Obleka za monitor - povežite srčne signale z internetom stvari: 18 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Monitorjeva obleka je poskus raziskovanja različnih načinov digitalizacije srčne aktivnosti uporabnika in obdelave podatkov.

Tri elektrode v obleki merijo električne signale, ki tečejo skozi telo uporabnika. Ti analogni impulzi, ki izvirajo iz mišične aktivnosti srca, se pretvorijo v digitalne signale. Mikrokrmilnik nato prižge krog LED na sprednji strani obleke, ki z vsakim utripom utripa vijolično. Mikrokrmilnik pošilja podatke tudi po brezžičnem omrežju za druge namene. Podatke, poslane po brezžičnem omrežju, pobere računalnik, ki podatke spremlja, da jih animira. Električni signali srca so zdaj vidni na zaslonu in tudi sami obleki.

Obleka Monitor ustvarja brezhiben vmesnik med človeškim telesom, oblačilom in elektronskimi komponentami - digitalizira in snema naše prehodne biosignale.

1. korak: Pregled zasnove in vezja

Zgornji del obleke je narejen iz črnih in prozornih akrilnih kosov - razrezanih z laserskim rezalnikom. Pod prozornim akrilnim krogom na sredini je prilepljen prstan NeoPixel. Žice potekajo za zgornjim kosom do traku iz tkanine, ki je pritrjen na zgornji del na zadnji strani obleke. Trak iz tkanine se poveže z majhnim žepom, v katerem so mikrokontroler, merilnik srčnega utripa in baterija. V podlogo obleke so všite tri elektrode iz e-tekstila. Žice, ki povezujejo elektrode in mikrokrmilnik, potekajo med dvema plastema tkanine.

2. korak: Zaloge:

Materiali:

• Tkanina
• Zadrga
• Žice
• Toplotno krčenje
• 1/8 "črni akril
• 1/8 "razpršen akril
• Obroč NeoPixel (24 LED) (Adafruit)
• Foton (delci)
• Merilnik srčnega utripa (Sparkfun)
• Biomedialne senzorske blazinice (Sparkfun)
• Senzorski kabel (Sparkfun)
• Prevodna tkanina (Sparkfun ali Adafruit)
• 5 gumbov
• Plošča Perma-Proto (Adafruit)
• Ženske in moške žice
• Toplotno krčenje
• 5V Power Bank (Amazon)

Orodja:

• Škarje
• Igla
• Nit
• Pinceta
• Spajkalnik
• Spajkanje
• Vroče lepilo
• Toplotna pištola
• Šivalni stroj
• Laserski rezalnik
• Kladivo
• Papir
• Vladar
• Svinčnik

3. korak: Photon - komplet za razvoj Wi -Fi

Photon je zmogljiv razvojni komplet Wi-Fi, ki poveže vaš projekt z internetom stvari (IoT). Plošča je precej majhna, zato je odlična za nosljive projekte IoT.

Particle, proizvajalec Photona, je pripravil odličen podatkovni list Photon in zelo podroben priročnik za začetek z vsemi informacijami, ki jih morate vedeti za začetek.

Prenesite aplikacijo Particle na svoj pametni telefon in sledite navodilom, da svoj Photon povežete z omrežjem Wi-Fi. Za svoj računalnik lahko prenesete tudi aplikacijo Particle Dev ali začnete programirati z brskalnikom. Vrnili se bomo k Photonu v 15. koraku.

4. korak: Merilnik srčnega utripa

Na sliki lahko vidite ploščo za merjenje srčnega utripa ter senzorski kabel s 3 priključki za elektrodne blazinice in 3 ustreznimi biomedicinskimi senzorskimi blazinicami. Ker bomo za obleko izdelovali lastne prevodne elektrode iz tkanine, ni treba uporabljati senzorskih kablov in blazinic. Vendar so odlični za izdelavo prototipov in testiranje.

