Kvėpavimo lengvo nerimo prietaisas su širdies ritmo monitoriumi: 18 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Kai pasaulis tampa užimtas, visi patiria vis didesnį stresą. Kolegijos studentams kyla dar didesnė streso ir nerimo rizika. Egzaminai studentams yra ypač įtempti laikotarpiai, o išmaniųjų laikrodžių su kvėpavimo pratimų nustatymais paprastai neleidžiama naudoti egzaminų metu, nes jie taip pat gali rašyti tekstą ir prisijungti prie interneto.

„Breathe Light“yra supaprastintas į nerimą orientuotas prietaisas, neturintis interneto ryšio ir bus laukiamas egzaminuose. Šis prietaisas nėra skirtas konkrečiam vartotojui, todėl jį galima lengvai pritaikyti bet kuriam asmeniui, kuriam reikia nerimo kontrolės. Naudodamas keturių „NeoPixel“šviesos diodų seriją, vartotojas galės sekti kvėpavimo pratimų atlikimo veiksmus ir stebėti savo širdies ritmą prieš ir po pratimų, kad nustatytų, ar jų streso lygis mažėja.

1 žingsnis: reikalingos medžiagos ir įrankiai

Medžiagos:

1. „Adafruit Flora“(14,95 USD)
2. Duonos lenta (5,00 USD)
3. „Adafruit NeoPixels“(4) (7,95 USD)
4. „PulseSensor“(25,00 USD)
5. Aligatoriaus spaustukai (3,95 USD)
6. „Breadboard Jumper“laidai (3,95 USD)
7. Ličio jonų polimerų baterija (9,95 USD)
8. 220 omų rezistorius (6,28 USD)
9. Mygtukas (5,99 USD)
10. Lego asorti (10–40 USD) (Pastaba: jums nereikia daug „Lego“)

Bendra kaina: (94–124 USD)

Įrankiai:

1. „Arduino“programinė įranga (NEMOKAMA) - būtina
2. Adatų replės (~ 6 USD) arba odelių pjaustytuvai (~ 4 USD)- Siūloma
3. Litavimo komplektas/medžiagos (~ 11 USD)- neprivaloma

Bendra kaina: (15–17 USD)

2 žingsnis: Paruošimas

Prieš pradedant projektą ir naudojant aukščiau pateiktas medžiagas, svarbu įgyti gerų žinių apie tai, kas naudojama.

Adafruit Flora

„Adafruit Flora“yra mažas, paprastas ir galingas mikrovaldiklis, naudingas tiek pradedantiesiems, tiek patyrusiems. Jis yra labai mažas (tik šiek tiek didesnis nei ketvirtadalis) ir nešiojamas! Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta „Adafruit Flora“skylių diagrama. Norėdami sužinoti daugiau apie „Flora“, apsilankykite šioje nuorodoje:

learn.adafruit.com/getting-started-with-fl…

„Adafruit NeoPixels“

„Adafruit“„NeoPixels“yra individualiai adresuojami RGB šviesos diodai, sukurti specialiai nešiojamiems kompiuteriams. „NeoPixels“yra grandininiai, o tai reiškia, kad jums reikia tik vieno kaiščio jungties prie mikrovaldiklio, kad galėtumėte prijungti tiek šviesos diodų, kiek norite. Jie gali būti koduojami „Arduino“, tačiau norint susipažinti ir „NeoPixels“veikti taip, kaip norite, reikia tam tikros praktikos, tyrimų ir pavyzdžių internete. Skirtingi šios nuorodos veiksmai yra labai naudingi, nes jie informuoja apie tai, kaip veikia „NeoPixels“, ir pateikia kodavimo patarimų bei pavyzdžių naudojant „Arduino“.

learn.adafruit.com/flora-rgb-smart-pixels/…

„PulseSensor“

„PulseSensor“yra „Arduino“prijungto ir paleidžiamo širdies ritmo jutiklis, skirtas surinkti tiesioginius širdies ritmo duomenis įvairiems projektams, tokiems kaip šis! Bibliotekoje, kurią galima atsisiųsti į „Arduino“(netrukus bus parodyta žemiau), yra pavyzdinių kodų, kurie padės tapti momentiniu ekspertu, įgyvendinančiu „PulseSensor“projektą. Šioje nuorodoje pateikiama daugiau informacijos apie „PulseSensor“ir aprašomi pavyzdiniai mini projektai, skirti žmonėms pradėti.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Arduino bibliotekos

Kad kodas galėtų susisiekti su „Flora“tam tikroms funkcijoms ir komandoms, „Arduino“turi būti įdiegtos šios bibliotekos, skirtos įvairiems elektros komponentams. Norėdami atsisiųsti programinę įrangą, naudokite šią nuorodą arba nuorodą skyriuje „Įvadas ir reikmenys“

