Czujnik tętna do noszenia: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Opis Projektu

Ten projekt polega na zaprojektowaniu i stworzeniu urządzenia do noszenia, które będzie brać pod uwagę zdrowie użytkownika, który go nosi.

Jego celem jest działanie jak egzoszkielet, którego funkcją jest odprężenie i uspokojenie użytkownika w okresie niepokoju lub stresu poprzez emitowanie wibracji w tych punktach nacisku, które mamy na ciele.

Silnik wibracyjny będzie włączony, podczas gdy fotopletyzmograficzny czujnik tętna odbierze przez pewien czas podwyższony zakres przyspieszonych twardych pulsacji. Kiedy puls spada, co oznacza, że użytkownik się uspokoił, wibracje ustaną.

Krótka refleksja jako podsumowanie

Dzięki temu projektowi byliśmy w stanie zastosować część wiedzy zdobytej podczas ćwiczeń na zajęciach, w których pracujemy na kilku obwodach elektrycznych przy użyciu różnych czujników i silników w rzeczywistym przypadku: urządzenie do noszenia, które relaksuje użytkownika w okresie niepokoju lub stresujące sytuacje.

Dzięki temu projektowi rozwinęliśmy nie tylko część kreatywną przy projektowaniu i szyciu patrona, ale także branżę inżynierską i połączyliśmy to wszystko w jednym projekcie.

Wiedzę elektryczną wykorzystujemy również w praktyce tworząc obwód elektryczny na płytce prototypowej i przenosząc go do LilyPad Arduino lutując elementy.

Kieszonkowe dzieci

Fotopletyzmograficzny czujnik tętna (wejście analogowe)

Czujnik tętna to czujnik tętna typu plug-and-play dla Arduino. Czujnik ma dwie strony, z jednej strony znajduje się dioda LED wraz z czujnikiem światła otoczenia, a z drugiej strony jest kilka obwodów. Odpowiada za wzmocnienie i redukcję szumów. Dioda LED z przodu czujnika jest umieszczona nad żyłą w naszym ludzkim ciele.

Ta dioda LED emituje światło, które pada bezpośrednio na żyłę. W żyłach płynie krew tylko wtedy, gdy serce pompuje, więc jeśli monitorujemy przepływ krwi, możemy również monitorować bicie serca. Jeśli wykryty zostanie przepływ krwi, czujnik światła otoczenia odbierze więcej światła, ponieważ będzie ono odbijane przez krew. Ta niewielka zmiana w odbieranym świetle jest analizowana w czasie, aby określić bicie naszego serca.

Posiada trzy przewody: pierwszy jest podłączony do masy układu, drugi napięcie zasilania +5V a trzeci to pulsujący sygnał wyjściowy.

W projekcie zastosowano jeden czujnik impulsów. Umieszczony jest poniżej nadgarstka, aby mógł wykryć silne pulsacje.

Silnik wibracyjny (wyjście analogowe)

Ten element to silnik prądu stałego, który wibruje podczas odbierania sygnału. Kiedy już go nie otrzymuje, przestaje.

W projekcie zastosowano trzy silniki wibracyjne, aby uspokoić użytkownika poprzez trzy różne punkty relaksacyjne zlokalizowane na nadgarstku i dłoni.

Arduino Uno

Arduino Uno to mikrokontroler typu open source i opracowany przez Arduino.cc. Płytka jest wyposażona w zestawy cyfrowych i analogowych pinów wejścia/wyjścia (I/O). Posiada również 14 pinów cyfrowych, 6 pinów analogowych i jest programowalny za pomocą Arduino IDE (zintegrowane środowisko programistyczne) za pomocą kabla USB typu B.

Przewód elektryczny

Przewody elektryczne to przewodniki, które przenoszą prąd z jednego miejsca do drugiego.

W projekcie wykorzystaliśmy je do połączenia obwodu elektrycznego zgrzanego na płytce bakelitowej z pinami Arduino.

Inne materiały:

- Opaska

- Czarna nić

- Czarny barwnik

-Tkanina

Narzędzia:

- Spawacz

- Nożyce

- Igły

-Tekturowy manekin ręczny

Krok 1:

Najpierw wykonaliśmy obwód elektryczny za pomocą płytki prototypowej, abyśmy mogli określić, jak chcemy, aby obwód był, jakich komponentów chcemy użyć.

Krok 2:

Następnie wykonaliśmy ostatni obwód, który zamierzaliśmy umieścić wewnątrz manekina, lutując elementy za pomocą lutu cynowego. Układ powinien wyglądać jak na powyższej fotografii.