Preden začnete, priporočam tudi, da preberete Sparkfunov priročnik za priklop monitorja srčnega utripa. Ima veliko podrobnosti o tem, kako deluje merilnik srčnega utripa in kako je treba elektrode razporediti.

5. korak: Laserski rez zgornjega dela

Najprej sem z Illustratorjem oblikoval 2D zgornji del, ki sem ga z laserskim rezalnikom izrezal iz 1/8 "črnega akrilnega lista. Ker bo krog na sredini zasnove zasvetil, sem iz 1 izrezal ustrezne cvetne liste. /8 "razpršena akrilna pločevina. Prav tako sem izrezal tri različne velikosti razpršenih akrilnih krogov. Za bolj razpršeno svetlobo jih bomo prilepili med cvetne liste in obroček NeoPixel. V nasprotnem primeru bi na obroču videli posamezne LED.

Korak 6: Oblikovanje akrila

Po rezanju akrila je čas, da ga oblikujemo in mu damo tridimenzionalno obliko. Uporabite lahko toplotno pištolo, sušilec za lase ali karkoli najhitrejšega, na primer plinski štedilnik. Med segrevanjem bodite previdni in se vročih delov vedno dotaknite z brisačo. Ko začne popuščati, ga oblikujte po želji in počakajte, da se ohladi in ponovno strdi.

7. korak: Dodajanje prosojnih cvetnih listov

Sedaj lepimo prozorne akrilne cvetne liste znotraj ustreznih izrezov. Če imajo akrilni listi na robovih nekaj oznak opeklin, jih lahko obrusite z brusnim papirjem. Zmešajte nekaj dvodelnega epoksida in lepilo previdno nanesite na robove cvetnih listov. Kose pomaga držati z lepljivim trakom, hkrati pa jih postaviti v zgornji del.

8. korak: Oblikujte svojo obleko

V naslednjih nekaj korakih bomo oblikovali in šivali črno usnjeno obleko.

Med delom na datoteki Illustrator sem že imel grobo idejo o oblikovanju. Potem, ko sem okoli manekenke zagrnil nekaj tkanine in zgornji del, sem ugotovil pravi vzorec: obleko z držalom za vrat z dvema pikadoma spredaj in zadaj ter ločilnim šivom v pasu, žepom za baterijo zadaj in nevidno zadrgo znotraj levega stranskega šiva. Preden razrežete svojo lepo tkanino, je vedno vredno obleko najprej zašiti s cenejšo tkanino (imenovano tudi muslin). Tako imate možnost prilagoditi vzorec in narediti majhne spremembe.

9. korak: Sešite obleko

Sedaj poiščite vzorce in sešite pravo obleko. Najprej zašite pikado spredaj in zadaj obleke. Nato skupaj sešita dva sprednja in dva zadnja kosa ter podlogo, držalo za vrat in nevidno zadrgo. Na koncu bomo pritrdili žep za baterije in trakove (koraka 10 in 11). Še enkrat sem z laserskim rezalnikom prerezal šest trakov iz tkanine. Ni nujno, vendar vam daje resnično čiste robove, ki jih je lažje šivati in jih je veliko hitreje rezati!

10. korak: Pripnite zadnji žep

Iz zgornje tkanine izrežite kvadrat in na zgornji del levega in desnega roba prišite majhne Velcro trakove. Robove Velcro prepognite in jih prišite na notranjo stran žepnega kvadrata. Poiščite dobro mesto za baterijski žep (po možnosti na vrhu pasu) in ga pripnite na obleko. Spodnji del žepa na levo in desno stran prišite na obleko ter ustrezen Velcro trak.

11. korak: Pripravite tkanine

Trakovi iz tkanine na zadnji strani se uporabljajo za povezovanje zgornjega dela z obleko in za skrivanje vseh žic, ki vodijo od žepa za baterije do LED -diod spredaj. Preden dolge robove zašijete, v enega od trakov vstavite očesce. Tako bo obleka dobila čistejši videz, ko žice potiskate skozi in ven iz traku. Nato zašite tunele iz tkanine in trakove obrnite navznoter. Z uporabo pincete je lažje.