1. „PulseSensor“žaidimų aikštelė

   (Pastaba: „PulseSensor_BPM“pavyzdinis „Arduino“failas buvo naudingas kuriant „Breathe Light“kodą)

2. „Adafruit NeoPixel“biblioteka

   (Pastaba: „Strandtest“pavyzdinis „Arduino“failas buvo naudingas kuriant „Breathe Light“kodą)

(Pastaba: jei reikia daugiau pagalbos diegiant bibliotekas, apsilankykite šioje nuorodoje:

„GitHub“

„GitHub“yra galinga platforma, leidžianti žmonėms kurti ir dalintis programine įranga kartu. „Breathe Light“sukurtas kodas yra bendrinamas per „GitHub“ir jį galima pasiekti čia. Jis taip pat bus paminėtas vėliau, nurodant 14 veiksmą. Arduino bibliotekos ir aukščiau paminėti pavyzdžiai, reikalingi projektui, taip pat gali būti pasiekiami naudojant šias „GitHub“nuorodas.

1. „PulseSensor“
2. „NeoPixel“

Norėdami gauti daugiau informacijos apie tai, kas yra „GitHub“ir kodėl tai naudinga, žiūrėkite šį vaizdo įrašą.

3 žingsnis: Sauga

Kalbant apie bet kokią elektros grandinę, įskaitant tą, kurią sukursite šiame projekte, svarbu suprasti ir laikytis visų elektros saugos protokolų, kad jūsų projektas būtų saugus ir nesukeltumėte šoko. Toliau pateiktame sąraše pateikiami keli paprasti žingsniai, kurių reikia laikytis.

1. NEGALIMA prijungti „Flora“prie kompiuterio, kai judate ir prijungiate laidus prie grandinės.
2. Kai liečiate laidus ar kitus metalinius grandinės komponentus, įsitikinkite, kad maitinimas yra IŠJUNGTAS, kad išvengtumėte srovės tekėjimo per kūną.
3. Laikykite skysčius, maistą ir viską, kas gali išsilieti, toliau nuo grandinės.
4. Kiekvieną kartą prieš įjungdami maitinimą patikrinkite, ar nėra nutrūkusių elektros laidų.

ĮSPĖJIMAS:

Tai NĖRA medicinos prietaisas ir neturėtų būti naudojamas jokioje klinikinėje aplinkoje, norint pasikliauti tiksliais širdies ritmo matavimais. Kreipkitės į gydytoją, jei norite gauti tikslius širdies ritmo duomenis. Tai tiesiog priemonė, padedanti žmonėms palengvinti stresą, ir neturėtų būti naudojama jokiai būklei diagnozuoti.

4 žingsnis: patarimai ir patarimai

Žemiau yra keletas patarimų ir patarimų, kuriuos reikia atsiminti kuriant „Breathe Light“.

Trikčių šalinimo strategijos

1. Jei kodas netinkamai veikia, padalinkite skirtingas funkcijas/kodo dalis ir išbandykite jas, kad nustatytumėte, kur yra problema.
2. Prieš pradėdami naudoti kodą ir projektą, naudokite „Arduino“bibliotekose pateiktus kodų pavyzdžius, skirtus „PulseSensor“ir „NeoPixels“, kad įsitikintumėte, jog įrenginiai veikia tinkamai.
3. Prieš rinkdami duomenis, kad pašalintumėte galimą judesio artefaktą, įsitikinkite, kad „PulseSensor“yra glaudžiai ir saugiai sujungtas.
4. Prijungdami prie tų pačių prievadų, naudokite tos pačios spalvos laidus, kad išvengtumėte painiavos.
5. Naudokite mažus trumpiklius, kad pritvirtintumėte laidus, kad jie neprarastų ryšio, kai prietaisas juda.
6. Jei turite prieigą prie lituoklio, apsvarstykite galimybę jį naudoti laidų jungtims, kurios gali netinkamai veikti, apsaugoti.

Įžvalgos

• Norėdami sutaupyti laiko, prieš naudodami laidus išbandykite aligatoriaus spaustukus, kad būtų sukurtas prototipas.

• Norėdami sutaupyti laiko ir nusivylimo, ištempkite laidus sandariai ir pastoviai su kiekvienu „NeoPixel“.

  „Lego“taip pat labai padeda apsaugoti „Flora“ir akumuliatorių

5 žingsnis: Surinkimas 1a dalis

Pradėkite naudodami aligatoriaus spaustuką, kad prijungtumėte #6 FLORA prievadą. Tada naudokite kitą aligatoriaus spaustuką, kad prijungtumėte GND prievadą. Tą patį padarykite su FLORA VBATT prievadu.

