Monitori kleit - ühendage südame signaalid IoT -ga: 18 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Monitori kleit on eksperiment, mille eesmärk on uurida erinevaid võimalusi kandja südametegevuse digitaliseerimiseks ja andmete töötlemiseks.

Kleidi sees olevad kolm elektroodi mõõdavad kandja keha läbivaid elektrilisi signaale. Need analoogimpulsid, mis tekivad südame lihaste aktiivsusest, muundatakse digitaalsignaalideks. Seejärel süttib mikrokontroller kleidi ees LED -ide ringi, mis vilgub iga südamelöögi korral lillalt. Mikrokontroller saadab andmed ka traadita võrgu kaudu muuks otstarbeks. Traadita võrgu kaudu saadetud andmed võtab vastu arvuti, mis jälgib andmeid nende animeerimiseks. Südame elektrilised signaalid on nüüd ekraanil nähtavad ja kleit ise.

Monitori kleit loob sujuva liidese inimkeha, rõiva ja elektrooniliste komponentide vahel - meie mööduvate biosignaalide digitaliseerimine ja salvestamine.

Samm: disaini ja vooluringi ülevaade

Kleidi ülemine osa on valmistatud mustadest ja läbipaistvatest akrüülitükkidest - lõigatud laserlõikuriga. NeoPixeli rõngas on liimitud keskel asuva selge akrüülringi alla. Juhtmed kulgevad ülemise osa tagant kangariba külge, mis on kinnitatud kleidi tagaosa ülemise osa külge. Kangast riba ühendatakse väikese taskuga, kus on mikrokontroller, pulsikell ja aku. Kleidi voodri sisse on õmmeldud kolm e-tekstiilist elektroodi. Elektroode ja mikrokontrollerit ühendavad juhtmed kulgevad kahe kangakihi vahel.

2. samm: tarvikud:

Materjalid:

• Kangas
• Tõmblukk
• Juhtmed
• Kuumus kahaneb
• 1/8 "must akrüül
• 1/8 "hajutatud akrüül
• NeoPixel Ring (24 LEDi) (Adafruit)
• Footon (osake)
• Südame löögisageduse monitor (Sparkfun)
• Biomedial anduripadjad (Sparkfun)
• Anduri kaabel (Sparkfun)
• Juhtiv kangas (Sparkfun või Adafruit)
• 5 nupuvajutust
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Naissoost + isased hüppajajuhtmed
• Kuumus kahaneb
• 5 V toitepank (Amazon)

Tööriistad:

• Käärid
• Nõel
• Niit
• Pintsetid
• Jootekolb
• Jootma
• Kuum liim
• Soojuspüstol
• Õmblusmasin
• Laserlõikur
• Hammer
• Paber
• Joonlaud
• Pliiats

3. samm: footon - Wi -Fi arenduskomplekt

Photon on võimas Wi-Fi arenduskomplekt, mis ühendab teie projekti asjade internetiga (IoT). Tahvel on üsna väike, mistõttu on see suurepärane IoT kantavate projektide jaoks.

Fotoni tegija Particle koostas suurepärase fotonite andmelehe ja väga üksikasjaliku alustamisjuhendi, mis sisaldab kogu teavet, mida peate alustamiseks teadma.

Laadige lihtsalt nutitelefoni alla osakeste rakendus ja järgige juhiseid, et saada oma foton Wi-Fi-võrguga ühendatud. Samuti saate oma arvutisse alla laadida rakenduse Particle Dev või alustada programmeerimist oma brauseri abil. Naaseme footoni juurde 15. etapis.

4. samm: pulsikell

Pildil näete pulsikella plaati, samuti andurikaablit 3 elektroodipesa pistikuga ja 3 sobivat biomeditsiinilist anduripatja. Kuna me valmistame oma kleidi jaoks ise juhtivaid kanga elektroode, pole andurikaablite ja -patjade kasutamine vajalik. Kuid need sobivad suurepäraselt prototüüpimiseks ja testimiseks.

