Vöö hingamise põhiandur: 8 sammu

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

Biosensiivses maailmas on hingamise mõõtmiseks palju võimalusi. Ninasõõrme ümber oleva temperatuuri mõõtmiseks võib kasutada termistorit, kuid siis võib -olla ei taha te jälle nina külge kinnitatud imelikku tööriista. Kiirendusmõõturi saab kinnitada ka üles ja alla liikuvale vööle, kuid tõenäoliselt peaks subjekt lamama või muul viisil ei liigu. Kuigi sellel põhilisel paindlikul ribavööl hingamisanduril on oma puudused (signaali reageerimine pole nii täpne kui teistel meetoditel), on see hea, kui teie subjekt soovib lihtsalt sisse hingata ja teha kõike, mida ta hingamise ajal teha tahab mõõdetakse. Siin on näide põhilisest hingamisandurist, mis on ette nähtud elastse vöö sees, mille rihma ümber rihma panete. Kui kõnealune rindkere laieneb ja tõmbub õhu sissehingamise kaudu kopsudesse, muutub sisseehitatud venitava kummipaela tükk vastupanu. Veel mõne komponendi abil saame selle teisendada analoogsignaaliks, mida teie Arduino reaalajas loeb. Seda tehakse väga hädavajaliku ja hõlpsasti õpitava pingejaotusahela võlu abil.

HOIATUS: Enne alustamist peaksite teadma, et testimata ja ebastabiilsed biosensoriseadmed sisaldavad alati ohuohtu! Palun katsetage ja looge see vooluahel koos aku toiteallikaga- ma teen kõik, et näidata teile, kuidas seda vooluringi teha, veendumaks, et teile kahju ei tehta, kuid ma ei vastuta võimalike õnnetuste eest. Kasutage tervet mõistust ja kontrollige oma vooluringi alati multimeetriga, enne kui midagi rinnale kinnitate.

Samm: mida te vajate

1) Iga analoogsisendiga mikrokontroller töötab, kuid selles näites kasutan Arduino Unot. Kui vajate, saate selle Adafruitist või Sparkfunist.

2) Juhtiv kummipael. See hämmastav juhe toimib muutuva takistina ja muutub venitamisel või vabastamisel takistuseks. Saadaval Adafruitist või Robotshopil on kena erinevaid pikkusi koos eelnevalt kinnitatud metallotsadega

3) multimeeter

4) LED

5) 1K takisti

6) Tõmmatav takisti (selle väärtuse selgitame välja hiljem!)

7) Kleeplint

8) augurauk või käärid

9) Jumper juhtmed

10) Leivalaud

11) 2 alligaatoriklambrit

Pange tähele, et nagu kõigi biosensorite puhul, on ka see projekt kõige turvalisem, kui teie Arduino töötab patareidest.

Selle projekti lõpuleviimiseks võib vaja minna ka järgmist:

· Jootekolb ja jootekolb

· Kuum liimipüstol

· Traadi klambrid

· Traadi eemaldaja

· Abistavad käed

· Vice, pressimisvahend või suur tangide paar

· 2 või enam rõngastatud klammerdusklemmi

Samm: lõigake juhe lahti ja kinnitage juhtivad klemmid

Kuigi selle katse jaoks saate kasutada mis tahes pikkusega kummist nööri pikkusega 2–8 tolli, on lühemad kummist pikkused odavamad ja te ei vaja tegelikult töö tegemiseks eriti suurt kogust. Kui ostsite pika pikkusega kummi, siis soovitaksin lõigata 4”pikkuse. Lõigake see pikkus ja olge valmis juhtiva otsa kinnitamiseks mõlema otsa külge.

Võtke klemmliides, näiteks üks neist ülaltoodud pildil, ja kleepige juhtiva kummist juhtme üks ots ühe klemmliidese otsa ja suruge ots kokku. Selleks võite kasutada kas kruvisid või traadieemaldajate otsi, kuid olge ettevaatlik, et mitte klemmi liiga tugevasti kokku suruda, et te ei kummitaks ega lõikaks oma kummi! Kui teil see õnnestub ja juhe katkeb, proovige lihtsalt teise terminali pistikuga. Selle saavutuse tegemiseks peaks teil veel palju aega olema. Kui see muutub lühemaks kui 2”, peaksite tõenäoliselt uuesti proovima uue 4” pikkusega. Ärge muretsege, saate selle kätte! Kui olete ühelt poolt selle saavutanud, geniaalne! Korda teisel pool. Nüüd olete valmis!