V naslednjem koraku napeljite tri dolge žice (dovolj dolge, da tečejo iz žepa baterije do LED-diod na sprednji strani) skozi očesni trak in vodijo žice skozi odprtino iz tunela. Vsako žico na obeh koncih označite s kakšnim trakom, da boste vedeli, katera je katera. Nato prišite trakove na zgornji del, kot je prikazano na slikah.

Korak: Dokončajte zgornji del

Zdaj eno od treh žic spajkajte na pin GND (ozemljitev), eno na pin za vnos podatkov in zadnjo žico na +5 V pin (napajanje). Prepričajte se, da veste, katera žica je spajkana na kateri zatič, saj je ne morete slediti nazaj skozi cev. Na vsako od treh žic spajkajte ženski vtič. Ne pozabite uporabiti toplotnega krčenja, da pritrdite spajkalne spoje, ki se zlahka zlomijo. S toplotno pištolo ali epoksi lepilom tri mlečne akrilne kroge drug na drugega in počakajte, da se posušijo. Nato centrirajte kroge na notranji strani akrilnih cvetnih listov in jih zlepite skupaj. Ko se lepilo posuši, na vrhu postavite obroček NeoPixel in ga nanesite okoli njega. Ne pozabite pritrditi žic, ki tečejo okoli obroča, na zadnjo stran kosa.

13. korak: Trakove iz tkanine prišite na obleko

Zdaj oblecite obleko in zgornji del na manekenko in ugotovite, kam želite postaviti trakove. Previdno odprite šive na označenem območju in pasove za baterijsko vrečko (podloga in zgornja plast). Sedaj podajte trakove iz tkanine skozi podlogo in zgornjo plast, tako da trakovi izstopijo skozi šiv v pasu. Pripnite trakove z želeno dolžino v pravem položaju in zaenkrat zaprite samo zgornji šiv.

Korak 14: Vključite elektrode

Iz prevodne tkanine izrežite tri kvadratke. Prva slika prikazuje, kje morate postaviti elektrode v obleko. Uporabila sem cik-cak šiv, ki je šila kvadratke na podlogo. Elektrode morate tesno pritisniti na golo kožo, da počutite srčni utrip. V nasprotnem primeru prevodna tkanina ne more ujeti električnih signalov, ki tečejo po telesu. Zdaj spajkajte žico (priporočam prilagodljivo silikonsko žico) na gumb. Skupno pripravite tri žice, po eno za vsako elektrodo. Te sponke za gumbe zašite s podlogo s prevodno tkanino - med podlogo in zgornjo plastjo. Pomembno je, da elektrode povežete z žico in kasneje z mikrokrmilnikom z uporabo prevodnega navoja. Nato vodite vse tri žice skozi obleko, dokler ne pridejo z odprte točke v pasu za pasom. Da bi zaščitili žice, sem jih dal v majhen košček preostale tkanine, kjer sem jih zašil, da sem zaprl šiv v pasu. Odrežite tri žice na želeno dolžino in na vsak konec spajkajte žensko mostično žico. To je potrebno za povezavo elektrod s ploščo za nadzor hitrosti Hart. Ne pozabite, da je pomembno vedeti, katera žica je povezana s katero elektrodo.

Zaenkrat dobro. Obleka je skoraj pripravljena.

Korak 15: Spremenite in naložite kodo

Zdaj pa se vrnimo k programski in strojni opremi:

Ko nastavite svoj Photon in namestite Particle Dev (korak 3), prenesite kodo merilnika srčnega utripa. Če odprete datoteko, boste videli dve mapi, eno imenovano foton, drugo pa obdelavo.

