TfCD - AmbiHeart: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Ievads

Mūsu ķermeņa svarīgo funkciju apzināšanās var palīdzēt atklāt veselības problēmas. Pašreizējā tehnoloģija nodrošina instrumentus sirdsdarbības mērīšanai mājas apstākļos. Delftas Tehniskās universitātes maģistra kursa Advanced Concept Design (apakškurss TfCD) ietvaros mēs izveidojām bioloģiskās atgriezeniskās saites ierīci.

Ko tev vajag?

1 Pulsa sensors

1 RGB gaismas diode

3 rezistori (220 omi)

Arduino Uno

9V akumulators

Maizes dēlis

3D drukāti korpusi

Stiprās puses

Mērījumu parādīšana gaišā krāsā ir vieglāk saprotama un interpretējama nekā neapstrādāti skaitļi. To varētu arī padarīt pārnēsājamu. Izmantojot mazāku mikrokontrolleri un maizes dēli, varēsiet palielināt korpusa izmēru. Mūsu kodā tiek izmantotas vidējās sirdsdarbības vērtības, taču, veicot nelielas izmaiņas kodā, jūs varat pielāgot atgriezenisko saiti konkrētākām jūsu vecuma grupas un veselības stāvokļa vērtībām.

Vājās puses

Galvenais trūkums ir sirdsdarbības sensora atsaucība. Sirdsdarbības noteikšanai un vēlamās atsauksmes parādīšanai nepieciešams zināms laiks. Šī kavēšanās dažkārt var būt ievērojama un var izraisīt nepareizu darbību.

1. darbība. Elektronikas sagatavošana

Sirdsdarbības sensora pamatā ir foto pletismogrāfijas princips. Tas mēra asins tilpuma izmaiņas caur jebkuru ķermeņa orgānu, kas izraisa gaismas intensitātes izmaiņas caur šo orgānu (asinsvadu reģions). Šajā projektā impulsu laiks ir svarīgāks. Asins tilpuma plūsmu nosaka sirds impulsu ātrums, un, tā kā asinis absorbē gaismu, signāla impulsi ir līdzvērtīgi sirdsdarbībai.

Pirmkārt, pulsa sensors ir jāpievieno Arduino, lai noteiktu BPM (sitieni minūtē). Pievienojiet pulsa sensoru pie A1. Gaismas diodei Arduino panelī vajadzētu mirgot sinhronizēti ar BPM noteikšanu.

Otrkārt, novietojiet RGB gaismas diodi kopā ar trim 220 omu rezistoriem, kas savienoti, kā parādīts shematiskajā diagrammā. savienojiet sarkano tapu ar 10, zaļo tapu pie 6 un zaļo tapu ar 9.

2. solis: programmēšana

Izmantojiet sirdsdarbības mērījumus, lai pulsētu gaismas diodi ar aprēķināto frekvenci. Sirdsdarbības ātrums miera stāvoklī ir aptuveni 70 sitieni minūtē lielākajai daļai cilvēku. Kad esat strādājis ar vienu LED, varat izmantot citu izbalēšanu, izmantojot IBI. Normāls pulss miera stāvoklī pieaugušajiem svārstās no 60 līdz 100 sitieniem minūtē. BPM šajā kategorijā varat iedalīt kategorijās atbilstoši testa priekšmetam.

Šeit mēs vēlējāmies pārbaudīt cilvēkus, kas atpūšas, un tāpēc attiecīgi iedalījām BPM virs un zem šī diapazona piecās kategorijās

Satraucošs (zem 40) - (zils)

Brīdinājums (40 līdz 60) - (gradients no zila līdz zaļam)

Labi (no 60 līdz 100) - (zaļš)

Brīdinājums (no 100 līdz 120) - (gradients no zaļas līdz sarkanai)

Satraucošs (virs 120) - (sarkans)

Loģika BPM iedalīšanai šajās kategorijās ir šāda:

ja (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

ja (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

ja (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

ja (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

ja (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Varat izmantot lietojumprogrammu Processing Visualizer, lai apstiprinātu pulsa sensoru un redzētu, kā mainās BPM un IBI. Izmantojot vizualizētāju, ir nepieciešamas īpašas bibliotēkas, ja uzskatāt, ka sērijveida ploteris nav noderīgs, varat izmantot šo programmu, kurā BPM dati tiek apstrādāti lasāmā Visualizer ievadē.

