TfCD - AmbiHeart: 6 korakov (s slikami)

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

Uvod

Zavedanje vitalnih funkcij našega telesa lahko pomaga pri odkrivanju zdravstvenih težav. Trenutna tehnologija ponuja orodja za merjenje srčnega utripa v domačem okolju. V okviru magistrskega predmeta Napredno oblikovanje konceptov (podpredmet TfCD) na Tehniški univerzi v Delftu smo ustvarili napravo za povratno povratno informacijo.

Kaj potrebujete?

1 Pulzni senzor

1 LED RGB

3 upori (220 ohmov)

Arduino Uno

9V baterija

Ogledna plošča

Ohišja s 3D tiskanjem

Prednosti

Predstavljanje meritev s svetlo barvo je lažje razumeti in razlagati kot surove številke. Lahko bi ga naredili tudi prenosnega. Z uporabo manjšega mikrokrmilnika in plošče lahko povečate velikost ohišja. Naša koda uporablja povprečne vrednosti srčnega utripa, vendar lahko z majhnimi spremembami kode prilagodite povratne informacije natančnejšim vrednostim za vašo starostno skupino in zdravstveno stanje.

Slabosti

Glavna pomanjkljivost je odzivnost senzorja srčnega utripa. Za odkrivanje srčnega utripa in prikaz želenih povratnih informacij traja nekaj časa. Ta zamuda je lahko včasih precejšnja in lahko povzroči napačno delovanje.

1. korak: Priprava elektronike

Senzor srčnega utripa temelji na principu foto pletizmografije. Meri spremembo volumna krvi skozi kateri koli organ v telesu, ki povzroči spremembo jakosti svetlobe skozi ta organ (žilno območje). V tem projektu je čas impulzov pomembnejši. Pretok volumna krvi je odvisen od hitrosti srčnih utripov in ker kri absorbira svetlobo, so signalni impulzi enakovredni srčnemu utripu.

Najprej je treba senzor pulza priključiti na Arduino, da zazna BPM (utripov na minuto). Pulzni senzor priključite na A1. LED na plošči Arduino naj utripa sinhronizirano z zaznavanjem BPM.

Drugič, postavite RGB LED skupaj s tremi upori 220 Ohmov, priključenimi, kot je prikazano na shematski shemi. rdeči zatič priključite na 10, zeleni na 6 in zeleni na 9.

2. korak: Programiranje

Z merjenjem srčnega utripa utripajte LED pri izračunani frekvenci. Srčni utrip v mirovanju je za večino ljudi okoli 70 utripov na minuto. Ko deluje ena LED, lahko z IBI uporabite drugo izginjanje. Normalni srčni utrip v mirovanju za odrasle je od 60 do 100 utripov na minuto. BPM lahko razvrstite po tem razponu glede na vašega preizkusnega subjekta.

Tu smo želeli preizkusiti na počivajočih osebah in tako razvrstili BPM nad in pod tem razponom v pet kategorij

Alarmno (pod 40) - (modro)

Opozorilo (40 do 60) - (gradient od modre do zelene)

Dobro (60 do 100) - (zeleno)

Opozorilo (100 do 120) - (gradient od zelene do rdeče)

Alarmno (nad 120) - (rdeče)

Logika za razvrščanje BPM v te kategorije je:

če (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

če (40 <BPM <60)

R = 0

G = ((((BPM-40)/20)*255)

B = ((((60-BPM)/20)*255)

če (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

če (100 <BPM <120)

R = ((((BPM-100)/20)*255)

G = ((((120-BPM)/20)*255)

B = 0

če (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Z aplikacijo Processing Visualizer App lahko potrdite pulzni senzor in si ogledate, kako se spreminjata BPM in IBI. Če uporabljate vizualizator, potrebujete posebne knjižnice, če menite, da serijski ploter ni v pomoč, lahko uporabite ta program, v katerem podatke BPM obdeluje v berljiv vnos za vizualizator.

Obstaja več načinov za merjenje srčnega utripa s senzorjem pulza brez vnaprej naloženih knjižnic. Uporabili smo naslednjo logiko, ki je bila uporabljena v eni od podobnih aplikacij, s petimi impulzi za izračun srčnega utripa.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5;

stopnja = 60000/ posamezni_pulzni_čas;

kjer je time1 prva vrednost števca impulzov

time2 je vrednost števca impulzov na seznamu

stopnja je končni srčni utrip.

3. korak: Modeliranje in 3D tiskanje

Za udobje merjenja in varnost elektronike je priporočljivo narediti ohišje. Poleg tega preprečuje kratek stik komponent med uporabo. Oblikovali smo preprosto vzdržljivo obliko, ki sledi organski estetiki. Razdeljen je na dva dela: spodnji z luknjo za pulzni senzor in držalna rebra za Arduino in ploščo ter zgornji z svetlobnim vodilom za lepo vizualno povratno informacijo.

4. korak: Elektromehanski prototip

Ko pripravite ohišja, vstavite pulzni senzor v vodilna rebra pred luknjo. Prepričajte se, da prst doseže senzor in popolnoma pokrije površino. Za povečanje učinka vizualne povratne informacije notranjo površino zgornjega ohišja pokrijemo z neprozorno folijo (uporabili smo aluminijasto folijo), pri čemer pustimo odprtino na sredini. Svetlobo bo omejila v posebno odprtino. Odklopite Arduino iz prenosnega računalnika in priključite baterijo več kot 5V (tukaj smo uporabili 9V), da bo prenosljiv. Zdaj postavite vso elektroniko v spodnje ohišje in zaprite z zgornjim ohišjem.

5. korak: Preizkušanje in odpravljanje težav

Zdaj je čas za navzkrižno preverjanje rezultatov! Ker je bil senzor nameščen v notranjosti, tik pred odpiranjem ohišja, se lahko občutljivost senzorja malo spremeni. Prepričajte se, da so vse ostale povezave nedotaknjene. Če se zdi, da je kaj narobe, vam predstavljamo nekaj primerov, ki vam bodo pomagali pri tem.

Možne napake so lahko pri vhodu s senzorja ali izhodu za RGB LED. Če želite odpraviti težave s senzorjem, morate upoštevati nekaj stvari. Če senzor zazna BPM, mora na plošči utripati LED (L), ki bo sinhronizirano z BPM. Če ne vidite utripa, preverite vhodni priključek na A1. Če lučka na pulznem senzorju ne sveti, morate preveriti druga dva priključka (5V in GND). Zagotavljanje delovanja senzorja vam lahko pomaga tudi serijski ploter ali serijski monitor.

Če na RGB ne vidite lučke, najprej preverite vhodni terminal (A1), ker koda deluje le, če je zaznan BPM. Če se od senzorjev zdi vse v redu, poiščite spregledane kratke stike na plošči.

6. korak: Testiranje uporabnikov

Zdaj, ko imate pripravljen prototip, lahko izmerite srčni utrip, da prejmete svetlobne povratne informacije. Kljub prejemanju informacij o svojem zdravju se lahko igrate z različnimi čustvi in preverite odziv naprave. Lahko se uporablja tudi kot orodje za meditacijo.