używaj przewodów tego samego koloru, aby uniknąć pomyłek.
5. Użyj małych kabli połączeniowych, aby zabezpieczyć przewody, aby nie utraciły połączenia, gdy urządzenie się porusza.
6. Jeśli masz dostęp do lutownicy, rozważ użycie jej do zabezpieczenia połączeń przewodów, które mogą nie działać dobrze.

Informacje

• Aby zaoszczędzić czas, przed użyciem przewodów przetestuj za pomocą zacisków krokodylkowych do prototypowania.

• Aby zaoszczędzić czas i frustrację, mocno rozciągnij przewody, aby zapewnić solidne i stałe połączenie z każdym NeoPixelem.

  Klocki Lego są również bardzo pomocne w zabezpieczaniu Flory i akumulatora

Krok 5: Montaż Część 1a

Zacznij od użycia zacisku krokodylkowego, aby podłączyć port #6 na FLORA. Następnie użyj innego zacisku krokodylkowego, aby podłączyć port GND. Zrób to samo z portem VBATT na FLORA.

Krok 6: Montaż Część 1b

Teraz podłącz zacisk krokodylkowy podłączony do portu 6 do skierowanej do wewnątrz strzałki na NeoPixel. Podłącz zacisk portu GND do (-) na NeoPixel, a zacisk portu VBATT do (+) na NeoPixel.

Wykorzystaliśmy ten zestaw do przetestowania każdego NeoPixela, aby sprawdzić, czy działa, korzystając z instrukcji ze strony NeoPixel Adafruit.

Krok 7: Montaż Część 2

Po upewnieniu się, że każdy z NeoPixels działa prawidłowo, możesz rozpocząć konstruowanie Breathe Light!

Zacznij od podłączenia przewodów do FLORA na VBATT, #12, #6, GND i #10. Aby uniknąć nieporozumień, wybierz kolory, które będą odpowiadać każdemu z portów. W kolejnych krokach połączymy je z płytką stykową.

Krok 8: Montaż Część 3

Następnie zaczniemy tworzyć łańcuch NeoPixels. Podobnie jak w pierwszym kroku, ostatecznie połączymy (+) z portem VBATT, (-) z portem GND, a strzałki pokażą kierunek przepływu sygnału w linii NeoPixels. Zacząłem od ostatniego i szedłem w górę.

Najpierw wystarczy dodać przewody do NeoPixels w odpowiednich kolorach. Na zdjęciu widać, że użyliśmy białego dla VBATT, zielonego dla GND i żółtego dla sygnału pochodzącego z portu #6. Użyj szczypiec igłowych, aby naprawdę owinąć drut wokół małych otworów. Możesz również użyć obcinaka do skórek, jeśli nie masz łatwo dostępnych szczypiec.

(Małe czerwone przewody w tle zostaną wyjaśnione w kolejnych krokach. Na razie się nimi nie przejmuj.)

Krok 9: Montaż Część 4

Dodaj przewody do pozostałych NeoPixel, tak jak pierwszy. Upewnij się, że linia strzałek wskazuje od portu #6 na FLORA do dołu łańcucha.

Następnie podłącz każdy z białych przewodów do styków (+) na płytce stykowej, a zielone przewody do styków (-) na płytce stykowej. Upewnij się, że połączenia mają pewne napięcie, aby zabezpieczyć przewody.

Krok 10: Część montażowa 5

Teraz podłącz zielony przewód od GND do górnej części (-) pinów. Podłącz biały przewód z portu VBATT do styków (+) na płytce stykowej, a żółty przewód #6 podłącz do początku łańcucha NeoPixel.

Fioletowy i czerwony przewód zostaną połączone później.

(Czerwone przewody w dolnej części pomagają wytworzyć napięcie między żółtymi przewodami sygnałowymi między NeoPixelami, ale możesz ich nie potrzebować w zależności od tego, jak szczelne są połączenia)

Krok 11: Część montażowa 6

Następnie połączymy przycisk z naszą płytką prototypową. To rozpocznie pomiary tętna i ćwiczenia oddechowe lękowe!

Umieść przycisk tak, jak pokazano na obrazku. Następnie użyj białego przewodu, aby połączyć górny pin przycisku ze stykiem (+). Umieść rezystor 220 omów między dolnym stykiem po tej samej stronie a stykami (-). Na koniec podłącz czerwony przewód nr 10 do dolnego prawego kołka przycisku.

Krok 12: Montaż Krok 7

Teraz podłączymy czujnik tętna! Podłącz czerwony przewód czujnika do styków (+) na płytce stykowej, a czarny przewód czujnika do styków (-). Następnie umieść fioletowy przewód czujnika i fioletowy przewód wychodzący z portu #12 w tym samym rzędzie, aby je połączyć.

