Nosljiv senzor pulza: 10 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:08

Opis projekta

Ta projekt govori o oblikovanju in ustvarjanju nosljive opreme, ki bo upoštevala zdravje uporabnika, ki jo bo nosil.

Njegov cilj je delovati kot eksoskelet, katerega funkcija je sprostiti in umiriti uporabnika v obdobju tesnobe ali stresnih situacij z oddajanjem vibracij v tistih točkah pritiska, ki jih imamo na telesu.

Vibracijski motor bo vklopljen, medtem ko fotopletizmografski impulzni senzor čez nekaj časa prejme povišan zvok pospešenih trdih pulzacij. Ko se utrip zmanjša, kar pomeni, da se je uporabnik umiril, se bodo vibracije ustavile.

Kratek razmislek kot zaključek

Zahvaljujoč temu projektu smo lahko uporabili del znanja, pridobljenega pri razrednih vajah, pri katerih delamo na več električnih vezjih z uporabo različnih senzorjev in motorjev v resničnem primeru: nosljive stvari, ki uporabnika sprosti v obdobju tesnobe ali stresne situacije.

S tem projektom nismo razvili samo ustvarjalnega dela, medtem ko smo oblikovali pokrovitelja in ga šivali, ampak tudi inženirsko vejo, vse skupaj smo združili v en sam projekt.

V praksi smo uporabili tudi električno znanje pri ustvarjanju električnega tokokroga na protoboardu in prenosu na LilyPad Arduino za spajkanje komponent.

Zaloge

Fotopletizmografski senzor pulza (analogni vhod)

Senzor pulza je plug-and-play senzor srčnega utripa za Arduino. Senzor ima dve strani, na eni strani je LED nameščena skupaj s senzorjem svetlobe okolice, na drugi strani pa je nekaj vezja. Ta je odgovoren za ojačitev in odpravljanje hrupa. LED na sprednji strani senzorja je nameščena nad veno v našem človeškem telesu.

Ta LED oddaja svetlobo, ki neposredno pade na veno. Žile bodo imele pretok krvi v sebi le, ko srce črpalko, zato če spremljamo pretok krvi, lahko spremljamo tudi srčni utrip. Če zaznamo pretok krvi, bo senzor zunanje svetlobe pobral več svetlobe, saj jih bo kri odbijala, to manjšo spremembo sprejete svetlobe sčasoma analiziramo, da ugotovimo srčni utrip.

Ima tri žice: prva je priključena na ozemljitev sistema, druga +5V napajalna napetost in tretja je pulzirajoči izhodni signal.

V projektu se uporablja en impulzni senzor. Nameščen je pod zapestjem, tako da lahko zazna trde pulzacije.

Vibracijski motor (analogni izhod)

Ta komponenta je enosmerni motor, ki vibrira ob sprejemu signala. Ko ga ne prejme več, se ustavi.

V projektu se uporabljajo trije vibracijski motorji za pomiritev uporabnika skozi tri različne sprostitvene točke na zapestju in roki.

Arduino Uno

Arduino Uno je odprtokodni mikrokrmilnik, ki ga je razvil Arduino.cc. Plošča je opremljena z nizom digitalnih in analognih vhodno/izhodnih (V/I) zatičev. Ima tudi 14 digitalnih zatičev, 6 analognih zatičev in je mogoče programirati z Arduino IDE (integrirano razvojno okolje) prek kabla USB tipa B.

Električna žica

Električne žice so prevodniki, ki prenašajo elektriko z enega kraja na drugega.

V projektu smo jih uporabili za povezavo električnega tokokroga, varjenega na bakelitni plošči, z zatiči Arduino.

Drugi materiali:

- zapestnica

- Črna nit

- Črno barvilo

- Tkanina

Orodja:

- Varilec

- škarje

- Igle

- Kartonska ročna manekenka

Korak 1:

Najprej smo električno vezje naredili s protoborom, da smo lahko opredelili, kako želimo vezje določiti, katere komponente želimo uporabiti.