6 žingsnis: Surinkimas 1b dalis

Dabar prijunkite aligatoriaus spaustuką, prijungtą prie 6 prievado, prie „NeoPixel“rodyklės į vidų. Prijunkite GND prievado spaustuką prie (-) „NeoPixel“, o VBATT prievado spaustuką-prie (+) „NeoPixel“.

Mes naudojome šią sąranką, kad išbandytume kiekvieną „NeoPixel“, kad pamatytume, ar jis veikia pagal „NeoPixel Adafruit“puslapio instrukcijas.

7 žingsnis: Surinkimas 2 dalis

Patvirtinę, kad kiekvienas „NeoPixels“yra funkcionalus, galite pradėti kurti „Breathe Light“!

Pradėkite prijungdami laidus prie „FLORA“VBATT, #12, #6, GND ir #10. Kad išvengtumėte painiavos, pasirinkite spalvas, kurios atitiks kiekvieną prievadą. Vėlesniuose veiksmuose mes prijungsime juos prie duonos lentos.

8 žingsnis: Surinkimas 3 dalis

Toliau pradėsime kurti „NeoPixels“grandinę. Kaip ir pirmame žingsnyje, galiausiai (+) prijungsime prie VBATT prievado, (-) prie GND prievado, o rodyklės parodys signalo srauto kryptį NeoPikselių linijoje. Pradėjau nuo paskutinio ir pradėjau kilti aukštyn.

Pirmiausia tiesiog pridėkite laidus prie atitinkamų spalvų „NeoPixels“. Paveikslėlyje matote, kad mes naudojome baltą VBATT, žalią GND ir geltoną signalą iš 6 prievado. Naudodami adatines reples tikrai apvyniokite vielą aplink mažas skyles. Taip pat galite naudoti odelių pjaustytuvus, jei neturite adatos replių.

(Maži raudoni laidai fone bus paaiškinti tolesniuose veiksmuose. Kol kas dėl jų nesijaudinkite.)

9 žingsnis: Surinkite 4 dalį

Pridėkite laidus prie kitų „NeoPixels“, kaip ir pirmąjį. Įsitikinkite, kad rodyklių linija nukreipta nuo FLORA 6 prievado iki grandinės apačios.

Tada prijunkite kiekvieną baltą laidą prie (+) kaiščių ant duonos lentos ir žalius laidus prie (-) kaiščių ant lentos. Įsitikinkite, kad jungtys yra šiek tiek įtemptos, kad pritvirtintų laidus.

10 žingsnis: Surinkite 5 dalį

Dabar prijunkite žalią laidą nuo GND prie (-) kaiščių viršaus. Prijunkite baltą laidą iš VBATT prievado prie duonos lentos (+) kaiščių ir #6 geltoną laidą prie „NeoPixel“grandinės pradžios.

Violetinė viela ir raudona viela bus prijungtos vėliau.

(Raudoni laidai, esantys šalia apačios, padeda sukurti įtampą tarp geltonų signalų laidų tarp „NeoPixels“, tačiau jums jų gali prireikti, atsižvelgiant į tai, kaip įtemptos jungtys)

11 žingsnis: Surinkimas 6 dalis

Tada mes prijungsime mygtuką prie mūsų duonos lentos. Tai pradės širdies ritmo matavimus ir nerimo kvėpavimo pratimus!

Įdėkite mygtuką, kaip parodyta paveikslėlyje. Tada baltu laidu prijunkite viršutinį mygtuko kaištį prie (+). Įdėkite 220 omų rezistorių tarp tos pačios pusės apatinio kaiščio ir (-) kaiščių. Galiausiai prijunkite raudoną laidą Nr. 10 prie apatinio dešiniojo mygtuko kaiščio.

12 žingsnis: Surinkimas 7 žingsnis

Dabar mes prijungsime pulso jutiklį! Prijunkite raudoną jutiklio laidą prie duonos lentos (+) kaiščių, o juodą-prie (-) kaiščių. Tada įdėkite purpurinį jutiklio laidą ir purpurinį laidą, einantį iš #12 prievado, toje pačioje eilutėje, kad juos prijungtumėte.

13 žingsnis: Surinkimas 8 žingsnis

Naudodami įvairius „Lego“, sukurkite platformą „FLORA“sėdėti ir nedidelę ertmę ličio baterijoms. Įsitikinkite, kad „FLORA“turi tam tikrą įtampą, kad geltoni laidai būtų tinkamai prijungti. Norėdami tai padaryti, mes naudojome geltonus „Legos“, matomus aukščiau esančiame paveikslėlyje.