Krok 13: Montaż Krok 8

Z różnych klocków Lego zbuduj platformę, na której będzie można usiąść FLORA, i małą wnękę na akumulator litowy. Upewnij się, że FLORA jest napięta, aby żółte przewody były prawidłowo połączone. Aby to zrobić, użyliśmy żółtych klocków Lego widocznych na powyższym obrazku.

Platforma Lego będzie się różnić w zależności od rozmiaru płytki stykowej, ale upewnij się, że FLORA może usiąść płasko, że jest pewne napięcie z żółtymi przewodami sygnałowymi i że jest wgłębienie do włożenia zestawu akumulatorów.

Krok 14: Montaż Krok 9

Aby zakończyć montaż, dodaj platformę Lego z FLORĄ obok płytki stykowej. Podłącz akumulator do FLORA.

Krok 15: Montaż Krok 10: Prześlij kod i zakończ montaż

Ostatnim krokiem jest przesłanie tego kodu do Breathe Light. Po przesłaniu kodu Breathe Light powinien działać przenośnie, gdy przełącznik ON jest aktywowany w środku FLORA!

Jak zdobyć kod z GitHuba do Flory?

1. Użyj powyższego linku, aby przejść do witryny GitHub.

2. Kliknij „Klonuj lub Pobierz”

   Kliknij „Pobierz ZIP”

3. Zapisz pobrany plik zip w wybranej lokalizacji na komputerze.
4. Otwórz plik „Breathe_Light_V3.0” w Arduino.
5. W sekcji „Narzędzia” na górnym pasku Arduino przejdź do „Board:” i wybierz „Adafruit Flora”
6. Na koniec (po podłączeniu Flory do komputera) kliknij „Prześlij” (prawa strzałka u góry ekranu)

Po wykonaniu powyższych czynności kod należy wgrać do Flory. Florę można odłączyć od komputera i Breathe Light jest gotowy do użycia!

Krok 16: Montaż Krok 11: Wyjaśnienie kodu

Oto, co robi kod:

Najpierw kod zbiera początkowe tętno badanego za pomocą PulseSensor i wyświetla je za pomocą czterech pojedynczych NeoPixels, które są w linii. Na podstawie wykrytego tętna zostanie wyświetlona pewna seria diod/kolorów. Na przykład, jeśli tętno wynosi 76, będą 3 NeoPixels podświetlone na niebiesko. Te kolory/progi są podawane badanemu za pomocą naklejki na urządzeniu (patrz powyżej), aby wiedział, jakie jest jego tętno.

Następnie, po wykryciu tętna, przechodzi ćwiczenie lękowe, które pomaga w głębokim, powolnym wdechu i wydechu. Na początku tego ćwiczenia wszystkie cztery diody LED są zielone. W miarę jak ćwiczenie trwa, diody LED zmieniają kolor na niebieski, co odpowiada temu, kiedy badany powinien wykonywać wdech. Po zapaleniu się wszystkich czterech diod, obiekt musi wstrzymać oddech, a gdy diody zmienią kolor na zielony, może powoli wydychać powietrze. Po wykonaniu ćwiczenia lękowego kod ponownie wykryje i wyświetli tętno osoby, aby ustalić, czy była w stanie się uspokoić.

Krok 17: Schemat obwodu

Ten schemat obwodu został wykonany w EAGLE. Wszystko w dużym prostokącie to mikroprocesor Adafruit FLORA. Ma dużo szczegółów, ale jako całość mieści się w prostokącie. Wszystkie elementy, które dodaliśmy do FLORA znajdują się pod dużym prostokątem.

Widać, że 4 Neopiksele są podłączone do wyjścia D6* FLORA. Przycisk jest podłączony do IO10*, a czujnik tętna jest podłączony do FLORA przez port IO12*.

Krok 18: Dalsze pomysły

Istnieje wiele sposobów, w jakie Breathe Light można pójść dalej, a oto kilka sugestii.

• Spraw, aby był nadający się do noszenia: użyj opaski na głowę lub mankietu zegarka (takiego jak ten) i użyj przewodzącej nici, aby wykonać wszystkie połączenia przewodów.
• Dodaj do funkcji niepokójExercise(), aby stworzyć bardziej atrakcyjne wizualnie ćwiczenie oddechowe (takie jak dodanie większej ilości kolorów).
• Zamień poszczególne NeoPixels na NeoPixel Ring lub NeoPixel Array, aby dodać więcej diod LED i zwiększyć możliwości funkcji heartRateDisplay() i niepokójExercise().