Nüüd on teil juhtiv kummist juhe, mille mõlemas otsas on sobiv klemm. Mõõdame multimeetriga selle juhtme ulatust.

3. samm: mõõtke oma vastupanu

Pöörake oma multimeetri ketas oomi sümboli (Ω) poole ja kleepige multimeetri punased ja mustad otsad juhtivjuhtme mõlemale küljele.

Kui te pole veel kindel, kuidas oma multimeetrit kasutada, saate selle Lady Ada õpetuse abil värskendada.

Kuigi arv võib selle mõõtmise ajal veidi ringi hüpata, annavad need numbrid teile aimu, kui suur on juhtme vastupidavus puhkeolekus. Kui teete oma parima oletuse, kirjutage üles oma nööri puhkeolekutakistus ja ümardage see lähima kümnendikuni 10 (st: 239 = 240, 183 = 180)

Olles nüüd multimeetri sondid ühe käega oma kohale fikseerinud, tõmba teise käega juhtmest õrnalt üles. Saate seda kraami venitada, kuni see on umbes 50–70% algsest pikkusest, nii et ärge tõmmake liiga kõvasti! Jälgige, kuidas teie multimeetri takistuse väärtused on muutunud. Lase lahti ja korda seda protsessi paar korda, et näha, kuidas takistus läheb miinimumist maksimumini. Välja sirutades suureneb takistus, kuna kummis olevad osakesed liiguvad üksteisest kaugemale. Kui jõud on vabastatud, tõmbub kumm tagasi, kuigi esialgse pikkuse taastamiseks kulub minut või kaks. Nende füüsiliste piirangute tõttu ei ole see veniv nöör tõeline lineaarne andur, seega pole see hämmastavalt täpne, kuid anduri ehitamisel on võimalusi sellega töötada. Pingutage juhet veel kord maksimaalseks ja kui multimeetri sondide mõlemad otsad on kummipaela mõlemal küljel, kirjutage vastupanuväärtus, ümardatuna uuesti lähima kümnekordseks.

4. samm: Axel Benzi valem

Kasutame lihtsat pingejaotusahelat, et kasutada venitusjuhtme muutuvat takistust hingamisandurina. Kui soovite rohkem teada saada pingejaotusahelatest, on see põhimõtteliselt mõni järjestikune takisti, mis muudab suure pinge väiksemaks. Sõltuvalt kasutatavate takistite väärtustest saate oma 5 V Arduino väljalõigatava takisti abil väiksemateks või väiksemateks osadeks tükeldada, mis on kasulik analooglugemiseks. Kui soovite rohkem teada saada pingejaotusahelate taga oleva matemaatika kohta, vaadake Sparkfuni suurepärast õpetust.

Kuigi me teame, et vooluahela esimese takisti (venitusanduri) väärtus on pidevas voos, peame võimalikult hea ja mitmekesise signaali saamiseks kasutama tõmmatava takisti korralikku takistusväärtust..

Alustuseks kasutage Axel Benzi valemit:

Tõmbetakistus = ruutjuur (Rmin * Rmax)

Nii et kui teie venitusjuhtme minimaalne väärtus on 130 oomi ja maksimaalne 240 oomi

Tõmbetakistus = ruutjuur (130*240)

Tõmbetakistus = ruutjuur (31200)

Tõmbetakistus = 176,635217327

Nii et nüüd peaksite vaatama oma takisti kollektsiooni ja välja selgitama, milline on teie parim takisti "praegu". Kui teil on lihtsalt juhuslike bittide ja bobide kogu, võib see takisti värviriba kalkulaator teile abiks olla. Selle takisti palliparkimine võib olla korras, tõenäoliselt pole teil täiuslikku takistit käepärast. Kui kasutate vooluringi, võite avastada, et peate selle igal juhul teise vastu vahetama, kuid see annab teile suurepärase alguse mängimiseks.

Lõpuks ümardan numbri kümnendiku lähima korrutiseni.

Tõmmatav takisti = 180 oomi

Samm: valmistage oma leivalaud ette

Ühendage hüppajajuhtmete abil Arduino 5v tihvt oma leivaplaadil oleva toiteliiniga ja seejärel ühendage GND tihvt oma leivaplaadi maandusribaga.

Mulle meeldib Arduinost 5V tõmmata, sest see tagab, et te ei pea muretsema, et analoogpistikutele saadetakse liiga palju pinget. Võite kasutada ka pinge 3v3, kuid leian, et saan 5v kasutamisel parema signaali.

Ühendage tõmbetakistus maandusega.