„Lego“platformos dydis skirsis priklausomai nuo jūsų duonos lentos dydžio, tačiau įsitikinkite, kad „FLORA“gali sėdėti plokščiai, ar geltonos signalinės laidos yra šiek tiek įtemptos, ir ar yra ertmė akumuliatoriaus įdėjimui.

14 žingsnis: Surinkimas 9 žingsnis

Norėdami baigti surinkimą, pridėkite „Lego“platformą su „FLORA“šalia duonos lentos. Prijunkite akumuliatorių prie FLORA.

15 žingsnis: Surinkimas 10 veiksmas: įkelkite kodą ir užbaikite surinkimą

Paskutinis žingsnis yra įkelti šį kodą į „Breathe Light“. Įkėlus kodą, kvėpavimo lemputė turėtų veikti nešiojamai, kai įjungimo jungiklis yra įjungtas FLORA viduryje!

Kaip gauti kodą iš „GitHub“į „Flora“

1. Norėdami patekti į „GitHub“svetainę, naudokite aukščiau esančią nuorodą.

2. Spustelėkite „Klonuoti arba atsisiųsti“

   Spustelėkite „Atsisiųsti ZIP“

3. Išsaugokite atsisiųstą ZIP failą norimoje kompiuterio vietoje.
4. „Arduino“atidarykite failą „Breathe_Light_V3.0“.
5. Viršutinės „Arduino“juostos skiltyje „Įrankiai“eikite į „Board:“ir pasirinkite „Adafruit Flora“
6. Galiausiai (prijungę „Flora“prie kompiuterio) spustelėkite „Įkelti“(rodyklė dešinėn ekrano viršuje)

Atlikus aukščiau nurodytus veiksmus, kodas turėtų būti įkeltas į „Flora“. „Flora“galima atjungti nuo kompiuterio ir „Breathe Light“yra paruošta naudoti!

16 žingsnis: Surinkimas 11 veiksmas: kodo paaiškinimas

Štai ką daro kodas:

Pirma, kodas surenka pradinį tiriamojo pulsą naudojant „PulseSensor“ir parodo jį per keturis atskirus „NeoPixels“, esančius eilutėje. Atsižvelgiant į tai, koks širdies ritmas yra aptiktas, bus rodoma tam tikra šviesos diodų/spalvų serija. Pavyzdžiui, jei širdies susitraukimų dažnis yra 76, bus 3 mėlynos spalvos „NeoPixels“. Šios spalvos/slenksčiai subjektui pateikiami per lipduką ant prietaiso (matomas aukščiau), kad jis žinotų, koks yra širdies ritmas.

Tada, aptikus širdies ritmą, jis atlieka nerimo pratimą, kuris padeda giliai, lėtai įkvėpti ir iškvėpti. Šio pratimo pradžioje visi keturi šviesos diodai šviečia žaliai. Treniruotės metu šviesos diodai vienas po kito užsidega, o tai atitinka tai, kada subjektas turėtų įkvėpti. Uždegus visus keturis šviesos diodus, objektas turi sulaikyti kvėpavimą, o kai šviesos diodai vėl tampa žali, jie gali lėtai iškvėpti. Atlikus nerimo pratimą, kodas vėl aptiks ir vėl parodys asmens širdies ritmą, kad nustatytų, ar jie sugebėjo nusiraminti.

17 žingsnis: grandinės schema

Ši schema buvo sukurta EAGLE. Viskas, kas yra dideliame stačiakampyje, yra „Adafruit FLORA“mikroprocesorius. Jame yra daug detalių, tačiau apskritai jis yra stačiakampyje. Visi komponentai, kuriuos pridėjome prie FLORA, yra po dideliu stačiakampiu.

4 neopikseliai matomi prijungti prie D6* FLORA išvesties. Mygtukas prijungtas prie IO10*, o pulso jutiklis prijungtas prie FLORA per IO12* prievadą.

18 žingsnis: Kitos idėjos

Yra daug būdų, kaip „Breathe Light“išplėsti, ir čia yra keletas pasiūlymų.

• Padarykite jį nešiojamą: naudokite galvos juostą ar laikrodžio manžetę (tokią kaip ši) ir naudokite laidų sriegį, kad sujungtumėte visus laidus.
• Pridėkite prie nerimo pratimo () funkcijos, kad sukurtumėte vizualiai patrauklesnį kvėpavimo pratimą (pvz., Pridėtumėte daugiau spalvų).
• Pakeiskite atskirus „NeoPixels“į „NeoPixel Ring“arba „NeoPixel Array“, kad pridėtumėte daugiau šviesos diodų ir padidintumėte „heartRateDisplay“() ir „nerimo pratimas“() funkcijų galimybes.