Nutikas padi: 3 sammu

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

Selles juhendis kirjeldatakse, kuidas teha norskamisele tundlikku nutikat patja!

Nutikas padi tugineb vibratsioonile, et näidata magajale, kui ta magades norskab. See töötab automaatselt, kui inimene paneb pea padjale.

Norskamine on kahetsusväärne seisund, sest see mõjutab mitte ainult norskavat inimest, vaid ka inimesi, kes tema ümber magavad. Norskamine on USA -s hääletatud lahutuse suurimaks meditsiiniliseks põhjuseks. Lisaks võib uneapnoe põhjustada mitmesuguseid terviseprobleeme, mida saab leevendada, tagades, et magaja ei vali norskamist põhjustavat asendit.

Selles juhendis loome süsteemi, mis tuvastab ja analüüsib helisid. Norskamise heli analüüsides lülitab see vibratsioonimootori sisse, nii et magaja ärkab. Kui magav inimene tõstab pea padjalt, peatub vibratsioonimootor. Kui magaja magamisasendit muudab, satuvad nad tõenäoliselt teise asendisse, mis väldib norskamist.

Samm: padjaülesanded:

• Padjal on puutetundlik andur, nii et süsteem lülitub automaatselt sisse, kui inimene paneb oma pea padjale, ja on jõude, kui ta oma pea üles tõstab.
• Kui süsteem tuvastab norskamise või muu kakofoonilise heli, lülitatakse magaja äratamiseks sisse vibraator.
• Olemas 2 kasutaja poolt seadistatavat vibratsioonirežiimi: pidev või impulss. Süsteem on kasulik inimestele, kes kannatavad norskamise all. Ohutuse tagamiseks saavad süsteemi kasutada ka inimesed, kes kannatavad väga sügava une all, sest see tuvastab uksekellad, helisevad telefonid või nutvad beebid.

Rakendasime seda projekti koos Silego SLG46620V CMIC, helianduri, vibratsioonimootori, jõutundliku takisti ja mõne passiivse komponendiga.

Selle disaini komponentide koguarv on üsna minimaalne, hoolimata sellest, et nad ei kasuta mikrokontrollerit. Kuna GreenPAK CMIC-id on odavad ja väikese energiatarbega, on nad selle lahenduse jaoks ideaalne komponent. Nende väike suurus võimaldaks neid hõlpsasti ka padja sisse integreerida ilma tootmisprobleemideta.

Enamikul projektidest, mis sõltuvad heli tuvastamisest, on vale vallandamise määr, mis on vajalik mitmesuguste andurite vigade tõttu. Selle projektiga seotud andurid tuvastavad ainult helitaseme; nad ei tuvasta heli tüüpi ega selle päritolu olemust. Järelikult võib vale vallandaja olla põhjustatud sellisest toimingust nagu plaksutamine, koputamine või muu norskamisega mitteseotud müra, mille andur võib tuvastada.

Selles projektis ignoreerib süsteem lühikesi helisid, mis põhjustavad vale vallandamise määra, seega ehitame digitaalse filtri, mis suudab tuvastada helisegmendi nagu norskamise heli.

Vaadake joonise 1 graafilist kõverat, mis kujutab norskamise heli.

Näeme, et see koosneb kahest osast, mida korratakse ja ajaga korreleeritakse. Esimene osa tuvastab norskamise; see on lühikeste impulsside jada, mis kestab 0,5–4 sekundit, millele järgneb vaikimisperiood, mis kestab 0,4–4 sekundit ja võib sisaldada taustamüra.

Seetõttu peab süsteem muude helide filtreerimiseks tuvastama norskamise segmendi, mis kestab kauem kui 0,5 sekundit, ja ignoreerima kõiki heledamaid helisegmente. Süsteemi stabiilsemaks muutmiseks tuleks rakendada loendur, mis loeb norskamise segmendid häire käivitamiseks pärast kahe järjestikuse norskamise segmendi avastamist.

Sel juhul, isegi kui heli kestab kauem kui 0,5 sekundit, filtreerib süsteem selle, kui seda ei korrata teatud aja jooksul. Sel viisil saame filtreerida heli, mis võib tekkida liikumise, köha või isegi lühikeste mürasignaalide tõttu.

2. samm: rakenduskava

Selle projekti ülesehitus koosneb kahest osast; esimene jaotis vastutab heli tuvastamise eest ja analüüsib seda, et tuvastada norskamise heli, et hoiatada magajat.