Võtke mõlemad alligaatoriklambrid ja kinnitage need muutuva takistusega veniva juhtme mõlemal küljel asuvate klemmide külge. Kinnitage nende alligaatoriklambrite üks ots 5v rööpa külge. Ühendage teine alligaatoriklamber skeemil näidatud konfiguratsiooniga juhtmega.

Veenduge, et teie tõmbetakisti „teised” otsad ja juhtiv venitusjuhe on ühendatud, ühendage nüüd analoogpistikust (kasutame A0) hüppajajuhe nende kahe ühenduspunkti keskele.

Lõpuks kinnitasite 1k takistiga LED -i oma Arduino tihvti 9 külge.

Samm: programmeerige oma Arduino

Märkus: nägin just, et GitHubi kasutajad Non0Mad on minu koodi täiustanud! (Tänan) Proovige seda koodi, kui soovite:

Kui soovite proovida seda, mille ma tegin, käivitage lisatud "RespSensorTest.ino" visand oma Arduino peal.

Olge ettevaatlik ja ärge puudutage avatud metalli, võtke oma kaks alligaatoriklambrit üles ja venitage kummipaela. Jälgige, kuidas LED tuhmub sirutades sisse ja välja. Avage jadamonitor ja vaadake analoogpinge muutumist. Kui te pole rahul hääbuvate väärtuste või numbritega, võite proovida mõnda asja.

1) Proovige välja vahetada mõni muu ripptakisti väärtus, mis sarnaneb viimati kasutatud väärtusega. Kas sellel on positiivne erinevus? (See on parim viis seda teha)

2) Kui soovite tõepoolest LED -i süüdata, proovige muutuja skaalaVäärtus abil kindlaks teha, kas saate sel viisil paremaid vahemikke toota. (See võib olla lihtsaim viis seda teha)

Kui olete oma numbrite ja LED -helendusega piisavalt rahul, on aeg prototüüpida mudel, mida kanda rinna ümber! Lülitage Arduino välja ja lülitage järgmise sammu jaoks leivaplaadi toide välja.

7. samm: tehke hingamisriba prototüüp

Kiireim viis prototüübiriba tegemiseks on lihtsalt midagi kleeplindiga kokku jigistada. Võtke pikk kleeplindi riba (umbes 30–36”peaks katma enamiku, kuid lõppkokkuvõttes on see vaid teie rinnaümbermõõt) ja voldige see kokku nii, et kleepuvad küljed kleepuksid enda külge. Torgake oma kleeplintriba mõlemale küljele augud, nii et see sarnaneb vööga.

Kinnitage kruvid, et kinnitada klemmid anduri jaoks tehtud augustatud aukudesse, ja ühendage oma pikk kleeplint tihedalt silmusesse, mida kannate rinna kohal. Soovite veenduda, et teie „vöö” sobib teie või teie objekti päikesepõimiku külge hästi, kuid veenduge, et sissetulevate hingetõmmete jaoks oleks piisavalt ruumi juhtme venitamiseks.

Lõpuks kinnitage oma alligaatoriklambrid uuesti ja ühendage kõik džemprid juhtiva venitusjuhtme otsast leivaplaadile tagasi oma kohale. Nüüd oleme valmis prototüüpi katsetama!

Samm: proovige prototüüpi

Lülitage Arduino sisse ja käivitage eelmine eskiis. Kuidas neil analoogväärtustel läheb? Kas saate oma hingetõmbega kena andmete eraldusvõime? Kas LED -il on sisse- ja väljahingamisel kena valguse variatsioon? Kui ei, proovige vahetada väljatõmmatav takisti lähedal asuva väärtuse vastu, et näha, kas teie loetud väärtused paranevad.

Kui olete ideaalse allatõmmatava takistiga hakkama saanud, rõõmustage! Teie vooluring on lõpule viidud, teie hingamist salvestatakse ja LED jälgib rõõmsalt teie hingeõhku.

Ideaalis õmbleb lõpuks teie või keegi teine teile juhtme mittejuhtivast sünteetilisest kangast bändi, milles on veidi venivust, ja D-rõnga pingutamiseks. (Velcro on kinnitusvahendina ok, kuid riiete ja kampsunitega on vahel täielik segadus.) Juhtmejuhtme saab sellesse riba ohutult õmmelda, tegelikult on ümmargused klemmid suurepärased kangale kinnitamiseks. Kui soovite midagi püsivamat kui alligaatoriklambrid, võiksite lihtsalt klambriliideste otstesse joota mõned väga pikad mitmeahelalised juhtmed ja ühendada need oma vooluringiga.