Enne alustamist soovitan lugeda ka Sparkfuni pulsikella ühendamise juhendit. Sellel on palju üksikasju pulsikella tööpõhimõtte ja elektroodide paigutuse kohta.

Samm: lõigake ülemine tükk laseriga

Esiteks kujundasin Illustratori abil 2D pealmise osa, mille lõikasin välja 1/8 "mustast akrüüllehest laserlõikuriga. Kuna kujunduse keskel olev ring hakkab helendama, lõikasin ühelt lehelt välja sobivad kroonlehed /8 "hajutatud akrüülleht. Samuti lõikasin välja kolm erineva suurusega hajutatud akrüülringi. Liimime need kroonlehtede ja NeoPixeli rõnga vahele, et saada rohkem valgust. Vastasel juhul näeksite rõnga üksikuid LED -e.

6. samm: akrüüli vormimine

Pärast akrüüli lõikamist on aeg seda vormida ja anda sellele kolmemõõtmeline vorm. Võite kasutada soojuspüstolit, fööni või mis iganes kiireimat tööd, näiteks gaasipliiti. Olge selle kuumutamisel ettevaatlik ja puudutage alati kuumi osi rätikuga. Kui see hakkab muutuma painduvaks, kujundage see nii, nagu soovite, ja oodake, kuni see jahtub ja uuesti tahkub.

7. samm: poolläbipaistvate kroonlehtede lisamine

Nüüd liimime läbipaistvad akrüüllehed vastavate väljalõigete sisse. Kui akrüüllehtedel on servadel põletusjälgi, võite need liivapaberiga maha lihvida. Segage kokku kaheosaline epoksü ja kandke liim ettevaatlikult kroonlehtede servade ümber. See aitab hoida tükke kleeplindiga, asetades need ülemise detaili sisse.

Samm: kujundage oma kleit

Järgmiste sammude jooksul kavandame ja õmbleme mustast nahast kleidi.

Illustratori faili kallal töötades oli mul disaini kohta ligikaudne ettekujutus. Pärast mõningase kanga ja ülemise osa mannekeeni ümber tõmbamist mõtlesin välja õige mustri: kaelahoidja kleit, millel on kaks noolt ees ja taga ning eraldav vööõmblus, akutasku taga ja nähtamatu tõmblukk vasakpoolse õmbluse sees. Enne oma kena kanga lõikamist tasub alati õmmelda kleit odavama kangaga (nimetatakse ka musliiniks). See annab teile võimaluse mustrit kohandada ja väikseid muudatusi teha.

9. samm: õmble kleit

Nüüd jälgige mustreid ja õmblege tegelik kleit. Õmble esmalt nooled kleidi ette ja taha. Seejärel õmble kokku kaks esi- ja kahte tagumist osa, samuti vooder, kaelahoidja ja nähtamatu tõmblukk. Lõpus kinnitame akutasku ja rihmad (sammud 10 ja 11). Taas kasutasin laserlõikurit kuue kangarihma lõikamiseks. See pole vajalik, kuid see annab teile tõeliselt puhtad servad, mida on lihtsam õmmelda ja lõikamine on palju kiirem!

Samm: kinnitage tagatasku

Lõika ülemisest kangast ruut ja õmble vasaku ja parema serva peale väikesed takjaribad. Keerake velcro servad üle ja õmblege tasku ruudu siseküljele. Leidke akutasku jaoks hea asend (eelistatavalt vöökoha peal) ja kinnitage see kleidi külge. Õmble tasku põhi kleidi külge ja vasakule ja paremale küljele vastav takjariba.

Samm: valmistage kangaribad ette

Tagaküljel olevaid kangaribasid kasutatakse ülemise osa kleidiga ühendamiseks ja kõigi juhtmete varjamiseks, mis kulgevad akutaskust eesmiste LED -ide poole. Enne pikkade servade õmblemist sisestage ühte ribasse aas. See annab kleidile puhtama välimuse juhtmeid ribast läbi ja välja surudes. Seejärel õmble kangatunnelid ja keera ribad väljapoole. Pintsettide kasutamine on lihtsam.