Ir vairāki veidi, kā izmērīt sirdsdarbību, izmantojot pulsa sensoru bez iepriekš ielādētām bibliotēkām. Mēs izmantojām šādu loģiku, kas tika izmantota vienā no līdzīgām lietojumprogrammām, izmantojot piecus impulsus, lai aprēķinātu sirdsdarbību.

Pieci_laika_laiks = laiks2-laiks1;

Single_pulse_time = Piecu_pulse_time /5;

likme = 60000/ Single_pulse_time;

kur laiks1 ir pirmā impulsa skaitītāja vērtība

laiks2 ir saraksta impulsu skaitītāja vērtība

likme ir galīgais sirdsdarbības ātrums.

3. darbība: modelēšana un 3D drukāšana

Mērīšanas ērtībai un elektronikas drošībai ieteicams izgatavot korpusu. Turklāt tas novērš detaļu īssavienojumu lietošanas laikā. Mēs izstrādājām vienkāršu, noturīgu formu, kas atbilst organiskajai estētikai. Tas ir sadalīts divās daļās: apakšā ar atveri pulsa sensoram un turēšanas ribām Arduino un maizes dēļam, un augšējā daļā ar gaismas vadotni, lai sniegtu jauku vizuālu atgriezenisko saiti.

4. solis: Elektromehāniskais prototips

Kad korpusi ir gatavi, ievietojiet impulsa sensoru urbuma priekšā esošajās vadošajās ribās. Pārliecinieties, ka pirksts sasniedz sensoru un pilnībā pārklāj virsmu. Lai uzlabotu vizuālās atgriezeniskās saites efektu, pārklājiet korpusa iekšējo virsmu ar necaurspīdīgu plēvi (mēs izmantojām alumīnija foliju), atstājot atveri vidū. Tas ierobežos gaismu noteiktā atverē. Atvienojiet Arduino no klēpjdatora un pievienojiet vairāk nekā 5 V akumulatoru (mēs šeit izmantojām 9 V), lai tas būtu pārnēsājams. Tagad ievietojiet visu elektroniku apakšējā korpusā un aizveriet ar augšējo korpusu.

5. darbība. Testēšana un problēmu novēršana

Tagad ir pienācis laiks pārbaudīt rezultātus! tā kā sensors ir ievietots iekšpusē, tieši pirms korpusa atvēršanas, sensora jutīgums var nedaudz mainīties. Pārliecinieties, ka visi pārējie savienojumi ir neskarti. Ja šķiet, ka kaut kas nav kārtībā, mēs piedāvājam dažus gadījumus, kas palīdzēs jums tikt galā ar to.

Iespējamās kļūdas var rasties, ievadot sensoru vai izejot RGB LED. Lai novērstu ar sensoru saistītās problēmas, jums jāievēro dažas lietas. Ja sensors nosaka BPM, uz tāfeles jābūt gaismas diodei (L), kas sinhronizējas ar jūsu BPM. Ja neredzat mirgošanu, pārbaudiet A1 ievades termināli. Ja impulsa sensora gaisma nedeg, jums jāpārbauda pārējās divas spailes (5V un GND). Sērijas ploteris vai sērijas monitors var arī palīdzēt jums pārliecināties, vai sensors darbojas.

Ja neredzat RGB gaismu, vispirms jāpārbauda ievades terminālis (A1), jo kods darbojas tikai tad, ja ir konstatēts BPM. Ja viss no sensoriem šķiet kārtībā, meklējiet maizes dēļā aizmirstos īssavienojumus.

6. darbība. Lietotāja pārbaude

Tagad, kad jums ir gatavs prototips, varat izmērīt sirdsdarbības ātrumu, lai saņemtu vieglu atgriezenisko saiti. Neskatoties uz informācijas saņemšanu par savu veselību, jūs varat spēlēt ar dažādām emocijām un pārbaudīt ierīces reakciju. To var izmantot arī kā meditācijas līdzekli.