Odprite Particle Dev in v spustnem meniju izberite Datoteka> Odpri … Pomaknite se do mape s fotoni in kliknite Odpri. Na levi strani kliknite WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino, da odprete kodo. Zdaj spremenite število LED, določenih v kodi, na število LED, ki jih uporabljate v svojem projektu.

#define NUM_LEDS 24

Za obleko sem uporabil 24 LED. Če uporabljate različne zatiče, lahko spremenite tudi število drugih zatičev. Majhen grafikon vam daje pregled. Če želite spremeniti zatič gumba za način, kliknite datoteko buttons.h in številko 6 spremenite v pin, ki ga uporabljate.

#define MODEBUTTON 6

Če želite, lahko tej tipki dodate majhen gumb, da preklopite med načinom v živo in nekaterimi posnetimi podatki o srčnem utripu. To je lepo, če je obleka na manekenki. Ko elektrode povežete s svojim telesom (v naslednjem koraku), lahko preprosto odprete serijski monitor, posnamete svoje podatke in številke zamenjate s srčnimi utripi v datoteki recordData.h.

Korak 16: Sestavite strojno opremo

Pred spajkanjem vseh elektronskih komponent na "Perma-Proto Half-Size Breadboard" uporabite običajno matriko, da najprej preizkusite svojo elektroniko. Merilnik srčnega utripa, gumb in LED diode priključite na fotonske zatiče, opredeljene v kodi. Elektrode prilepite na svoje telo, kot je prikazano na sliki, pri čemer zagotovite, da se elektrode ujemajo s pravilnimi zatiči. Zdaj lahko odprete serijski monitor fotonov in dobite podatke o srčnem utripu prek lokalne WiFi.

Če želite na svojem monitorju videti diagram EKG, morate prenesti Processing. V obdelavi odprite skico v mapi za obdelavo in zaženite skico s klikom na puščico v levem kotu. Če je vse pravilno nastavljeno, se odpre okno in vidite aktivnost svojega srca. Pomaga čim manj premikati in traja nekaj časa, da je biosignal dovolj stabilen za čisto vizualizacijo. Za več informacij in/ali odpravljanje težav si oglejte Sparkfunov vodnik za merjenje srčnega utripa. Morda boste morali spremeniti vrstico na skici, ki vsebuje Serial.list () [3], in spremeniti številko, ne glede na vrata, ki jih uporablja vaš serijski monitor. Če niste prepričani o številki, poskusite od 0 do 6.

Korak 17: Spajkajte na Perma-Proto

Če želite naše integrirane elektrode iz e-tekstila po meri povezati s ploščo, in ne z masivnimi lepljivimi elektrodami, spajkajte glavo na vsak od zatičev RA (desna roka), LA (leva roka) in RL (desna noga) na plošči.

Če vse deluje, lahko komponente spajkate na ploščo perma-proto. Začel sem s fotonom, nato pa na koncu še žice, ki jim je sledil merilnik srčnega utripa. Namesto, da bi tri LED žice trajno spajkali na ploščo, sem uporabil tri moške žice (Data, VCC in GND) za povezavo z LED žicami.

Napajalnik 5V kot napajalnik odlično deluje za foton, ker ga je mogoče ponovno napolniti. Uporabite ga lahko tudi za polnjenje drugih elektronskih naprav, kot je vaš pametni telefon.

18. korak: Povežite svoje srčne signale z internetom stvari

Zdaj ste pripravljeni in svojo srčno aktivnost lahko povežete z internetom stvari.

Upoštevajte, da mora biti foton vedno povezan z brezžičnim omrežjem, sicer ne bo prenehal iskati in koda se ne bo izvajala. V prihodnji posodobitvi jo lahko izboljšam, tako da internetna povezava ni obvezna.

Če imate kakršna koli vprašanja, ne oklevajte in vprašajte. Srečno ustvarjanje.

Druga nagrada na natečaju za oblačila DIY