Järgmises etapis viige kolm pikka juhet (piisavalt pikk, et kulgeda akutaskust eesmiste LED-ide juurde) läbi aasade riba, juhtides juhtmed läbi aasa tunnelist välja. Märkige iga traat mõlemast otsast mõne lindiga, nii et teate, milline neist on. Seejärel õmble ribad pealmisele detailile, nagu piltidel näidatud.

12. samm: viimistlege ülemine tükk

Nüüd jootke üks oma kolmest juhtmest GND tihvti (maandus) külge, üks andmesisenditihvti ja viimane juhe +5 V kontakti (toide) külge. Veenduge, et teate, milline traat millise tihvti külge on joodetud, kuna te ei saa seda toru kaudu tagasi jälgida. Jootke iga kolme juhtme külge pistik. Ärge unustage kasutada kergelt purunevate jootmisvuukide kinnitamiseks kuumakahandust. Kuumapüstoli või epoksüliimiga liimige kolm piimjas akrüülringi üksteise peale ja oodake, kuni see kuivab. Seejärel tsentreerige ringid akrüüllehtede sisekülje peale ja liimige need kokku. Kui liim on kuivanud, asetage NeoPixeli rõngas ülaosale ja kandke selle ümber liim. Ärge unustage rõnga ümber jooksvaid juhtmeid tüki tagaküljele kinnitada.

Samm 13: Õmble kangaribad kleidi külge

Nüüd pange kleit ja ülemine osa mannekeenile ja mõelge välja, kuhu soovite ribad paigutada. Avage ettevaatlikult märgitud ala õmblused ja akukoti taga olevad vöökohad (vooder ja pealmine kiht). Nüüd söödake kangaribasid voodri ja pealmise kihi kaudu, nii et ribad tulevad vööõmbluse kaudu välja. Kinnitage soovitud pikkusega ribad õigesse asendisse ja sulgege praegu ainult ülemine õmblus.

14. samm: integreerige elektroodid

Lõika juhtivast kangast välja kolm ruutu. Esimene pilt näitab, kuhu peate kleidi sisse elektroodid paigutama. Voodri külge õmblesin ruudud siksak-õmblusega. Südame löögisageduse kiirendamiseks tuleb elektroodid tihedalt paljale nahale suruda. Vastasel juhul ei suuda juhtiv kangas teie keha läbivaid elektrilisi signaale üles võtta. Nüüd jootke traat (soovitan painduvat ränitraati) nupuvajutuse peale. Valmistage kokku kolm juhtmest, üks iga elektroodi jaoks. Õmble need nööpnõelad voodri taha juhtiva kangaplaadiga - voodri ja pealmise kihi vahele. Elektroodide ühendamiseks juhtmega ja hiljem mikrokontrolleriga on oluline kasutada juhtivat niiti. Seejärel juhtige kõik kolm juhtmest läbi kleidi, kuni väljute patareikoti taga asuvast vöökoha lahtisest kohast. Et juhtmeid veidi rohkem kaitsta, panin need väikese kangatüki tükki sinna, kuhu õmblesin, et sulgeda avatud vöökoht. Lõigake kolm juhtmest soovitud pikkusele ja jootke mõlemasse otsa naissoost juhe. See on vajalik elektroodide ühendamiseks Hart Rate Monitor Boardiga. Pidage meeles, et on oluline teada, milline traat millise elektroodiga ühendub.

Siiamaani on kõik korras. Kleit on peaaegu valmis.

Samm: koodi muutmine ja üleslaadimine

Tuleme nüüd tagasi tarkvara ja riistvara juurde:

Pärast oma footoni seadistamist ja Particle Dev'i installimist (3. samm) laadige alla pulsikella kood. Kui avate faili, näete kahte kausta, millest üks on footon ja teine töötlemine.