Każdy kabel należy podłączyć do odpowiedniego portu w Arduino Uno i zaleca się zakrycie części elektrycznej okablowania, aby uniknąć zwarć taśmą izolacyjną.

Krok 3:

Kod zaprogramowaliśmy za pomocą oprogramowania Arduino i ładowaliśmy go do Arduino za pomocą kabla USB.

//bufor do filtrowania niskich częstotliwości#define BSIZE 50 float buf[BSIZE]; int bPoz = 0;

//algorytm bicia serca

#define THRESHOLD 4 //próg wykrywania unsigned long t; //ostatnie wykryte bicie serca float lastData; int lastBpm;

pusta konfiguracja () {

// zainicjuj komunikację szeregową z szybkością 9600 bitów na sekundę: Serial.begin(9600); pinMode(6, WYJŚCIE); //deklaruj wibrator 1 pinMode(11, OUTPUT);//deklaruj wibrator 2 pinMode(9, OUTPUT);//deklaruj wibrator 3 }

pusta pętla () {

// odczytaj i przetwórz dane wejściowe z czujnika na pinie analogowym 0: float updatedData = processData(analogRead(A0));

//Serial.println(przetworzoneDane); //odkomentuj, aby użyć plotera szeregowego

if (processedData > THRESHOLD) //powyżej tej wartości jest uważane za bicie serca

{ if (lastData < THRESHOLD) //przy pierwszym przekroczeniu progu obliczamy BPM { int bpm = 60000 / (millis() - t); if (abs(bpm - lastBpm) 40 && bpm < 240) { Serial.print("Nowe bicie serca: "); Serial.print(bpm); //pokaż na ekranie bpms Serial.println("bpm");

if (bpm >= 95) { //jeśli bpm jest wyższy niż 95 lub 95…

analogZapis(6, 222); //wibrator 1 wibruje

analogZapis(11, 222); //wibrator 2 wibruje analogWrite(9, 222); //wibrator 3 wibruje } else {//jeśli nie (bpm jest mniejsze niż 95)… analogWrite(6, 0);//vibrator 1 nie wibruje analogWrite(11, 0);//wibrator 2 nie wibruje analogWrite(9, 0);//wibrator 3 nie wibruje } } lastBpm = bpm; t = mili(); } } lastData = przetworzoneData; opóźnienie(10); }

float processData(int val)

{ buf[bPoz] = (liczba zmiennoprzecinkowa) wart; bPoz++; if (bPoz >= ROZMIAR) { bPoz = 0; } średnia zmiennoprzecinkowa = 0; for (int i = 0; i < ROZMIAR; i++) { średnia += buf; } return (float)val - średnia / (float) BSIZE; }

Krok 4:

Podczas projektowania musieliśmy wziąć pod uwagę położenie punktów nacisku w korpusie, aby wiedzieć, gdzie muszą być umieszczone silniki wibracyjne, i wybraliśmy trzy z nich.

Krok 5:

Aby uzyskać urządzenie do noszenia, najpierw ufarbowaliśmy opaskę na nadgarstek w kolorze cielistym za pomocą czarnego barwnika zgodnie z instrukcjami produktu.

Krok 6:

Kiedy już mieliśmy opaskę, zrobiliśmy cztery dziury w tekturowym manekinie ręcznym. Trzy z nich zostały wykonane w celu wydobycia trzech silników wibracyjnych, których użyliśmy w obwodzie elektrycznym, a ostatni służył do umieszczenia czujnika tętna na nadgarstku manekina. Poza tym zrobiliśmy też małe nacięcie na opasce, aby ten ostatni czujnik był widoczny.

Krok 7:

Później zrobiliśmy ostatni otwór w dolnej części tekturowej dłoni, aby podłączyć i odłączyć kabel USB z komputera do płytki Arduino w celu zasilania układu. Zrobiliśmy końcowy test, aby sprawdzić, czy wszystko działa dobrze.

Krok 8:

Aby nadać naszemu produktowi bardziej konfigurowalny projekt, rysujemy i wycinamy okrąg w kolorze granatu, w którym następnie szyliśmy kilka linii reprezentujących elektryczne bicie serca.

Krok 9:

Wreszcie, gdy czarna opaska zakrywała silniki wibracyjne, wycięliśmy i uszyliśmy trzy małe serca na urządzeniu do noszenia, aby poznać ich lokalizację.