Teine osa on puutetundlik andur; see vastutab süsteemi automaatse lubamise eest, kui inimene paneb pea padjale, ja süsteemi väljalülitamise, kui magav inimene padjalt maha tõstab.

Nutikat patja saab väga hõlpsasti rakendada ühe GreenPAKi konfigureeritava segasignaaliga IC (CMIC) abil.

Saate läbida kõik sammud, et mõista, kuidas GreenPAK kiip on programmeeritud nutika padja juhtimiseks. Kui aga soovite lihtsalt nutikat padja hõlpsalt luua, mõistmata kogu sisemist vooluringi, laadige alla tasuta GreenPAK tarkvara, et vaadata juba valminud Smart Padi GreenPAK disainifaili. Ühendage arvuti GreenPAKi arenduskomplektiga ja vajutage programmi, et luua kohandatud IC nutise padja juhtimiseks. Kui IC on loodud, võite järgmise sammu vahele jätta. Järgmises etapis arutatakse Smart Pillow GreenPAK disainifaili loogikat neile, kes on huvitatud vooluahela toimimisest.

Kuidas see töötab?

Kui inimene paneb pea padjale, saadab puuteandur aktiveerimissignaali Matrix2 -lt Matrix1 -le P10 kaudu, et lülitust aktiveerida ja heliandurilt proove võtta.

Süsteem võtab proovi heliandurilt iga 30 ms järel 5 ms jooksul. Sel viisil säästetakse energiatarbimist ja filtreeritakse lühikesi helipulsse.

Kui tuvastame 15 järjestikust heliproovi (ühegi proovi vahel ei kesta vaikus üle 400 ms), järeldatakse, et heli on püsiv. Sel juhul loetakse helisegment norskamise segmendiks. Kui see toiming kordub pärast vaikust, mis kestab üle 400 ms ja vähem kui 6 sekundit, loetakse salvestatud heli norskamiseks ja magajat hoiatatakse vibratsiooniga.

Teil on võimalik hoiatust edasi lükata rohkem kui kahe norskamise segmendi jaoks, et suurendada konstruktsiooni pipedelay0 konfiguratsiooni täpsust, kuid see võib pikendada reageerimisaega. Ka 6sek raami tuleks suurendada.

3. samm: GreenPAK -i disain

Esimene jagu: norskamise avastamine

Helianduri väljund ühendatakse pin6 -ga, mis on konfigureeritud analoogsisendiks. Signaal viiakse tihvtist ACMP0 sisendisse. ACMP0 teine sisend on konfigureeritud 300mV viitena.

ACMP0 väljund pööratakse ümber ja ühendatakse seejärel CNT/DLY0 -ga, mis on seatud tõusva serva viivituseks, mille viivitus on 400 ms. CNT0 väljund on kõrge, kui vaikuse tuvastamine kestab üle 400 ms. Selle väljund on ühendatud tõusva serva detektoriga, mis genereerib pärast vaikuse tuvastamist lühikese lähtestusimpulsi.

CNT5 ja CNT6 vastutavad heliproovide võtmiseks 5 ms iga 30 ms kestva ajavärava avamise eest; nende 5 ms jooksul, kui tuvastatakse helisignaal, annab DFF0 väljund impulsi loendurile CNT9. CNT9 lähtestatakse, kui vaikuse tuvastamine kestab kauem kui 400 ms, mille järel ta taasalustab heliproovide loendamist.

CNT9 väljund on ühendatud DFF2 -ga, mida kasutatakse norskamise segmendi tuvastamiseks. Norskamise segmendi tuvastamisel pöörab DFF2 väljund HI, et aktiveerida CNT2/Dly2, mis on konfigureeritud töötama "langeva serva viivitusena" 6 -sekundilise viivitusega.

DFF2 lähtestatakse pärast vaikuse tuvastamist, mis kestab üle 400 ms. Seejärel hakkab see uuesti norskamise segmenti tuvastama.

DFF2 väljund läbib Pipedelay, mis on ühendatud LUT1 kaudu pin9 -ga. Pin9 ühendatakse vibratsioonimootoriga.

Pipedelay väljund liigub madalalt kõrgele, kui tuvastab CNT2 ajaväravas kaks järjestikust norskamise segmenti (6 sekundit).