2. korak:

Nato smo naredili zadnji krog, ki ga bomo namestili v manekenko, tako da komponente spajkamo s kositrnim spajkanjem. Vezje bi moralo izgledati kot zgornja fotografija.

Vsak kabel je treba priključiti na ustrezna vrata v Arduino Uno, zato je priporočljivo pokriti električni del ožičenja, da se izognete kratkemu stiku z izolacijskim trakom.

3. korak:

Kodo smo programirali s programsko opremo Arduino in jo s kablom USB naložili na Arduino.

// medpomnilnik za filtriranje nizkih frekvenc#define BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

// algoritem srčnega utripa

#define THRESHOLD 4 // prag zaznavanja nepodpisan dolg t; // zadnji zaznani plavajoči srčni utrip lastData; int lastBpm;

void setup () {

// inicializiramo serijsko komunikacijo pri 9600 bitih na sekundo: Serial.begin (9600); pinMode (6, OUTPUT); // razglasi vibrator 1 pinMode (11, OUTPUT); // razglasi vibrator 2 pinMode (9, OUTPUT); // razglasi vibrator 3}

void loop () {

// preberemo in obdelamo vhod s senzorja na analognem zatiču 0: float processingData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println(processedData); // razkomentirajte to, če želite uporabiti serijski ploter

if (processingData> THRESHOLD) // nad to vrednostjo se šteje srčni utrip

{if (lastData <THRESHOLD) // prvič, ko prestopimo prag, izračunamo BPM {int bpm = 60000 /(millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("Nov srčni utrip:"); Serijski.tisk (bpm); // na zaslonu prikaže bpms Serial.println ("bpm");

if (bpm> = 95) {// če je bpm večji od 95 ali 95…

analogWrite (6, 222); // vibrator 1 vibrira

analogWrite (11, 222); // vibrator 2 vibrira analogWrite (9, 222); // vibrator 3 vibrira} else {// če ne (bpm je nižji od 95) … analogWrite (6, 0); // vibrator 1 ne vibrira analogWrite (11, 0); // vibrator 2 ne vibrira analogWrite (9, 0); // vibrator 3 ne vibrira}} lastBpm = bpm; t = milis (); }} lastData = obdelanData; zamuda (10); }

float processData (int val)

{buf [bPos] = (plavajoči) val; bPos ++; če (bPos> = BSIZE) {bPos = 0; } plavajoče povprečje = 0; za (int i = 0; i <BSIZE; i ++) {povprečje+= buf ; } return (float) val - povprečje / (float) BSIZE; }

4. korak:

Med načrtovanjem smo morali upoštevati lokacijo tlačnih točk v telesu, da smo vedeli, kje morajo biti postavljeni vibracijski motorji, in izbrali smo tri izmed njih.

5. korak:

Za pridobitev nosilnosti smo najprej pobarvali zapestnico v mesni barvi s črnim barvilom po navodilih izdelka.

6. korak:

Ko smo imeli zapestnico, smo v kartonski ročni lutki naredili štiri luknje. Trije od njih so bili narejeni za ekstrakcijo treh vibracijskih motorjev, ki smo jih uporabili v električnem vezju, zadnji pa je bil nameščen, da je senzor utripa postavljen na zapestje manekena. Poleg tega smo naredili tudi majhen rez na zapestnici, da je bil viden zadnji senzor.

7. korak:

Kasneje smo naredili še zadnjo luknjo na spodnji strani kartonske roke, da priključimo in odklopimo kabel USB iz računalnika na ploščo Arduino za napajanje vezja. Naredili smo zadnji test, da preverimo, ali vse dobro deluje.

8. korak:

Da bi našemu izdelku dali bolj prilagodljiv dizajn, narišemo in izrežemo krog v barvi granata, v katerega smo nato prišili nekaj črt, ki predstavljajo električne utripe srca.

9. korak:

Nazadnje, ko je črna zapestnica pokrivala motorje z vibracijami, smo na nosilec izrezali in prišili tri majhna srca, da bi vedeli njihovo lokacijo.