Avage Particle Dev ja valige rippmenüüst File> Open…. Liikuge oma footonite kausta ja klõpsake nuppu Ava. Koodi avamiseks klõpsake vasakul küljel WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino. Nüüd muutke koodis määratletud LED -ide arv oma projektis kasutatavate LED -ide arvuks.

#defineeri NUM_LEDS 24

Kleidi jaoks kasutasin 24 LED -i. Kui kasutate erinevaid tihvte, saate ka teiste tihvtide numbrit muuta. Väike diagramm annab teile ülevaate. Kui soovite režiiminuppu nööpnõela muuta, klõpsake failil nuppe.h ja muutke number 6 kasutatavaks tihvtiks.

#define MODEBUTTON 6

Soovi korral saate sellele tihvtile lisada väikese nupu, et vahetada reaalajas režiimi ja mõningate salvestatud südame löögisageduse andmete vahel. See on kena omadus, kui kleit on mannekeenil. Pärast elektroodide ühendamist oma kehaga (järgmises etapis) saate lihtsalt avada jadamonitori, salvestada enda andmed ja asendada numbrid südamelöökidega failis recordData.h.

16. samm: riistvara kokkupanek

Enne kõigi elektroonikakomponentide jootmist Perma-Proto poolesuurusele leivalauale kasutage oma elektroonika testimiseks tavalist leivaplaati. Ühendage pulsikell, nupp ja valgusdioodid koodis määratletud footonpistikutega. Kleepige elektroodid oma keha külge, nagu pildil näidatud, veendudes, et elektroodid sobiksid õigete tihvtidega. Nüüd saate avada footonite seeriamonitori ja saada oma südame löögisageduse andmed kohaliku WiFi kaudu.

Kui soovite oma monitoril EKG diagrammi näha, peate alla laadima töötlemise. Töötlemisel avage visand töötlemiskaustas ja käivitage visand, klõpsates vasakus nurgas oleval noolel. Kui kõik on õigesti seadistatud, avaneb aken ja näete oma südame tegevust. See aitab liikuda nii vähe kui võimalik ja võtab aega, kuni biosignaal on puhta visualiseerimise jaoks piisavalt ühtlane. Lisateavet ja/või tõrkeotsingut leiate Sparkfuni südame löögisageduse monitori juhendist. Võimalik, et peate visandi rida, mis sisaldab Serial.list () [3], muutma ja muutma numbrit olenevalt sellest, millisele pordile teie jadamonitor on sisse lülitatud. Kui te pole arvus kindel, proovige 0 kuni 6.

17. samm: jootmine Perma-Protole

Meie kohandatud integreeritud e-tekstiilelektroodide ühendamiseks plaadiga, mitte mahukate kleepuvate elektroodidega, jootke päis igale tahvlile RA (parem käsi), LA (vasak käsi) ja RL (parem jalg).

Kui kõik töötab, saate komponente jootma perma-proto tahvlil. Alustasin footoniga, siis juhtmed ja lõpuks pulsikell. Selle asemel, et joota kolme LED -juhet alaliselt plaadile, kasutasin LED -juhtmetega ühendamiseks kolme (Data, VCC ja GND) isast hüppajat.

5V toitepank toiteallikana töötab footonile suurepäraselt, kuna see on laetav. Saate seda kasutada ka muude elektrooniliste seadmete, näiteks nutitelefoni laadimiseks.

18. samm: ühendage oma südame signaalid IoT -ga

Nüüd olete valmis ja saate oma südametegevuse ühendada asjade internetiga.

Pange tähele, et footon peab alati olema ühendatud traadita võrguga, vastasel juhul ei peata see otsingut ja teie kood ei tööta. Tulevases värskenduses saan seda parandada nii, et Interneti -ühendus on valikuline.

Kui teil on küsimusi, ärge kartke küsida. Õnnelik tegemine.

II auhind DIY kleitide võistlusel