TfCD - AmbiHeart: 6 sammu (koos piltidega)

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

Sissejuhatus

Teadlikkus meie keha elutähtsatest funktsioonidest võib aidata terviseprobleeme avastada. Praegune tehnoloogia pakub vahendeid pulsi mõõtmiseks koduses keskkonnas. Delfti tehnikaülikooli magistrikursuse Advanced Concept Design (alamkursus TfCD) raames lõime bio-tagasiside seadme.

Mida sul vaja on?

1 Pulseandur

1 RGB LED

3 takistit (220 oomi)

Arduino Uno

9V aku

Leivalaud

3D trükitud korpused

Tugevused

Mõõtmist heledat värvi esitades on lihtsam mõista ja tõlgendada kui töötlemata numbreid. Selle võiks teha ka kaasaskantavaks. Väiksema mikrokontrolleri ja leivaplaadi kasutamine võimaldab korpuse suurust suurendada. Meie kood kasutab südame löögisageduse keskmisi väärtusi, kuid väikeste muudatustega koodis saate kohandada tagasisidet oma vanuserühma ja tervisliku seisundi täpsematele väärtustele.

Nõrkused

Peamine nõrkus on pulsianduri reageerimisvõime. Südame löögisageduse tuvastamiseks ja soovitud tagasiside kuvamiseks kulub natuke aega. See viivitus võib mõnikord olla märkimisväärne ja põhjustada vale toimivuse.

Samm: elektroonika ettevalmistamine

Südamelöögisensor põhineb fotopletüsmograafia põhimõttel. See mõõdab vere mahu muutust läbi mis tahes kehaorgani, mis põhjustab valguse intensiivsuse muutumist selle organi kaudu (veresoonte piirkond). Selles projektis on impulsside ajastamine olulisem. Veremahu voolu määrab südameimpulsside kiirus ja kuna valgus neelab verd, on signaalimpulsid samaväärsed südame löögisagedusega.

Esiteks tuleb pulsiandur ühendada Arduinoga, et tuvastada BPM (lööki minutis). Ühendage pulsiandur A1 -ga. Arduino tahvlil olev LED peaks BPM tuvastamisega sünkroonis vilkuma.

Teiseks asetage RGB -LED koos kolme 220 -oomise takistiga, mis on ühendatud skemaatiliselt. ühendage punane tihvt 10 -ga, roheline tihvt 6 -ga ja roheline tihvt 9 -ga.

2. samm: programmeerimine

Kasutage südame löögisageduse mõõtmist, et valgusdiood pulsseerida arvutatud sagedusel. Puhke pulss on enamiku inimeste jaoks umbes 70 lööki minutis. Kui olete ühe LED -i töötanud, saate IBI -ga kasutada teist hägustumist. Täiskasvanute normaalne puhkeolekusagedus jääb vahemikku 60–100 lööki minutis. BPM -i saate selles vahemikus kategoriseerida vastavalt oma katsealusele.

Siin tahtsime testida puhkavate inimeste peal ja liigitasime BPM selle vahemiku kohal ja alla vastavalt viide kategooriasse

Murettekitav (alla 40) - (sinine)

Hoiatus (40 kuni 60) - (gradient sinisest roheliseks)

Hea (60 kuni 100) - (roheline)

Hoiatus (100 kuni 120) - (gradient rohelisest punaseks)

Murettekitav (üle 120) - (punane)

BPM -i nendesse kategooriatesse liigitamise loogika on järgmine:

kui (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

kui (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

kui (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

kui (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

kui (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Impulsianduri valideerimiseks ja BPM ja IBI muutuste vaatamiseks saate kasutada rakendust Processing Visualizer App. Visualisaatori kasutamiseks on vaja spetsiaalseid raamatukogusid, kui arvate, et jadaplotterist pole abi, saate kasutada seda programmi, mis töötleb BPM -i andmed Visualizeri loetavaks sisendiks.

Südame löögisageduse mõõtmiseks pulsianduri abil on mitu võimalust ilma eellaetud raamatukogudeta. Me kasutasime järgmist loogikat, mida kasutati ühes sarnases rakenduses, kasutades südame löögisageduse arvutamiseks viit impulsi.

Five_pusle_time = time2-time1;

Üksik_impulsi_aeg = Viis_kulu_aeg /5;

määr = 60000/ Single_pulse_time;

kus aeg1 on esimese impulsi loenduri väärtus

aeg2 on impulsi loenduri loendi väärtus

kiirus on lõplik pulss.

3. samm: modelleerimine ja 3D -printimine

Mõõtmismugavuse ja elektroonika ohutuse huvides on soovitav teha korpus. Lisaks hoiab see ära komponentide lühise kasutamise ajal. Me kujundasime lihtsa kuju, mis hoiab käes ja mis järgib orgaanilist esteetikat. See on jagatud kaheks osaks: põhi, millel on auk pulsianduri jaoks ja hoidmisribid Arduino ja leivalaua jaoks, ja ülemine, millel on kerge juhik, et anda kena visuaalne tagasiside.

Samm 4: Elektromehaaniline prototüüp

Kui olete korpused valmis saanud, asetage pulsiandur ava ees olevatesse juhtribidesse. Veenduge, et sõrm ulatub andurini ja katab pinna täielikult. Visuaalse tagasiside efekti suurendamiseks katke ülemise korpuse sisepind läbipaistmatu kilega (kasutasime alumiiniumfooliumi), jättes keskele ava välja. See piirab valgust teatud avausse. Ühendage Arduino sülearvutiga lahti ja ühendage kaasaskantavaks aku, mille võimsus on üle 5 V (siin kasutasime 9 V). Nüüd asetage kogu elektroonika alumisse korpusesse ja sulgege ülemise korpusega.

Samm: testimine ja tõrkeotsing

Nüüd on aeg tulemusi kontrollida! kuna andur on paigutatud sisse, vahetult enne korpuse avamist, võib anduri tundlikkus vähe muutuda. Veenduge, et kõik muud ühendused on terved. Kui tundub, et midagi on valesti, toome siinkohal välja mõned juhtumid, mis aitavad teil sellega toime tulla.

Võimalikud vead võivad olla kas anduri sisendi või RGB LED -väljundi korral. Anduriga tõrkeotsingu tegemiseks peate järgima vähe asju. Kui andur tuvastab BPM -i, peaks plaadil olema LED (L), mis sünkroonis teie BPM -iga. Kui te ei näe vilkumist, kontrollige A1 sisendklemmi. Kui impulssanduri tuli ei sütti, peate kontrollima ülejäänud kahte klemmi (5V ja GND). Jadaplotter või jadamonitor võivad samuti aidata teil anduri töökindlust kontrollida.

Kui te ei näe RGB -l valgust, peate kõigepealt kontrollima sisendterminali (A1), sest kood töötab ainult siis, kui tuvastatakse BPM. Kui kõik anduritest tundub korras, otsige leivaplaadilt tähelepanuta jäetud lühiseid.

6. samm: kasutaja testimine

Nüüd, kui teil on valmis prototüüp, saate mõõta oma südame löögisagedust, et saada kerget tagasisidet. Vaatamata oma tervise kohta teabe saamisele saate mängida erinevate emotsioonidega ja kontrollida seadme reaktsiooni. Seda saab kasutada ka meditatsioonivahendina.