LUT3 kasutatakse Pipedelay lähtestamiseks, seega on selle väljund madal, kui magav inimene patjalt pea maha tõstab. Sel juhul lõpetatakse CNT2 ajavärav enne kahe järjestikuse norskamise segmendi tuvastamist.

Pin3 on konfigureeritud sisendiks ja on ühendatud vibratsioonirežiimi nupuga. Pin3 -st tulev signaal läbib DFF4 ja DFF5 konfigureerib vibratsioonimustri kaheks: mode1 ja mode2. Režiimi 1 puhul: norskamise tuvastamisel saadetakse vibratsioonimootorile pidev signaal, mis tähendab, et mootor töötab pidevalt.

Režiimi 2 puhul: norskamise tuvastamisel pulseerib vibratsioonimootor CNT6 väljundi ajastusega.

Seega, kui DFF5 väljund on kõrge, aktiveeritakse režiim1. Kui see on madal (režiim 2), on DFF4 väljund kõrge ja CNT6 väljund kuvatakse pin9 kaudu LUT1.

Tundlikkust helianduri suhtes reguleeritakse moodulis seadistatud potentsiomeetriga. Nõutava tundlikkuse saavutamiseks tuleks andur esmakordselt käsitsi vormindada.

PIN10 on ühendatud ACMP0 väljundiga, mis on väliselt ühendatud LED -iga. Kui heliandur on kalibreeritud, peaks pin10 väljund olema üsna madal, mis tähendab, et topin10 -ga ühendatud välisel LED -il ei vilgu. Sel viisil saame garanteerida, et helianduri vaikuses tekitatud pinge ei ületa 300mv ACMP0 läve.

Kui vajate lisaks vibratsioonile veel üht alarmi, saate pin9 -ga ühendada helisignaali, et aktiveeruks ka helisignaal.

Teine jaotis: Puuteandur

Meie ehitatud puutetundlik andur kasutab jõutundlikku takistit (FSR). Jõutundlikud takistid koosnevad juhtivast polümeerist, mis muudab vastupidavust ettearvatavalt pärast pinnale jõu rakendamist. Andurkile koosneb nii elektrit juhtivatest kui ka mittejuhtivatest osakestest, mis on suspendeeritud maatriksis. Jõu rakendamine tundliku kile pinnale põhjustab osakeste puudutamist juhtivate elektroodidega, muutes kile takistust. FSR on erineva suuruse ja kujuga (ring ja ruut).

Takistus ületas 1 MΩ ilma rakendatava rõhuta ja ulatus umbes 100 kΩ kuni mõnesaja oomini, kuna rõhk varieerus kergest raskeni. Meie projektis kasutatakse FSR -i pea puudutusandurina ja see asub padja sees. Inimese pea kaal on keskmiselt 4,5–5 kg. Kui kasutaja paneb pea padjale, rakendatakse FSR -le jõudu ja selle vastupidavus muutub. GPAK tuvastab selle muudatuse ja süsteem on lubatud.

Takistusanduri ühendamise viis on ühendada üks ots vooluvõrku ja teine maandatava takisti külge. Seejärel ühendatakse fikseeritud tõmbetakisti ja muutuva FSR takisti vaheline punkt GPAK (Pin12) analoogsisendiga, nagu on näidatud joonisel 7. Signaal viiakse tihvtist ACMP1 sisendisse. ACMP1 teine sisend on ühendatud 1200mV võrdlussättega. Võrdlustulemus salvestatakse DFF6 -sse. Peapuudutuse tuvastamisel pöörab DFF2 väljund HI, et aktiveerida CNT2/Dly2, mis on konfigureeritud töötama "langeva serva viivitusena", mille viivitus on 1,5 sekundit. Sellisel juhul, kui magaja liigub või pöörab küljelt küljele ja FSR katkestatakse vähem kui 1,5 sekundit, on süsteem endiselt aktiveeritud ja lähtestamist ei toimu. CNT7 ja CNT8 kasutatakse FSR ja ACMP1 lubamiseks 50 mS iga 1 sekundi tagant, et vähendada energiatarbimist.

Järeldus

Selles projektis valmistasime nutika padja, mida kasutatakse norskamise tuvastamiseks, et magavat inimest vibratsiooni eest hoiatada.

Samuti tegime FSR -i abil puuteanduri, et padi kasutamisel süsteem automaatselt aktiveerida. Täiendav võimalus oleks kavandada paralleelsed FSR -id, et mahutada suuremaid patju. Samuti tegime valehäirete minimeerimiseks digitaalseid filtreid.